Tecnologia di microscopia: microscopia in campo scuro

tempo2013/01/04
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Lo sviluppo della microtecnologia ha permesso agli scienziati di penetrare più facilmente nel mondo microscopico. Tuttavia, al microscopio tradizionale, l'aspetto delle cellule è sempre lo stesso, rendendo difficile distinguerle. A tal fine, gli scienziati hanno inventato diverse soluzioni: l'utilizzo dell'ingegneria genetica per modificare le cellule, l'impiego di coloranti per la colorazione cellulare... Finalmente, osservando al microscopio, la cellula non appare più monotona, ma come uno spettacolo affascinante.
Che ci piaccia o no, di fronte a un oggetto, gli occhi utilizzano sempre lo stesso metodo per raccogliere informazioni: le cellule retiniche catturano i fotoni. Le informazioni vengono trasmesse al cervello, che le elabora per formare l'immagine. Se l'oggetto è troppo piccolo, la riflessione dei fotoni è troppo debole e l'occhio umano non riesce a distinguerne la struttura. In questo caso, è necessario ricorrere alla microscopia. Questo articolo presenta immagini che non solo hanno un importante valore accademico, ma anche una forte bellezza artistica. Queste immagini rappresentano le tecniche di microscopia ottica più avanzate nella ricerca biologica.
Attualmente, la microscopia ottica sta attraversando una trasformazione senza precedenti. Gli scienziati utilizzano nuovi marcatori fluorescenti e tecniche di ingegneria genetica per modificare i campioni di tessuto, permettendo al microscopio di visualizzare i tessuti con colori diversi e aprendo la strada a nuove scoperte. Si tratta di una tecnologia innovativa, adottata dai ricercatori. Grazie a questa tecnica, ogni nervo del cervello del topo mostra una varietà di colori ben definiti, consentendoci di analizzare la complessità delle reti neurali, tracciando specifici assoni e persino di realizzare mappe complete delle reti neurali, un'impresa impossibile con le vecchie tecnologie di imaging.
Anche la precisione del microscopio è migliorata. Possiamo contrassegnare una proteina specifica e poi usare il microscopio per osservarne l'attività lungo la linea di organizzazione; possiamo osservare ogni dettaglio del processo di divisione e differenziazione cellulare con un solo sguardo. I ricercatori possono acquisire rapidamente immagini in condizioni di luce intensa, catturando eventi istantanei all'interno di una cellula o di un tessuto, per osservare i processi vitali intracellulari anche in condizioni di scarsa illuminazione. Con lo sviluppo della microtecnologia, la contraddizione tra velocità e risoluzione dell'acquisizione delle immagini verrà risolta.
Attualmente, diverse tecniche microscopiche possono osservare anche le strutture biologiche più sottili (e il trattamento è stato osservato in un gran numero di dati di osservazione), l'ampia applicazione di queste tecniche, per consentirci di comprendere l'essenza della vita ha gettato solide basi.

Cervelli complessi: Thomas Deerinck dell'Università della California, San Diego, ha utilizzato la microscopia a due fotoni per osservare la microstruttura fine di un campione di tessuto cerebellare di topo spesso solo 400 μm (nell'immagine sopra), dove il verde rappresenta le cellule di Purkinje (neuroni di Purkinje), il rosso gli astrociti (cellule gliali) e il blu il nucleo. Jean Rivet dell'Università di Harvard ha utilizzato la microscopia confocale per osservare sezioni di tessuto del tronco encefalico di un topo geneticamente modificato (340 μm). Grazie alla modifica genetica, ogni neurone del topo presenta un colore diverso (vedi sotto). Assegnando ai neuroni colori diversi (ovvero, creando l'effetto "arcobaleno cerebrale"), gli scienziati saranno in grado di osservare la direzione di un singolo assone nella complessa rete neurale.

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Struttura tissutale dell'orecchio interno del topo
Poiché lo spazio è ristretto e non facile da separare, la struttura dell'orecchio interno è molto difficile da osservare. Sonia Piot (Sonja pyott) dell'Università della Carolina del Nord a Wilmington ha catturato le cellule ciliate dell'orecchio interno del topo (in alto a sinistra), queste cellule sono in grado di convertire meccanicamente le onde sonore in segnali a impulsi elettrici. Nell'immagine, le cellule ciliate sono verdi, mentre le cellule al loro interno sono rosse e blu, così come il nucleo (tecnica di microscopia confocale). Glenn MacDonald (MacDonald Glen), dell'Università di Washington, utilizza un metodo di colorazione simile per catturare la struttura tissutale dell'orecchio interno del topo (microscopia confocale).

