Comparáid idir Teicnící Éagsúla do Mhicreascóip Ardtaifeach
I gcás micreascópachta solais traidisiúnta, cuireann díraonadh an tsolais teorainn le réiteach íomháithe go thart ar 250 nm. Sa lá atá inniu ann, is féidir le teicnící sárréitigh é seo a fheabhsú trí níos mó ná fachtóir de 10. Baintear an teicníc seo amach go príomha trí thrí mhodh: micreascópacht logánaithe aon-mhóilín, lena n-áirítear micreascópacht logánaithe photosensitive (PALM) agus micreascópacht athdhéanta optúil stochastic (STORM); micreascópacht soilsithe struchtúrtha (SIM); agus micreascópacht spreagtha ídiú astaíochtaí (STED). Is é an chaoi le teicneolaíocht sárréitigh a roghnú an rud is cúram do gach duine. "Ar an drochuair, níl aon phrionsabail shimplí ann chun cinneadh a dhéanamh maidir leis an modh a úsáidfear," a deir Mathew Stracy, taighdeoir iardhochtúireachta in Ollscoil Oxford, RA. "Tá a buntáistí agus a míbhuntáistí féin ag gach ceann acu." Ar ndóigh, tá eolaithe ag déanamh amach freisin conas an modh ceart a roghnú do thionscadal ar leith. "I gcomhthéacs bithíomháú, áirítear ar na príomhfhachtóirí atá le breithniú: réiteach spásúil agus ama, íogaireacht i leith photodamage, cumas lipéadaithe, tiús sampla, agus fluaraiseacht chúlra nó Fluaraiseacht uathlógach cille." Conas a oibríonn sé Oibríonn na micreascóip sárthaifigh éagsúla ar bhealaí éagsúla. I gcás PALM agus STORM, ní dhéantar ach codán beag de mharcóirí fluaraiseacha a ghríosadh nó a fhótaghníomhachtú ag tráth ar leith, rud a chuireann ar chumas a logánaithe neamhspleách le cruinneas ard. Mar thoradh ar an bpróiseas seo leis na lipéid fluaraiseacha go léir beidh íomhá sár-réiteach iomlán. Dúirt Stefan Hell, duine de bhuaiteoirí Dhuais Nobel sa Cheimic 2014 agus stiúrthóir ar Institiúid Ceimic Bhithfhisiceach Max Planck: “Tá an córas PALM/STORM sách éasca a chur ar bun, ach is deacair é a chur i bhfeidhm, mar gheall ar an bhfluaraiseacht. ní mór cumas fótaghníomhaithe a bheith ag an ngrúpa. Teorainneacha Is é an míbhuntáiste go gcaithfidh siad móilín fluaraiseachta amháin a bhrath i gcomhthéacs cille, agus nach bhfuil siad chomh hiontaofa ná STED." Úsáideann STED cuisle léasair chun an fluarafóir a ghríosadh agus léasair fáinne-chruthach chun an fluarafór a mhúchadh, rud a fhágann nach bhfuil ach Fluaraiseacht meánmhéide nanaiméadar le haghaidh sár-taifeach. Nuair a scanadh an sampla ar fad cruthaítear íomhá. "Is é an buntáiste a bhaineann le STED ná gur teicneolaíocht bhrú-chnaipe é," a mhínigh Ifreann. "Oibríonn sé cosúil le micreascóp fluaraiseachta comhfhócasach caighdeánach." Is féidir leis cealla beo a íomhá freisin ag baint úsáide as fluarafór mar phróitéiní fluaraiseacha glasa nó buí agus ruaimeanna a dhíorthaítear ó róidamine. Comparáid pharaiméadrach Cé go sáraíonn na teicnící sárréitigh go léir an gnáthmhicreascópacht solais i dtéarmaí taifeach, ní hionann iad agus a chéile. Déanann SIM an taifeach a dhúbailt go thart ar 100 nm. Is féidir le PALM agus STORM spriocanna 15 nm a réiteach. De réir Ifreann, soláthraíonn STED réiteach spásúil de 30 nm i gcealla beo agus 15 nm i gcealla seasta. Nuair a thagann sé le hiarratais shonracha, ní mór dúinn an cóimheas comhartha-go-torann a mheas freisin. I gcásanna áirithe, d'fhéadfadh íomhá níos fearr a bheith mar thoradh ar réiteach níos ísle ach SNR níos airde ná mar a mhalairt (réiteach níos airde ach SNR níos ísle). Tá luas fála íomhá an-tábhachtach freisin, go háirithe do chealla beo. "Tá na teicnící sárréitigh go léir níos moille ná na teicnící íomháithe fluaraiseachta traidisiúnta," a dúirt Stracy. "Is é PALM/STORM an ceann is moille, tá na mílte frámaí ag teastáil uaidh chun íomhá amháin a fháil, tá mórán frámaí ag teastáil