ലേസർ ചൂടാക്കിയ സ്വർണ്ണ നാനോ കണങ്ങൾ ഉപയോഗിച്ച് വിട്രോയിൽ നിരീക്ഷിക്കപ്പെട്ട ഉയർന്ന താപനിലയിലുള്ള ജീവിതം

Nature.com സന്ദർശിച്ചതിന് നന്ദി. നിങ്ങൾ ഉപയോഗിക്കുന്ന ബ്രൗസർ പതിപ്പിന് പരിമിതമായ CSS പിന്തുണയുണ്ട്. മികച്ച അനുഭവത്തിനായി, നിങ്ങൾ ഒരു അപ്‌ഡേറ്റ് ചെയ്‌ത ബ്രൗസർ ഉപയോഗിക്കാൻ ഞങ്ങൾ ശുപാർശ ചെയ്യുന്നു (അല്ലെങ്കിൽ Internet Explorer-ൽ അനുയോജ്യത മോഡ് പ്രവർത്തനരഹിതമാക്കുക). അതിനിടയിൽ, തുടർച്ചയായ പിന്തുണ ഉറപ്പാക്കാൻ, ഞങ്ങൾ ശൈലികളും JavaScript ഇല്ലാതെ സൈറ്റ് റെൻഡർ ചെയ്യും.
ഉയർന്ന താപനിലയിൽ വളരുന്ന സൂക്ഷ്മാണുക്കളാണ് തെർമോഫൈലുകൾ. അവ പഠിക്കുന്നത് ജീവിതം അങ്ങേയറ്റത്തെ സാഹചര്യങ്ങളുമായി എങ്ങനെ പൊരുത്തപ്പെടുന്നു എന്നതിനെക്കുറിച്ചുള്ള വിലപ്പെട്ട വിവരങ്ങൾ നൽകും. എന്നിരുന്നാലും, പരമ്പരാഗത ഒപ്റ്റിക്കൽ മൈക്രോസ്കോപ്പുകൾ ഉപയോഗിച്ച് ഉയർന്ന താപനില കൈവരിക്കാൻ പ്രയാസമാണ്. ലോക്കൽ റെസിസ്റ്റീവ് ഇലക്ട്രിക്കൽ തപീകരണത്തെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള നിരവധി വീട്ടുപകരണങ്ങൾ നിർദ്ദേശിക്കപ്പെട്ടിട്ടുണ്ട്, എന്നാൽ ലളിതമായ വാണിജ്യ പരിഹാരമില്ല. ഈ പേപ്പറിൽ, ഉപഭോക്താവിൻ്റെ പരിസ്ഥിതി സൗമ്യമായി നിലനിർത്തിക്കൊണ്ട് തെർമോഫൈൽ പഠനങ്ങൾക്ക് ഉയർന്ന താപനില നൽകുന്നതിന് മൈക്രോസ്കോപ്പ് വ്യൂ ഫീൽഡിൽ മൈക്രോസ്കെയിൽ ലേസർ ചൂടാക്കൽ എന്ന ആശയം ഞങ്ങൾ അവതരിപ്പിക്കുന്നു. മിതമായ ലേസർ തീവ്രതയിൽ മൈക്രോസ്‌കെയിൽ ചൂടാക്കൽ ഒരു ബയോകോംപാറ്റിബിളും കാര്യക്ഷമവുമായ പ്രകാശ അബ്സോർബറായി സ്വർണ്ണ നാനോപാർട്ടിക്കിൾ പൂശിയ സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റ് ഉപയോഗിച്ച് നേടാനാകും. മൈക്രോസ്‌കെയിൽ ദ്രാവക സംവഹനം, സെൽ നിലനിർത്തൽ, അപകേന്ദ്ര തെർമോഫോറെറ്റിക് ചലനം എന്നിവയുടെ സാധ്യമായ ഫലങ്ങൾ ചർച്ചചെയ്യുന്നു. ഈ രീതി രണ്ട് ഇനങ്ങളിൽ പ്രദർശിപ്പിച്ചിരിക്കുന്നു: (i) ജിയോബാസിലസ് സ്റ്റെറോതെർമോഫിലസ്, ഏകദേശം 65 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസിൽ പുനർനിർമ്മിക്കുന്ന ഒരു സജീവ തെർമോഫിലിക് ബാക്ടീരിയയാണ്, ഇത് മൈക്രോ സ്കെയിൽ ചൂടിൽ മുളയ്ക്കുന്നതും വളരുന്നതും നീന്തുന്നതും ഞങ്ങൾ നിരീക്ഷിച്ചു; (ii) തിയോബാസിലസ് എസ്പി., ഒപ്റ്റിമലി ഹൈപ്പർതെർമോഫിലിക് ആർക്കിയ. 80 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസിൽ. ആധുനികവും താങ്ങാനാവുന്നതുമായ മൈക്രോസ്കോപ്പി ഉപകരണങ്ങൾ ഉപയോഗിച്ച് തെർമോഫിലിക് സൂക്ഷ്മാണുക്കളുടെ ലളിതവും സുരക്ഷിതവുമായ നിരീക്ഷണത്തിന് ഈ കൃതി വഴിയൊരുക്കുന്നു.
