kriomikroskopia

Kriomikroskopia to technika, w której mikroskop jest wyposażony w taki sposób, że badany obiekt można schłodzić do temperatury poniżej temperatury pokojowej. Z technicznego punktu widzenia kriomikroskopia implikuje kompatybilność między kriostatem a mikroskopem. Większość kriostatów wykorzystuje płyn kriogeniczny, taki jak ciekły hel lub ciekły azot . Istnieją dwie powszechne motywacje do wykonywania kriomikroskopii. Jednym z nich jest ulepszenie procesu wykonywania standardowej mikroskopii. Na przykład kriogeniczna mikroskopia elektronowa umożliwia badanie białek o ograniczonym uszkodzeniu przez promieniowanie. W tym przypadku struktura białka może nie zmieniać się wraz z temperaturą, ale środowisko kriogeniczne umożliwia doskonalenie procesu mikroskopii elektronowej. Inną motywacją do wykonania kriomikroskopii jest zastosowanie mikroskopii do zjawiska niskotemperaturowego. skaningowa mikroskopia tunelowa w środowisku kriogenicznym umożliwia badanie nadprzewodnictwa , które nie występuje w temperaturze pokojowej.

Historia

Chociaż mikroskopy optyczne istnieją od wieków, kriomikroskopia jest nowoczesną metodologią. W latach pięćdziesiątych badano kryształy lodu , instalując mikroskop elektronowy wewnątrz igloo . Około 1980 roku adaptacja mikroskopu elektronowego, próżni i kriostatu doprowadziła do powstania koncepcji nowoczesnej kriomikroskopii. Ten rozwój mikroskopii krioelektronowej doprowadził do przyznania Nagrody Nobla w dziedzinie chemii w 2017 r. Jacquesowi Dubochetowi , Joachimowi Frankowi i Richardowi Hendersonowi .

Kriogeniczna mikroskopia elektronowa

Procesy skaningowej i transmisyjnej mikroskopii elektronowej przeprowadzane w warunkach kriogenicznych są znane odpowiednio jako krioSEM i krioTEM.

Kriogeniczna mikroskopia optyczna

Środowiska kriogeniczne są stosowane w połączeniu z różnymi typami technik mikroskopii optycznej . Środowiska kriogeniczne minimalizują również wybielanie, co z kolei poprawia kontrast techniki mikroskopowej. Wzrost sztucznych kryształków lodu bada się na przykład za pomocą mikroskopii optycznej. W mikroskopii w świetle spolaryzowanym efekt dwójłomności , na przykład struktur domen rombowych, można zaobserwować w temperaturach kriogenicznych . W dziedzinie biologii mikroskopia fluorescencyjna umożliwiła rozdzielczość poza granicą dyfrakcji . Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii w 2014 r. otrzymali wspólnie Eric Betzig , Stefan Hell i William E. Moerner za opracowanie superrozdzielczej mikroskopii fluorescencyjnej.