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Fibra muscolare in Drosophila
Le cellule muscolari costituiscono un tessuto muscolare resistente. La sezione trasversale dei muscoli della lingua di un topo è mostrata nell'immagine sopra, scattata da Thomas Deerinck dell'Università della California, San Diego. L'immagine seguente mostra la mano di Hermann Aeberli dell'Università di Münster, in Germania, che illustra le fibre muscolari ingrossate del moscerino della frutta. A causa della variabilità genetica, le fibre muscolari del moscerino della frutta appaiono disorganizzate (microscopia confocale).

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Osso di capra 4 volte
Pinne e ossa di capra: due immagini mostrano la struttura del tessuto denso del corpo dei vertebrati. Ramat Gan, Israele, Samuel Silberman Shamuel Silberman ha ingrandito cento volte un osso di pinna di pesce, e c'era sopra l'autunno screziato (utilizzando la tecnologia di illuminazione a fibra ottica). Per osservare i cambiamenti nella formazione ossea nella densità minerale ossea e nel contenuto minerale del grado crescente, la città di Tampa, Florida Mo Moffett Cancer Center Mark Lloyd (Mark Lloyd) e Noel Clark (Noel Clark) hanno ingrandito quattro volte un osso di capra (vedi grafico, microscopia Hirono).

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Osso di capra 4 volte
Pinne e ossa di capra: due immagini mostrano la struttura del tessuto denso del corpo dei vertebrati. Ramat Gan, Israele, Samuel Silberman Shamuel Silberman ha ingrandito cento volte un osso di pinna di pesce, e c'era sopra l'autunno screziato (utilizzando la tecnologia di illuminazione a fibra ottica). Per osservare i cambiamenti nella formazione ossea nella densità minerale ossea e nel contenuto minerale del grado crescente, la città di Tampa, Florida Mo Moffett cancer center mark Lloyd (Mark Lloyd) e Noel Clark (Noel Clark) hanno ingrandito quattro volte un osso di capra (vedi grafico, microscopia Hirono). I microtubuli sono formati attorno ai cromosomi (blu).
Ecco Jan Schmoranza (Sch-moranzer Jan), della Columbia University, la membrana cellulare delle cellule trattate con privazione di siero e la struttura dei microtubuli (verdi). Dall'osservazione del grafico, i microtubuli dei fibroblasti hanno mostrato un comportamento anomalo. Il diametro dei microtubuli è di circa 20 nm; normalmente, quando c'è una lacuna nella membrana cellulare, i microtubuli si aggregano nella breccia, ma questa situazione non si verifica. Nella cellula in interfase, Duke U - serdar, Tulu (U. serdar Tulu) in orizzonti larghi 138 μm cattura il cromosoma (blu) attorno al quale si osserva la formazione di microtubuli (gialli, sotto).
Queste immagini mi fanno pensare al famoso fisico Richard Feynman e al suo aneddoto divertente. Un amico di Feynman aveva pensato che gli scienziati apprezzassero la bellezza dei fiori in modo più profondo degli artisti, ma anche che i fiori, una volta sbocciati, finissero per diventare cose insignificanti. Feynman non condivideva il punto di vista dell'amico e disse: "Penso che sia davvero un po' buffo. Prima di tutto, qual è la differenza tra lui e me e ciò che vedo io? Credo che, anche se non ho la sua stessa formazione estetica, anch'io sappia apprezzare la bellezza di un fiore... Immaginiamo il movimento cellulare, la sua enigmaticità non è forse bellezza? Voglio dire, la bellezza del fiore non risiede solo nella forma macroscopica, ma anche nel mondo microscopico, la sua struttura interna è altrettanto affascinante. E i fiori per gli insetti sono una fonte di nutrimento e di attrazione, il che di per sé è molto interessante, considerando anche che gli insetti potrebbero essere in grado di distinguere i colori. Per quanto riguarda la bellezza dei fiori, vorrei pormi una domanda: anche gli animali inferiori sanno apprezzarne la bellezza? Perché hanno la capacità di percepirne il sapore? Queste domande interessanti dimostrano che la conoscenza scientifica non farà altro che rendere i fiori più misteriosi, più affascinanti, più maestosi."

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