ശതകോടിക്കണക്കിന് വർഷങ്ങളായി, നമ്മുടെ മാനുഷിക വീക്ഷണകോണിൽ നിന്ന് ചിലപ്പോൾ അങ്ങേയറ്റം എന്ന് കരുതപ്പെടുന്ന വിശാലമായ പാരിസ്ഥിതിക സാഹചര്യങ്ങളുമായി പൊരുത്തപ്പെടാൻ ഭൂമിയിലെ ജീവൻ പരിണമിച്ചു. പ്രത്യേകിച്ച്, തെർമോഫൈലുകൾ എന്ന് വിളിക്കപ്പെടുന്ന ചില തെർമോഫിലിക് സൂക്ഷ്മാണുക്കൾ (ബാക്ടീരിയ, ആർക്കിയ, ഫംഗസ്) 45 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസ് മുതൽ 122 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസ് 1, 2, 3, 4 വരെയുള്ള താപനില പരിധിയിൽ തഴച്ചുവളരുന്നു. ആഴക്കടൽ ജലവൈദ്യുത വെൻ്റുകൾ, ചൂടുനീരുറവകൾ എന്നിങ്ങനെ വിവിധ ആവാസവ്യവസ്ഥകളിൽ തെർമോഫൈലുകൾ വസിക്കുന്നു. അല്ലെങ്കിൽ അഗ്നിപർവ്വത പ്രദേശങ്ങൾ. കുറഞ്ഞത് രണ്ട് കാരണങ്ങളാൽ അവരുടെ ഗവേഷണം കഴിഞ്ഞ കുറച്ച് ദശകങ്ങളായി വളരെയധികം താൽപ്പര്യം സൃഷ്ടിച്ചു. ആദ്യം, നമുക്ക് അവയിൽ നിന്ന് പഠിക്കാം, ഉദാഹരണത്തിന്, തെർമോഫൈലുകൾ 5, 6, എൻസൈമുകൾ 7, 8, മെംബ്രണുകൾ 9 എന്നിവ അത്തരം ഉയർന്ന താപനിലയിൽ എങ്ങനെ സ്ഥിരത പുലർത്തുന്നു, അല്ലെങ്കിൽ തെർമോഫൈലുകൾക്ക് എങ്ങനെ തീവ്രമായ വികിരണങ്ങളെ നേരിടാൻ കഴിയും10. രണ്ടാമതായി, ഇന്ധന ഉൽപ്പാദനം13,14,15,16, കെമിക്കൽ സിന്തസിസ് (ഡൈഹൈഡ്രോ, ആൽക്കഹോൾ, മീഥേൻ, അമിനോ ആസിഡുകൾ മുതലായവ) 17, ബയോമൈനിംഗ്18, തെർമോസ്റ്റബിൾ ബയോകാറ്റലിസ്റ്റുകൾ 7 ,11, എന്നിങ്ങനെ നിരവധി സുപ്രധാന ബയോടെക്നോളജിക്കൽ ആപ്ലിക്കേഷനുകളുടെ അടിസ്ഥാനം അവയാണ്. 13. പ്രത്യേകിച്ചും, നിലവിൽ അറിയപ്പെടുന്ന പോളിമറേസ് ചെയിൻ റിയാക്ഷൻ (PCR)19, ആദ്യമായി കണ്ടെത്തിയ തെർമോഫൈലുകളിൽ ഒന്നായ തെർമോഫിലിക് ബാക്ടീരിയയായ തെർമസ് അക്വാട്ടിക്കസിൽ നിന്ന് വേർതിരിച്ചെടുത്ത ഒരു എൻസൈം (ടാക്ക് പോളിമറേസ്) ഉൾക്കൊള്ളുന്നു.
എന്നിരുന്നാലും, തെർമോഫൈലുകളെക്കുറിച്ചുള്ള പഠനം എളുപ്പമുള്ള കാര്യമല്ല, ഏതെങ്കിലും ബയോളജിക്കൽ ലബോറട്ടറിയിൽ ഇത് മെച്ചപ്പെടുത്താൻ കഴിയില്ല. പ്രത്യേകിച്ചും, സാധാരണ 40 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസിൽ താഴെയുള്ള താപനിലയിൽ റേറ്റുചെയ്ത വാണിജ്യപരമായി ലഭ്യമായ തപീകരണ അറകളിൽപ്പോലും, ജീവനുള്ള തെർമോഫൈലുകൾ ഏതെങ്കിലും സാധാരണ ലൈറ്റ് മൈക്രോസ്കോപ്പ് ഉപയോഗിച്ച് വിട്രോയിൽ നിരീക്ഷിക്കാൻ കഴിയില്ല. 1990-കൾ മുതൽ, ഹൈ-ടെമ്പറേച്ചർ മൈക്രോസ്കോപ്പി (HTM) സംവിധാനങ്ങൾ അവതരിപ്പിക്കുന്നതിനായി ചില ഗവേഷണ ഗ്രൂപ്പുകൾ മാത്രമേ സ്വയം സമർപ്പിച്ചിട്ടുള്ളൂ. 1994-ൽ Glukh et al. വായുരഹിതത നിലനിർത്താൻ അടച്ച ചതുരാകൃതിയിലുള്ള കാപ്പിലറികളുടെ താപനില നിയന്ത്രിക്കുന്ന ഒരു പെൽറ്റിയർ സെല്ലിൻ്റെ ഉപയോഗത്തെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയാണ് ഹീറ്റിംഗ്/കൂളിംഗ് ചേമ്പർ വിഭാവനം ചെയ്തത്. ഹൈപ്പർതെർമോഫിലിക് ബാക്ടീരിയയായ തെർമോട്ടോഗ മാരിറ്റിമ 21 ൻ്റെ ചലനാത്മകത പഠിക്കാൻ രചയിതാക്കളെ അനുവദിക്കുന്ന ഉപകരണത്തെ 2 °C/s എന്ന നിരക്കിൽ 100 ​​°C വരെ ചൂടാക്കാനാകും. 1999-ൽ ഹോൺ et al. സെൽ ഡിവിഷൻ/കണക്ഷൻ പഠിക്കാൻ വാണിജ്യ മൈക്രോസ്കോപ്പിക്ക് അനുയോജ്യമായ ചൂടായ കാപ്പിലറികളുടെ ഉപയോഗത്തെ അടിസ്ഥാനമാക്കി, സമാനമായ ഒരു ഉപകരണം വികസിപ്പിച്ചെടുത്തിട്ടുണ്ട്. ദീർഘനാളത്തെ ആപേക്ഷിക നിഷ്‌ക്രിയത്വത്തിന് ശേഷം, ഫലപ്രദമായ എച്ച്ടിഎമ്മുകൾക്കായുള്ള തിരയൽ 2012-ൽ പുനരാരംഭിച്ചു, പ്രത്യേകിച്ചും ഹോൺ തുടങ്ങിയവർ കണ്ടുപിടിച്ച ഉപകരണം ഉപയോഗിച്ച വിർത്ത് ഗ്രൂപ്പിൻ്റെ പേപ്പറുകളുടെ ഒരു പരമ്പരയുമായി ബന്ധപ്പെട്ട്. പതിനഞ്ച് വർഷങ്ങൾക്ക് മുമ്പ്, ഹൈപ്പർതെർമോഫൈലുകൾ ഉൾപ്പെടെയുള്ള വലിയൊരു ആർക്കിയയുടെ ചലനാത്മകത 100 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസ് വരെ ചൂടായ കാപ്പിലറികൾ ഉപയോഗിച്ച് പഠിച്ചു23,24. വേഗത്തിലുള്ള താപനം (35 മിനിറ്റിനുപകരം സെറ്റ് താപനിലയിലെത്താൻ നിരവധി മിനിറ്റ്) നേടുന്നതിനും മീഡിയത്തിലുടനീളം 2 സെൻ്റിമീറ്ററിൽ കൂടുതൽ ലീനിയർ ടെമ്പറേച്ചർ ഗ്രേഡിയൻ്റ് നേടുന്നതിനും അവർ യഥാർത്ഥ മൈക്രോസ്കോപ്പ് പരിഷ്കരിച്ചു. ഈ ടെമ്പറേച്ചർ ഗ്രേഡിയൻ്റ് ഷേപ്പിംഗ് ഉപകരണം (TGFD) ജൈവശാസ്ത്രപരമായി പ്രസക്തമായ 24, 25 ദൂരങ്ങളിൽ താപനില ഗ്രേഡിയൻ്റിനുള്ളിലെ നിരവധി തെർമോഫൈലുകളുടെ ചലനാത്മകത പഠിക്കാൻ ഉപയോഗിച്ചു.