^ Kumai, Motoi (1951-06-01). „Badanie za pomocą mikroskopu elektronowego jąder kryształów śniegu” . Journal of Atmospheric Sciences . 8 (3): 151–156. doi : 10.1175/1520-0469(1951)008<0151:EMSOSC>2.0.CO;2 . ISSN 1520-0469 .
^ Cressey, Daniel; Callaway, Ewen (2017-10-01). „Kriomikroskopia elektronowa zdobywa chemiczną nagrodę Nobla” . Natura . 550 (7675): 167. doi : 10.1038/natura.2017.22738 . ISSN 1476-4687 . PMID 29022937 . S2CID 205252059 .
Bibliografia _ Zepeda, Salwador; Nakatsubo, Shunichi; Yokoyama, Etsuro; Furukawa, Yoshinori (2010-11-16). „Elementarne etapy na powierzchni kryształków lodu uwidocznione za pomocą zaawansowanej mikroskopii optycznej” . Obrady Narodowej Akademii Nauk . 107 (46): 19702–19707. doi : 10.1073/pnas.1008866107 . ISSN 0027-8424 . PMC 2993344 . PMID 20974928 .
Bibliografia _ Tokunaga, M.; Matsuo, A.; Kawaguchi, K.; Kindo, K.; Hitomi, M.; Akahoshi, D.; Kuwahara, H. (2010-04-12). „Opracowanie systemu szybkiego obrazowania polaryzacyjnego do pracy w silnie pulsującym polu magnetycznym” . Przegląd instrumentów naukowych . 81 (4): 043701. doi : 10.1063/1.3359954 . ISSN 0034-6748 . PMID 20441339 .
^ Hulleman, Christiaan N.; Huisman, Maksymiliaan; Moerland, Robert J.; Grunwald, Dawid; Stallinga, Sjoerd; Rieger, Bernd (2018). „Kontrola polaryzacji fluorescencji do włączania i wyłączania pojedynczych cząsteczek w temperaturach kriogenicznych” . Małe metody . 2 (9): 1700323. doi : 10.1002/smtd.201700323 . ISSN 2366-9608 . PMC 6592266 . PMID 31240238 .
^ Möckl, Leonhard; Baranek, Don C .; Bräuchle, Christoph (2014-12-15). „Super-rozdzielcza mikroskopia fluorescencyjna: Nagroda Nobla w dziedzinie chemii 2014 dla Erica Betziga, Stefana Hell i Williama E. Moernera” . Angewandte Chemie wydanie międzynarodowe . 53 (51): 13972–13977. doi : 10.1002/anie.201410265 . PMID 25371081 .

[1] Kumai, Motoi (1951-06-01). „Badanie za pomocą mikroskopu elektronowego jąder kryształów śniegu” . Journal of Atmospheric Sciences . 8 (3): 151–156. doi : 10.1175/1520-0469(1951)008<0151:EMSOSC>2.0.CO;2 . ISSN 1520-0469 .

[2] Cressey, Daniel; Callaway, Ewen (2017-10-01). „Kriomikroskopia elektronowa zdobywa chemiczną nagrodę Nobla” . Natura . 550 (7675): 167. doi : 10.1038/natura.2017.22738 . ISSN 1476-4687 . PMID 29022937 . S2CID 205252059 .

[3] Bibliografia _ Zepeda, Salwador; Nakatsubo, Shunichi; Yokoyama, Etsuro; Furukawa, Yoshinori (2010-11-16). „Elementarne etapy na powierzchni kryształków lodu uwidocznione za pomocą zaawansowanej mikroskopii optycznej” . Obrady Narodowej Akademii Nauk . 107 (46): 19702–19707. doi : 10.1073/pnas.1008866107 . ISSN 0027-8424 . PMC 2993344 . PMID 20974928 .

[4] Bibliografia _ Tokunaga, M.; Matsuo, A.; Kawaguchi, K.; Kindo, K.; Hitomi, M.; Akahoshi, D.; Kuwahara, H. (2010-04-12). „Opracowanie systemu szybkiego obrazowania polaryzacyjnego do pracy w silnie pulsującym polu magnetycznym” . Przegląd instrumentów naukowych . 81 (4): 043701. doi : 10.1063/1.3359954 . ISSN 0034-6748 . PMID 20441339 .

[5] Hulleman, Christiaan N.; Huisman, Maksymiliaan; Moerland, Robert J.; Grunwald, Dawid; Stallinga, Sjoerd; Rieger, Bernd (2018). „Kontrola polaryzacji fluorescencji do włączania i wyłączania pojedynczych cząsteczek w temperaturach kriogenicznych” . Małe metody . 2 (9): 1700323. doi : 10.1002/smtd.201700323 . ISSN 2366-9608 . PMC 6592266 . PMID 31240238 .

[6] Möckl, Leonhard; Baranek, Don C .; Bräuchle, Christoph (2014-12-15). „Super-rozdzielcza mikroskopia fluorescencyjna: Nagroda Nobla w dziedzinie chemii 2014 dla Erica Betziga, Stefana Hell i Williama E. Moernera” . Angewandte Chemie wydanie międzynarodowe . 53 (51): 13972–13977. doi : 10.1002/anie.201410265 . PMID 25371081 .