ó SIM, agus is teicneolaíocht scanadh é STED, mar sin braitheann an luas fála ar mhéid an réimse radhairc." Chomh maith le cealla beo nó cealla Íomháú seasta, tá roinnt eolaithe ag iarraidh freisin tuiscint a fháil ar conas a bhogann rudaí. Tá suim ag Stracy tuiscint a fháil ar dhinimic na gcóras bitheolaíoch i gcealla beo, ní hamháin íomhánna statacha. Nascann sé PALM le rianú cáithníní aonair chun anailís a dhéanamh ar dhinimic i gcealla beo. Ar an mbealach seo, is féidir leis na móilíní marcála a rianú go díreach agus iad ag comhlíonadh a gcuid feidhmeanna. Mar sin féin, creideann sé nach bhfuil SIM oiriúnach chun staidéar a dhéanamh ar na próisis dhinimiciúla seo ag an leibhéal móilíneach, ach mar gheall ar a luas tapa éadála, tá sé oiriúnach go háirithe chun dinimic struchtúir níos mó a urramú, mar shampla crómasóim iomlána. Na torthaí is déanaí I 2017, thuairiscigh foireann Ifreann micreascóp sár-réiteach MINFLUX san Eolaíocht. De réir Ifreann, baineann an modh sár-réiteach seo amach taifeach spásúil de 1 nm den chéad uair. Ina theannta sin, is féidir leis móilíní aonair i gcealla beo a rianú ar a laghad 100 uair níos tapúla ná modhanna eile. Labhair eolaithe eile go hard freisin ar an micreascóp MINFLUX. "Bítear ag forbairt feidhmchláir agus cur chuige nua i gcónaí, ach seasann dhá dhul chun cinn domsa," a dúirt Shechtman. Is é ceann amháin MINFLLUX. "Úsáideann sé cur chuige seiftiúil chun suíomh móilíneach an-bheacht a fháil." Maidir leis an dara forbairt spreagúil, luaigh Shechtman WE Moerner agus a chomhghleacaithe in Ollscoil Stanford. Fuair Moerner Duais Nobel sa Cheimic 2014 freisin. Duine de na buaiteoirí. Chun aghaidh a thabhairt ar theorannú réiteach íomháithe de bharr scaipeadh anisotrópach móilíní aonair fluaraiseacha, d’úsáid na heolaithe polaraíochtaí éagsúla excitation chun treoshuíomh agus suíomh na móilíní a chinneadh. Ina theannta sin, tá dromchlaí íogair daltaí forbartha acu. Feabhsaíonn na teicníochtaí seo an cumas struchtúir a logánú. Maidir le lipéid fluaraiseacha I go leor feidhmchlár sárréitigh, bíonn tábhacht ag baint le lipéid. Tá roinnt cuideachtaí ann freisin a sholáthraíonn táirgí gaolmhara. Mar shampla, tá Miltenyi na Gearmáine i gcomhar le Abberior, cuideachta a bhunaigh Stefan Hell, chun seirbhísí saincheaptha comhchuingeacha antashubstainte a sholáthar do ruaimeanna micreascópachta sár-réitigh. Tairgeann roinnt cuideachtaí eile marcóirí meaitseála freisin. "Tá ár Nana-Boosters an-bheag, ach 1.5 kDa, agus an-sonrach," a deir Christoph Eckert, oifigeach margaíochta ag ChromoTek. Ceanglaíonn na próitéiní seo próitéiní fluaraiseacha glasa agus dearga (GFP agus RFP). Tá siad díorthaithe ó blúirí antasubstainte alpaca, ar a dtugtar VHH nó nanobodies, a bhfuil airíonna ceangailteach den scoth agus cáilíocht chobhsaí gan éagsúlacht bhaisc-go-baisc. Tá na marcóirí seo oiriúnach do theicnící sárréitigh éagsúla lena n-áirítear SIM, PALM, STORM agus STED. Bhain Ai-Hui Tang, ollamh cúnta ag Scoil an Leighis Ollscoil Maryland, agus comhghleacaithe úsáid as GFP-Booster ChromoTek agus STORM chun iomadú faisnéise sa néarchóras a iniúchadh. Fuair siad nana-chnuasaigh mhóilíneacha, ar a dtugtar nanacolumns, i néaróin presynaptic agus postsynaptic. Creideann na heolaithe go léiríonn an struchtúr seo go n-úsáideann an néarchóras lárnach prionsabail shimplí chun éifeachtúlacht synaptic a chothabháil agus a rialáil. Tá leaganacha éagsúla d’íomháú sár-réiteach agus líon méadaitheach modhanna ag tabhairt eolaithe níos doimhne fós i rúndiamhra bitheolaíocha. Trí theorainn díraonta an tsolais infheicthe a bhriseadh, is féidir le bitheolaithe fiú "monatóireacht dhlúth" a dhéanamh ar ghníomhartha cealla.