അടച്ച കാപ്പിലറികൾ ചൂടാക്കുന്നത് തത്സമയ തെർമോഫൈലുകൾ നിരീക്ഷിക്കാനുള്ള ഒരേയൊരു മാർഗ്ഗമല്ല. 2012-ൽ, കുവാബറ et al. ഹീറ്റ്-റെസിസ്റ്റൻ്റ് പശ (സൂപ്പർ എക്സ് 2; സെമെഡിൻ, ജപ്പാൻ) ഉപയോഗിച്ച് സീൽ ചെയ്ത ഭവനങ്ങളിൽ ഡിസ്പോസിബിൾ പൈറക്സ് അറകൾ ഉപയോഗിച്ചു. സാമ്പിളുകൾ വാണിജ്യപരമായി ലഭ്യമായ സുതാര്യമായ തപീകരണ പ്ലേറ്റിൽ (മൈക്രോ ഹീറ്റ് പ്ലേറ്റ്, കിറ്റാസാറ്റോ കോർപ്പറേഷൻ, ജപ്പാൻ) 110 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസ് വരെ ചൂടാക്കാൻ പ്രാപ്തമാണ്, എന്നാൽ യഥാർത്ഥത്തിൽ ബയോ ഇമേജിംഗിനായി ഉദ്ദേശിച്ചിരുന്നില്ല. 65 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസിൽ വായുരഹിത തെർമോഫിലിക് ബാക്ടീരിയകളുടെ (തെർമോസിഫോ ഗ്ലോബിഫോർമൻസ്, ഇരട്ടി സമയം 24 മിനിറ്റ്) കാര്യക്ഷമമായ വിഭജനം രചയിതാക്കൾ നിരീക്ഷിച്ചു. 2020-ൽ, പുൽഷെൻ et al. വാണിജ്യ ലോഹ വിഭവങ്ങളുടെ (AttofluorTM, Thermofisher) കാര്യക്ഷമമായ ചൂടാക്കൽ രണ്ട് ഭവനങ്ങളിൽ നിർമ്മിച്ച ചൂടാക്കൽ ഘടകങ്ങൾ ഉപയോഗിച്ച് പ്രദർശിപ്പിച്ചു: ഒരു ലിഡും ഒരു ഘട്ടവും (PCR മെഷീൻ-പ്രചോദിതമായ കോൺഫിഗറേഷൻ). ഈ കൂട്ടുകെട്ട് ഒരു ഏകീകൃത ദ്രാവക താപനിലയിൽ കലാശിക്കുകയും ലിഡിൻ്റെ അടിയിൽ ബാഷ്പീകരണവും ഘനീഭവിക്കുന്നതും തടയുകയും ചെയ്യുന്നു. O-ring ഉപയോഗിക്കുന്നത് പരിസ്ഥിതിയുമായി വാതക കൈമാറ്റം ഒഴിവാക്കുന്നു. 75°C27-ൽ Sulfolobus acidocaldarius-നെ ചിത്രീകരിക്കാൻ Sulfoscope എന്ന് വിളിക്കപ്പെടുന്ന ഈ HTM ഉപയോഗിച്ചു.
ഈ എല്ലാ സംവിധാനങ്ങളുടെയും അംഗീകൃത പരിമിതി, വായു ലക്ഷ്യങ്ങൾ ഉപയോഗിക്കുന്നതിനുള്ള നിയന്ത്രണമായിരുന്നു, അത്തരം ഉയർന്ന താപനിലയ്ക്കും> 1-എംഎം കട്ടിയുള്ള സുതാര്യമായ സാമ്പിളുകൾ വഴിയുള്ള ഇമേജിംഗിനും അനുയോജ്യമല്ലാത്ത ഏതെങ്കിലും എണ്ണ നിമജ്ജനം. ഈ എല്ലാ സംവിധാനങ്ങളുടെയും അംഗീകൃത പരിമിതി, വായു ലക്ഷ്യങ്ങൾ ഉപയോഗിക്കുന്നതിനുള്ള നിയന്ത്രണമായിരുന്നു, അത്തരം ഉയർന്ന താപനിലയ്ക്കും> 1-എംഎം കട്ടിയുള്ള സുതാര്യമായ സാമ്പിളുകൾ വഴിയുള്ള ഇമേജിംഗിനും അനുയോജ്യമല്ലാത്ത ഏതെങ്കിലും എണ്ണ നിമജ്ജനം. Общепризнанным недостатком всех этих систем было ограничение на использование воздушных объективов, поскольку любое иммерсионное погружение в масло не подходило для такой высокой температуры и для визуализации через прозрачные образцы толщиной > 1 мм. ഈ എല്ലാ സംവിധാനങ്ങളുടെയും ഒരു അംഗീകൃത പോരായ്മ വായു ലക്ഷ്യങ്ങൾ ഉപയോഗിക്കുന്നതിനുള്ള പരിമിതിയായിരുന്നു, കാരണം അത്തരം ഉയർന്ന താപനിലയ്ക്കും 1 മില്ലീമീറ്റർ കട്ടിയുള്ള സുതാര്യമായ സാമ്പിളുകളിലൂടെ ദൃശ്യവൽക്കരിക്കുന്നതിനും ഏതെങ്കിലും എണ്ണയിൽ മുക്കുന്നത് അനുയോജ്യമല്ല.