Криомикроскопия
Криомикроскопия — это метод, при котором микроскоп оборудован таким образом, что объект, предназначенный для проверки, может быть охлажден до температуры ниже комнатной. Технически криомикроскопия подразумевает совместимость криостата и микроскопа. В большинстве криостатов используется криогенная жидкость, такая как жидкий гелий или жидкий азот . Существует две общие мотивации для проведения криомикроскопии. Одним из них является улучшение процесса выполнения стандартной микроскопии. Например, криогенная электронная микроскопия позволяет изучать белки с ограниченным радиационным повреждением. При этом структура белка может не меняться с температурой, но криогенная среда позволяет улучшить процесс электронной микроскопии. Другой мотивацией для проведения криомикроскопии является применение микроскопии к низкотемпературным явлениям. Например, сканирующая туннельная микроскопия в криогенной среде позволяет изучать сверхпроводимость , которой нет при комнатной температуре.
История
[ редактировать ]Хотя оптические микроскопы существовали на протяжении веков, криомикроскопия является современной методологией. В 1950-х годах кристаллы льда изучали, установив электронный микроскоп внутри иглу . [ 1 ] Примерно в 1980 году адаптация электронного микроскопа, вакуума и криостата привела к зарождению современной криомикроскопии. Это развитие криоэлектронной микроскопии привело к присуждению Нобелевской премии по химии 2017 года Жаку Дюбоше , Иоахиму Франку и Ричарду Хендерсону . [ 2 ]
Криогенная электронная микроскопия
[ редактировать ]Процессы сканирующей и просвечивающей электронной микроскопии, проводимые в криогенных условиях, известны как криоСЭМ и криоТЕМ соответственно.
Криогенная оптическая микроскопия
[ редактировать ]Криогенные среды используются в сочетании с различными методами оптической микроскопии . Криогенная среда также сводит к минимуму обесцвечивание, что, в свою очередь, улучшает контрастность метода микроскопии. Рост кристаллов искусственного льда изучается, например, с помощью оптической микроскопии. [ 3 ] С помощью микроскопии в поляризованном свете эффект двойного лучепреломления , например, от орторомбических доменных структур, можно наблюдать при криогенных температурах. [ 4 ] В области биологии флуоресцентная микроскопия позволила добиться разрешения, выходящего за пределы дифракционного предела . [ 5 ] Нобелевская премия по химии 2014 года была присуждена совместно Эрику Бетцигу , Стефану Хеллу и Уильяму Э. Мёрнеру за разработку флуоресцентной микроскопии со сверхразрешением. [ 6 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Кумаи, Мотои (1 июня 1951 г.). «Электронно-микроскопическое исследование зародышей снежных кристаллов» . Журнал атмосферных наук . 8 (3): 151–156. doi : 10.1175/1520-0469(1951)008<0151:EMSOSC>2.0.CO;2 . ISSN 1520-0469 .
- ^ Кресси, Дэниел; Каллауэй, Юэн (01 октября 2017 г.). «Криоэлектронная микроскопия получила Нобелевскую премию по химии» . Природа . 550 (7675): 167. doi : 10.1038/nature.2017.22738 . ISSN 1476-4687 . ПМИД 29022937 . S2CID 205252059 .
- ^ Сазаки, генерал; Сепеда, Сальвадор; Накацубо, Шуничи; Ёкояма, Этсуро; Фурукава, Ёсинори (16 ноября 2010 г.). «Элементарные шаги на поверхности кристаллов льда, визуализированные с помощью современной оптической микроскопии» . Труды Национальной академии наук . 107 (46): 19702–19707. дои : 10.1073/pnas.1008866107 . ISSN 0027-8424 . ПМЦ 2993344 . ПМИД 20974928 .
- ^ Катакура, И.; Токунага, М.; Мацуо, А.; Кавагути, К.; Киндо, К.; Хитоми, М.; Акахоши, Д.; Кувахара, Х. (12 апреля 2010 г.). «Разработка высокоскоростной поляризационной системы визуализации для работы в сильноимпульсном магнитном поле» . Обзор научных инструментов . 81 (4): 043701. дои : 10.1063/1.3359954 . ISSN 0034-6748 . ПМИД 20441339 .
- ^ Халлеман, Кристиан Н.; Хьюсман, Максимилиан; Моерланд, Роберт Дж.; Грюнвальд, Дэвид; Сталлинга, Сьерд; Ригер, Бернд (2018). «Контроль поляризации флуоресценции для включения-выключения одиночных молекул при криогенных температурах» . Маленькие методы . 2 (9): 1700323. doi : 10.1002/smtd.201700323 . ISSN 2366-9608 . ПМК 6592266 . ПМИД 31240238 .
- ^ Мёкль, Леонхард; Лэмб, Дон К.; Бройхле, Кристоф (15 декабря 2014 г.). «Флуоресцентная микроскопия со сверхразрешением: Нобелевская премия по химии 2014 года Эрику Бетцигу, Стефану Хеллу и Уильяму Э. Мёрнеру» . Angewandte Chemie, международное издание . 53 (51): 13972–13977. дои : 10.1002/anie.201410265 . ПМИД 25371081 .