നിങ്ങൾ米厚的透明样品成像。 ഈ സംവിധാനങ്ങളുടെയെല്ലാം അംഗീകൃത പരിമിതി വായുവിൽ പ്രവേശിക്കുന്ന കണ്ണാടി ഉപയോഗിക്കുന്നതിനുള്ള പരിമിതിയാണ്, കാരണം അത്തരം ഉയർന്ന ഊഷ്മാവിൽ സുതാര്യമായ സാമ്പിളുകൾ> 1 മില്ലിമീറ്റർ കനത്തിൽ ചിത്രീകരിക്കുന്നതിന് ഏതെങ്കിലും എണ്ണ നിമജ്ജനം അനുയോജ്യമല്ല. ഒബ്ഷെപ്രിസ്നന്ыമ് നെദൊസ്തത്കൊമ് വ്സെഹ് эത്യ്ഹ് സിസ്റ്റം യവ്ല്യത്സ്യ ഒഗ്രനിഛെംനൊഎ ഇസ്പോൾസോവനിഎ വൊജ്ദുശ്ന്ыഹ്, പൊഗ്രുജെനിയിലെ മാസ്ലോ നെപ്രിഗൊഡ്നോ ഡ്ലിയ ടാക്കി വൈസോക്കിക് ടെംപെരത്തൂർ, വിസിയാലിസസികൾ ചെറസ് പ്രോജക്ട്.1. എയർ ലെൻസുകളുടെ പരിമിതമായ ഉപയോഗമാണ് ഈ എല്ലാ സംവിധാനങ്ങളുടെയും ഒരു അംഗീകൃത പോരായ്മ, അത്തരം ഉയർന്ന താപനിലയിലും സുതാര്യമായ സാമ്പിളുകൾ> 1 മില്ലിമീറ്റർ കട്ടിയുള്ള ദൃശ്യവൽക്കരണത്തിനും ഏതെങ്കിലും ഓയിൽ ഇമ്മർഷൻ അനുയോജ്യമല്ല.അടുത്തിടെ, ചാൾസ്-ഓർസാഗും മറ്റുള്ളവരും ഈ പരിമിതി നീക്കി. 28, താൽപ്പര്യമുള്ള സംവിധാനത്തിന് ചുറ്റും ചൂട് നൽകാത്ത ഒരു ഉപകരണം വികസിപ്പിച്ചത്, പകരം കവർ ഗ്ലാസിനുള്ളിൽ തന്നെ, ITO (ഇൻഡിയം-ടിൻ ഓക്സൈഡ്) കൊണ്ട് നിർമ്മിച്ച ഒരു റെസിസ്റ്ററിൻ്റെ നേർത്ത സുതാര്യമായ പാളി കൊണ്ട് പൊതിഞ്ഞതാണ്. സുതാര്യമായ പാളിയിലൂടെ ഒരു വൈദ്യുത പ്രവാഹം കടത്തിവിട്ട് ലിഡ് 75 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസ് വരെ ചൂടാക്കാം. എന്നിരുന്നാലും, രചയിതാവ് ലെൻസിനെ ലക്ഷ്യത്തിലേക്ക് ചൂടാക്കുകയും വേണം, പക്ഷേ 65 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസിൽ കൂടരുത്, അതിനാൽ അതിന് കേടുപാടുകൾ സംഭവിക്കരുത്.
കാര്യക്ഷമമായ ഉയർന്ന താപനിലയുള്ള ഒപ്റ്റിക്കൽ മൈക്രോസ്കോപ്പിയുടെ വികസനം വ്യാപകമായി അംഗീകരിക്കപ്പെട്ടിട്ടില്ലെന്നും, പലപ്പോഴും വീട്ടിലുണ്ടാക്കുന്ന ഉപകരണങ്ങൾ ആവശ്യമാണെന്നും, സ്പേഷ്യൽ റെസല്യൂഷൻ്റെ ചിലവിൽ ഇത് നേടിയെടുക്കാമെന്നും ഈ കൃതികൾ കാണിക്കുന്നു, ഇത് തെർമോഫിലിക് സൂക്ഷ്മാണുക്കൾ ചിലതിനേക്കാൾ വലുതല്ല എന്നത് ഗുരുതരമായ ഒരു പോരായ്മയാണ്. മൈക്രോമീറ്ററുകൾ. HTM-ൻ്റെ അന്തർലീനമായ മൂന്ന് പ്രശ്‌നങ്ങൾ പരിഹരിക്കുന്നതിനുള്ള താക്കോലാണ് ഹീറ്റിംഗ് വോളിയം കുറയ്ക്കുന്നത്: മോശം സ്പേഷ്യൽ റെസല്യൂഷൻ, സിസ്റ്റം ചൂടാകുമ്പോൾ ഉയർന്ന താപ ജഡത്വം, ചുറ്റുമുള്ള മൂലകങ്ങളെ (ഇമ്മർഷൻ ഓയിൽ, ഒബ്ജക്റ്റീവ് ലെൻസ്... അല്ലെങ്കിൽ ഉപയോക്താവിൻ്റെ കൈകൾ) ദോഷകരമായ താപനിലയിൽ ചൂടാക്കൽ. ).
ഈ പേപ്പറിൽ, തെർമോഫൈൽ നിരീക്ഷണത്തിനായി ഞങ്ങൾ ഒരു എച്ച്ടിഎം അവതരിപ്പിക്കുന്നു, അത് പ്രതിരോധശേഷിയുള്ള തപീകരണത്തെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ളതല്ല. പകരം, ഒരു പ്രകാശം ആഗിരണം ചെയ്യുന്ന സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റിൻ്റെ ലേസർ വികിരണം വഴി മൈക്രോസ്‌കോപ്പിൻ്റെ വ്യൂ ഫീൽഡിൻ്റെ പരിമിതമായ പ്രദേശത്ത് പ്രാദേശികവൽക്കരിച്ച ചൂടാക്കൽ ഞങ്ങൾ നേടി. ക്വാണ്ടിറ്റേറ്റീവ് ഫേസ് മൈക്രോസ്കോപ്പി (ക്യുപിഎം) ഉപയോഗിച്ച് താപനില വിതരണം ദൃശ്യവൽക്കരിച്ചു. ഈ രീതിയുടെ ഫലപ്രാപ്തി തെളിയിക്കുന്നത് ജിയോബാസിലസ് സ്റ്റെറോതെർമോഫിലസ് എന്ന മോട്ടൈൽ തെർമോഫിലിക് ബാക്ടീരിയയാണ്, ഇത് ഏകദേശം 65 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസിൽ പുനരുൽപ്പാദിപ്പിക്കുകയും ഹ്രസ്വമായ ഇരട്ടി സമയം (ഏകദേശം 20 മിനിറ്റ്), സൾഫോലോബസ് ഷിബാറ്റെ, ഹൈപ്പർതെർമോഫൈൽ (80 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസിൽ) ആണ്. ചിത്രീകരിക്കാൻ. താപനിലയുടെ പ്രവർത്തനമായി സാധാരണ പകർപ്പെടുക്കൽ നിരക്കും നീന്തലും നിരീക്ഷിക്കപ്പെട്ടു. ഈ ലേസർ HTM (LA-HTM) കവർസ്ലിപ്പിൻ്റെ കനം അല്ലെങ്കിൽ ലക്ഷ്യത്തിൻ്റെ സ്വഭാവം (വായു അല്ലെങ്കിൽ എണ്ണ നിമജ്ജനം) കൊണ്ട് പരിമിതപ്പെടുത്തിയിട്ടില്ല. ഇത് വിപണിയിലെ ഏത് ഉയർന്ന റെസല്യൂഷനുള്ള ലെൻസും ഉപയോഗിക്കാൻ അനുവദിക്കുന്നു. താപ ജഡത്വം (മില്ലിസെക്കൻഡ് സ്കെയിലിൽ തൽക്ഷണ ചൂടാക്കൽ കൈവരിക്കുന്നു) കാരണം ഇത് മന്ദഗതിയിലുള്ള ചൂടാക്കൽ അനുഭവിക്കുന്നില്ല കൂടാതെ വാണിജ്യപരമായി ലഭ്യമായ ഘടകങ്ങൾ മാത്രം ഉപയോഗിക്കുന്നു. ഉപകരണത്തിനുള്ളിൽ ശക്തമായ ലേസർ ബീമുകളുടെ (സാധാരണയായി 100 മെഗാവാട്ട് വരെ) സാന്നിധ്യവും ഒരുപക്ഷേ കണ്ണുകളിലൂടെയും സംരക്ഷിത കണ്ണടകൾ ആവശ്യമായി വരുന്നതുമായി ബന്ധപ്പെട്ടതാണ് പുതിയ സുരക്ഷാ ആശങ്കകൾ.
മൈക്രോസ്കോപ്പിൻ്റെ വ്യൂ ഫീൽഡിനുള്ളിൽ പ്രാദേശികമായി സാമ്പിൾ ചൂടാക്കാൻ ലേസർ ഉപയോഗിക്കുക എന്നതാണ് LA-HTM ൻ്റെ തത്വം (ചിത്രം 1a). ഇത് ചെയ്യുന്നതിന്, സാമ്പിൾ പ്രകാശം ആഗിരണം ചെയ്യുന്നതായിരിക്കണം. ന്യായമായ ലേസർ പവർ (100 മെഗാവാട്ടിൽ താഴെ) ഉപയോഗിക്കുന്നതിന്, ദ്രാവക മാധ്യമം പ്രകാശം ആഗിരണം ചെയ്യുന്നതിനെ ഞങ്ങൾ ആശ്രയിക്കുന്നില്ല, മറിച്ച് സ്വർണ്ണ നാനോപാർട്ടിക്കിളുകൾ ഉപയോഗിച്ച് അടിവസ്ത്രം പൂശിക്കൊണ്ട് സാമ്പിളിൻ്റെ ആഗിരണം കൃത്രിമമായി വർദ്ധിപ്പിച്ചു (ചിത്രം 1 സി). ബയോമെഡിസിൻ, നാനോകെമിസ്ട്രി അല്ലെങ്കിൽ സൂര്യപ്രകാശം വിളവെടുപ്പ് എന്നിവയിൽ പ്രതീക്ഷിക്കുന്ന പ്രയോഗങ്ങൾക്കൊപ്പം, തെർമൽ പ്ലാസ്‌മോണിക്‌സ് മേഖലയ്ക്ക് സ്വർണ്ണ നാനോ കണങ്ങളെ പ്രകാശം ഉപയോഗിച്ച് ചൂടാക്കുന്നത് അടിസ്ഥാന പ്രാധാന്യമുള്ളതാണ്. കഴിഞ്ഞ കുറച്ച് വർഷങ്ങളായി, ഫിസിക്സ്, കെമിസ്ട്രി, ബയോളജി എന്നിവയിലെ തെർമൽ പ്ലാസ്മ ആപ്ലിക്കേഷനുകളുമായി ബന്ധപ്പെട്ട നിരവധി പഠനങ്ങളിൽ ഞങ്ങൾ ഈ LA-HTM ഉപയോഗിച്ചു. ഈ രീതിയുടെ പ്രധാന ബുദ്ധിമുട്ട് അവസാന താപനില പ്രൊഫൈൽ പ്രദർശിപ്പിക്കുന്നതിലാണ്, കാരണം ഉയർന്ന താപനില സാമ്പിളിനുള്ളിലെ മൈക്രോസ്കെയിൽ പ്രദേശത്തേക്ക് പരിമിതപ്പെടുത്തിയിരിക്കുന്നു. ദ്വിമാന ഡിഫ്രാക്ഷൻ ഗ്രേറ്റിംഗുകളുടെ (ക്രോസ് ഗ്രേറ്റിംഗുകൾ എന്നും അറിയപ്പെടുന്നു) ഉപയോഗത്തെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള ക്വാണ്ടിറ്റേറ്റീവ് ഫേസ് മൈക്രോസ്കോപ്പിയുടെ ലളിതവും ഉയർന്ന റെസല്യൂഷനും വളരെ സെൻസിറ്റീവുമായ രീതിയായ നാല് തരംഗദൈർഘ്യമുള്ള തിരശ്ചീന ഷിയർ ഇൻ്റർഫെറോമീറ്റർ ഉപയോഗിച്ച് താപനില മാപ്പിംഗ് നേടാനാകുമെന്ന് ഞങ്ങൾ കാണിച്ചുതന്നു. 33,34,35,36. ക്രോസ്ഡ് ഗ്രേറ്റിംഗ് വേവ്ഫ്രണ്ട് മൈക്രോസ്കോപ്പി (സിജിഎം) അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള ഈ തെർമൽ മൈക്രോസ്കോപ്പി ടെക്നിക്കിൻ്റെ വിശ്വാസ്യത കഴിഞ്ഞ ദശകത്തിൽ 37,38,39,40,41,42,43 പ്രസിദ്ധീകരിച്ച ഒരു ഡസൻ പേപ്പറുകളിൽ തെളിയിക്കപ്പെട്ടിട്ടുണ്ട്.
സമാന്തര ലേസർ ചൂടാക്കൽ, രൂപപ്പെടുത്തൽ, താപനില മൈക്രോസ്കോപ്പ് എന്നിവയുടെ ഇൻസ്റ്റാളേഷൻ പദ്ധതി. b സ്വർണ്ണ നാനോകണങ്ങൾ കൊണ്ട് പൊതിഞ്ഞ ഒരു കവർസ്ലിപ്പ് അടങ്ങുന്ന AttofluorTM ചേമ്പർ അടങ്ങുന്ന സാമ്പിൾ ജ്യാമിതി. c സാമ്പിളിലേക്ക് സൂക്ഷ്മമായി നോക്കുക (സ്കെയിൽ ചെയ്യരുത്). d ഏകീകൃത ലേസർ ബീം പ്രൊഫൈലിനെയും (ഇ) സ്വർണ്ണ നാനോപാർട്ടിക്കിളുകളുടെ സാമ്പിൾ തലത്തിൽ അനുകരിക്കപ്പെട്ട തുടർന്നുള്ള താപനില വിതരണത്തെയും പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നു. f എന്നത് (g) ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്ന തത്ഫലമായുണ്ടാകുന്ന താപനില വിതരണത്തിൻ്റെ അനുകരണത്തിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ ഒരു ഏകീകൃത താപനില സൃഷ്ടിക്കുന്നതിന് അനുയോജ്യമായ ഒരു വാർഷിക ലേസർ ബീം പ്രൊഫൈലാണ്. സ്കെയിൽ ബാർ: 30 µm.
പ്രത്യേകിച്ചും, ഞങ്ങൾ അടുത്തിടെ LA-HTM, CGM എന്നിവ ഉപയോഗിച്ച് സസ്തനി കോശങ്ങളെ ചൂടാക്കുകയും 37-42 ° C പരിധിയിലുള്ള സെല്ലുലാർ ഹീറ്റ് ഷോക്ക് പ്രതികരണങ്ങൾ ട്രാക്ക് ചെയ്യുകയും ചെയ്തു, സിംഗിൾ ലിവിംഗ് സെൽ ഇമേജിംഗിൽ ഈ സാങ്കേതികവിദ്യയുടെ പ്രയോഗക്ഷമത തെളിയിക്കുന്നു. എന്നിരുന്നാലും, ഉയർന്ന താപനിലയിൽ സൂക്ഷ്മാണുക്കളെക്കുറിച്ചുള്ള പഠനത്തിന് LA-HTM ൻ്റെ പ്രയോഗം വ്യക്തമല്ല, കാരണം ഇതിന് സസ്തനി കോശങ്ങളുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ കൂടുതൽ ജാഗ്രത ആവശ്യമാണ്: ഒന്നാമതായി, മീഡിയത്തിൻ്റെ അടിഭാഗം പതിനായിരക്കണക്കിന് ഡിഗ്രി ചൂടാക്കുന്നത് (കുറച്ച് ഡിഗ്രിക്ക് പകരം) നയിക്കുന്നു. ശക്തമായ ലംബമായ താപനില ഗ്രേഡിയൻ്റിലേക്ക്. ദ്രാവക സംവഹനം സൃഷ്ടിക്കാൻ കഴിയും 44, അത് അടിവസ്ത്രത്തിൽ ദൃഢമായി ഘടിപ്പിച്ചില്ലെങ്കിൽ, അഭികാമ്യമല്ലാത്ത ചലനത്തിനും ബാക്ടീരിയയുടെ മിശ്രിതത്തിനും കാരണമാകും. ദ്രാവക പാളിയുടെ കനം കുറയ്ക്കുന്നതിലൂടെ ഈ സംവഹനം ഇല്ലാതാക്കാം. ഈ ആവശ്യത്തിനായി, ചുവടെ അവതരിപ്പിച്ച എല്ലാ പരീക്ഷണങ്ങളിലും, ഒരു ലോഹ കപ്പിനുള്ളിൽ സ്ഥാപിച്ചിരിക്കുന്ന ഏകദേശം 15 µm കട്ടിയുള്ള രണ്ട് കവർസ്ലിപ്പുകൾക്കിടയിൽ ബാക്ടീരിയൽ സസ്പെൻഷനുകൾ സ്ഥാപിച്ചു (AttofluorTM, Thermofisher, Fig. 1b,c). തത്വത്തിൽ, ദ്രാവകത്തിൻ്റെ കനം ചൂടാക്കൽ ലേസറിൻ്റെ ബീം വലുപ്പത്തേക്കാൾ ചെറുതാണെങ്കിൽ സംവഹനം ഒഴിവാക്കാം. രണ്ടാമതായി, അത്തരം പരിമിതമായ ജ്യാമിതിയിൽ പ്രവർത്തിക്കുന്നത് എയറോബിക് ജീവികളെ ശ്വാസം മുട്ടിക്കും (ചിത്രം S2 കാണുക). ഓക്സിജൻ (അല്ലെങ്കിൽ മറ്റേതെങ്കിലും സുപ്രധാന വാതകം) കടന്നുപോകാൻ കഴിയുന്ന ഒരു സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റ് ഉപയോഗിച്ചോ, കവർസ്ലിപ്പിനുള്ളിൽ കുടുങ്ങിയ വായു കുമിളകൾ ഉപേക്ഷിക്കുന്നതിലൂടെയോ അല്ലെങ്കിൽ മുകളിലെ കവർസ്ലിപ്പിൽ ദ്വാരങ്ങൾ തുളച്ചുകൊണ്ട് (ചിത്രം S1 കാണുക) 45 ഈ പ്രശ്നം ഒഴിവാക്കാം. ഈ പഠനത്തിൽ, ഞങ്ങൾ രണ്ടാമത്തെ പരിഹാരം തിരഞ്ഞെടുത്തു (ചിത്രങ്ങൾ 1 ബി, എസ് 1). അവസാനമായി, ലേസർ ചൂടാക്കൽ ഏകീകൃത താപനില വിതരണം നൽകുന്നില്ല. ലേസർ ബീമിൻ്റെ അതേ തീവ്രതയിൽ പോലും (ചിത്രം 1d), താപനില വിതരണം ഏകീകൃതമല്ല, മറിച്ച് താപ വ്യാപനം (ചിത്രം 1e) കാരണം ഗൗസിയൻ വിതരണത്തോട് സാമ്യമുണ്ട്. ബയോളജിക്കൽ സിസ്റ്റങ്ങൾ പഠിക്കുന്നതിനുള്ള കാഴ്ചപ്പാടിൽ കൃത്യമായ താപനില സ്ഥാപിക്കുക എന്നതാണ് ലക്ഷ്യം, അസമമായ പ്രൊഫൈലുകൾ അനുയോജ്യമല്ല, മാത്രമല്ല അവ അടിവസ്ത്രത്തോട് ചേർന്നുനിൽക്കുന്നില്ലെങ്കിൽ ബാക്ടീരിയയുടെ തെർമോഫോറെറ്റിക് ചലനത്തിനും കാരണമാകും (ചിത്രം എസ് 3, എസ് 4 കാണുക)39. ഇതിനായി, നൽകിയിരിക്കുന്ന ജ്യാമിതീയ മേഖലയിൽ തികച്ചും ഏകീകൃതമായ താപനില വിതരണം നേടുന്നതിന്, സാമ്പിളിൻ്റെ തലത്തിലെ വളയത്തിൻ്റെ ആകൃതി (ചിത്രം 1f) അനുസരിച്ച് ഇൻഫ്രാറെഡ് ലേസർ ബീം രൂപപ്പെടുത്തുന്നതിന് ഞങ്ങൾ ഒരു സ്പേഷ്യൽ ലൈറ്റ് മോഡുലേറ്റർ (SLM) ഉപയോഗിച്ചു. തെർമൽ ഡിഫ്യൂഷൻ ഉണ്ടെങ്കിലും (ചിത്രം 1d) 39 , 42, 46. മീഡിയം ബാഷ്പീകരിക്കപ്പെടാതിരിക്കാൻ ഒരു ലോഹ പാത്രത്തിന് മുകളിൽ ഒരു കവർസ്ലിപ്പ് വയ്ക്കുക (ചിത്രം 1 ബി) കുറഞ്ഞത് കുറച്ച് ദിവസമെങ്കിലും നിരീക്ഷിക്കുക. ഈ മുകളിലെ കവർസ്ലിപ്പ് അടച്ചിട്ടില്ലാത്തതിനാൽ, ആവശ്യമെങ്കിൽ എപ്പോൾ വേണമെങ്കിലും അധിക മീഡിയം എളുപ്പത്തിൽ ചേർക്കാവുന്നതാണ്.
LA-HTM എങ്ങനെ പ്രവർത്തിക്കുന്നുവെന്നും തെർമോഫിലിക് ഗവേഷണത്തിൽ അതിൻ്റെ പ്രയോഗക്ഷമത പ്രകടമാക്കാനും, ഏകദേശം 60-65°C വളർച്ചാ താപനിലയുള്ള ജിയോബാസിലസ് സ്റ്റെറോതെർമോഫിലസ് എന്ന എയറോബിക് ബാക്ടീരിയയെക്കുറിച്ച് ഞങ്ങൾ പഠിച്ചു. ബാക്ടീരിയയ്ക്ക് ഫ്ലാഗെല്ലയും നീന്താനുള്ള കഴിവും ഉണ്ട്, ഇത് സാധാരണ സെല്ലുലാർ പ്രവർത്തനത്തിൻ്റെ മറ്റൊരു സൂചകം നൽകുന്നു.
സാമ്പിളുകൾ (ചിത്രം. 1 ബി) ഒരു മണിക്കൂർ നേരത്തേക്ക് 60 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസിൽ ഇൻകുബേറ്റ് ചെയ്യുകയും പിന്നീട് ഒരു LA-HTM സാമ്പിൾ ഹോൾഡറിൽ സ്ഥാപിക്കുകയും ചെയ്തു. രണ്ട് കാരണങ്ങളാൽ ഈ പ്രീ-ഇൻകുബേഷൻ ഓപ്ഷണലാണ്, പക്ഷേ ഇപ്പോഴും ഉപയോഗപ്രദമാണ്: ഒന്ന്, ലേസർ ഓണാക്കിയാൽ, അത് കോശങ്ങൾ ഉടനടി വളരുകയും വിഭജിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു (സപ്ലിമെൻ്ററി മെറ്റീരിയലുകളിൽ സിനിമ M1 കാണുക). പ്രീ-ഇൻകുബേഷൻ ഇല്ലാതെ, ഓരോ തവണയും സാമ്പിളിൽ ഒരു പുതിയ വ്യൂവിംഗ് ഏരിയ ചൂടാക്കുമ്പോൾ ബാക്ടീരിയയുടെ വളർച്ച സാധാരണയായി 40 മിനിറ്റ് വൈകും. രണ്ടാമതായി, 1 മണിക്കൂർ പ്രീ-ഇൻകുബേഷൻ ബാക്ടീരിയയെ കവർസ്ലിപ്പിലേക്ക് ഒട്ടിപ്പിടിക്കുന്നത് പ്രോത്സാഹിപ്പിച്ചു, ലേസർ ഓണാക്കിയപ്പോൾ തെർമോഫോറെസിസ് കാരണം കോശങ്ങൾ കാഴ്ചയുടെ മണ്ഡലത്തിൽ നിന്ന് പുറത്തേക്ക് പോകുന്നത് തടയുന്നു (സപ്ലിമെൻ്ററി മെറ്റീരിയലുകളിലെ ഫിലിം M2 കാണുക). തെർമോഫോറെസിസ് എന്നത് ഒരു താപനില ഗ്രേഡിയൻ്റിലൂടെയുള്ള കണികകളുടെയോ തന്മാത്രകളുടെയോ ചലനമാണ്, സാധാരണയായി ചൂടിൽ നിന്ന് തണുപ്പിലേക്ക്, ബാക്ടീരിയകൾ ഒരു അപവാദമല്ല43,47. ലേസർ ബീം രൂപപ്പെടുത്തുന്നതിനും പരന്ന താപനില വിതരണം നേടുന്നതിനും SLM ഉപയോഗിച്ച് ഈ അനഭിലഷണീയമായ പ്രഭാവം ഒരു നിശ്ചിത പ്രദേശത്ത് ഇല്ലാതാക്കുന്നു.
അത്തിപ്പഴത്തിൽ. വാർഷിക ലേസർ ബീം (ചിത്രം 1f) ഉപയോഗിച്ച് സ്വർണ്ണ നാനോ കണങ്ങൾ കൊണ്ട് പൊതിഞ്ഞ ഒരു ഗ്ലാസ് അടിവസ്ത്രം വികിരണം ചെയ്യുന്നതിലൂടെ ലഭിച്ച CGM അളക്കുന്ന താപനില വിതരണം ചിത്രം 2 കാണിക്കുന്നു. ലേസർ രശ്മിയാൽ പൊതിഞ്ഞ മുഴുവൻ പ്രദേശത്തും പരന്ന താപനില വിതരണം നിരീക്ഷിക്കപ്പെട്ടു. ഈ മേഖല 65 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസായി സജ്ജീകരിച്ചിരിക്കുന്നു, വളർച്ചയുടെ ഏറ്റവും അനുയോജ്യമായ താപനില. ഈ പ്രദേശത്തിന് പുറത്ത്, താപനില വക്രം സ്വാഭാവികമായും \(1/r\) ആയി കുറയുന്നു (ഇവിടെ \(r\) റേഡിയൽ കോർഡിനേറ്റ് ആണ്).
ഒരു വൃത്താകൃതിയിലുള്ള പ്രദേശത്ത് പരന്ന താപനില പ്രൊഫൈൽ ലഭിക്കുന്നതിന് സ്വർണ്ണ നാനോകണങ്ങളുടെ ഒരു പാളി വികിരണം ചെയ്യുന്നതിനായി വാർഷിക ലേസർ ബീം ഉപയോഗിച്ച് ലഭിച്ച CGM അളവുകളുടെ ഒരു താപനില മാപ്പ്. b താപനില ഭൂപടത്തിൻ്റെ ഐസോതെർം (എ). ലേസർ ബീമിൻ്റെ രൂപരേഖ ഒരു ചാരനിറത്തിലുള്ള ഡോട്ടുള്ള സർക്കിളാണ് പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നത്. പരീക്ഷണം രണ്ടുതവണ ആവർത്തിച്ചു (സപ്ലിമെൻ്ററി മെറ്റീരിയലുകൾ, ചിത്രം S4 കാണുക).
LA-HTM ഉപയോഗിച്ച് മണിക്കൂറുകളോളം ബാക്ടീരിയ കോശങ്ങളുടെ പ്രവർത്തനക്ഷമത നിരീക്ഷിച്ചു. അത്തിപ്പഴത്തിൽ. 3 മണിക്കൂർ 20 മിനിറ്റ് സിനിമയിൽ നിന്ന് എടുത്ത നാല് ചിത്രങ്ങളുടെ സമയ ഇടവേള കാണിക്കുന്നു (സിനിമ M3, അനുബന്ധ വിവരങ്ങൾ). ലേസർ നിർവചിച്ചിരിക്കുന്ന വൃത്താകൃതിയിലുള്ള പ്രദേശത്ത് താപനില ഒപ്റ്റിമൽ ആയതും 65 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസിലേക്ക് അടുക്കുന്നതുമായ വൃത്താകൃതിയിലുള്ള പ്രദേശത്ത് ബാക്ടീരിയകൾ സജീവമായി പെരുകുന്നത് നിരീക്ഷിക്കപ്പെട്ടു. നേരെമറിച്ച്, താപനില 50 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസിനു താഴെ 10 സെക്കൻഡിനുള്ളിൽ താഴുമ്പോൾ കോശ വളർച്ച ഗണ്യമായി കുറഞ്ഞു.
വ്യത്യസ്ത സമയങ്ങളിൽ ലേസർ ചൂടാക്കലിനുശേഷം വളരുന്ന G. സ്റ്റെറോതെർമോഫിലസ് ബാക്ടീരിയയുടെ ഒപ്റ്റിക്കൽ ഡെപ്ത് ഇമേജുകൾ, (a) t = 0 min, (b) 1 h 10 min, (c) 2 h 20 min, (d) 3 h 20 min, 200 ഒരു മിനിറ്റ് ഫിലിമിൽ നിന്ന് വേർതിരിച്ചെടുത്തത് (അനുബന്ധ വിവരങ്ങളിൽ നൽകിയിരിക്കുന്ന എം3 ഫിലിം) അനുബന്ധ താപനില മാപ്പിൽ സൂപ്പർഇമ്പോസ് ചെയ്‌തിരിക്കുന്നു. \(t=0\) സമയത്ത് ലേസർ ഓണാകുന്നു. തീവ്രത ചിത്രത്തിൽ ഐസോതെർമുകൾ ചേർത്തിട്ടുണ്ട്.
കോശവളർച്ചയും താപനിലയെ ആശ്രയിക്കുന്നതും കൂടുതൽ അളക്കുന്നതിന്, മൂവി M3 ഫീൽഡിൽ (ചിത്രം 4) തുടക്കത്തിൽ ഒറ്റപ്പെട്ട ബാക്ടീരിയകളുടെ വിവിധ കോളനികളുടെ ബയോമാസ് വർദ്ധനവ് ഞങ്ങൾ അളന്നു. മിനി കോളനി രൂപീകരണ യൂണിറ്റ് (mCFU) രൂപീകരണത്തിൻ്റെ തുടക്കത്തിൽ തിരഞ്ഞെടുത്ത പാരൻ്റ് ബാക്ടീരിയകൾ ചിത്രം S6-ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു. താപനില വിതരണം മാപ്പ് ചെയ്യാൻ ഉപയോഗിച്ച CGM 48 ക്യാമറ ഉപയോഗിച്ച് ഡ്രൈ മാസ് അളവുകൾ എടുത്തു. വരണ്ട ഭാരവും താപനിലയും അളക്കാനുള്ള CGM ൻ്റെ കഴിവാണ് LA-HTM ൻ്റെ ശക്തി. പ്രതീക്ഷിച്ചതുപോലെ, ഉയർന്ന താപനില വേഗത്തിലുള്ള ബാക്ടീരിയ വളർച്ചയ്ക്ക് കാരണമായി (ചിത്രം 4a). ചിത്രം 4b-ലെ സെമി-ലോഗ് പ്ലോട്ടിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, എല്ലാ താപനിലയിലും വളർച്ച എക്‌സ്‌പോണൻഷ്യൽ വളർച്ചയെ പിന്തുടരുന്നു, ഇവിടെ ഡാറ്റ എക്‌സ്‌പോണൻഷ്യൽ ഫംഗ്‌ഷൻ \(m={m}_{0}^{t/\ tau }+ ഉപയോഗിക്കുന്നു {{ \mbox{cst}}}\), ഇവിടെ \(\tau {{{{{\rm{log }}}}}}2\) – ജനറേഷൻ സമയം (അല്ലെങ്കിൽ ഇരട്ടിപ്പിക്കുന്ന സമയം), \( g =1/ \tau\) - വളർച്ചാ നിരക്ക് (യൂണിറ്റ് സമയത്തിന് ഡിവിഷനുകളുടെ എണ്ണം). അത്തിപ്പഴത്തിൽ. 4c താപനിലയുടെ പ്രവർത്തനമായി ബന്ധപ്പെട്ട വളർച്ചാ നിരക്കും ഉൽപാദന സമയവും കാണിക്കുന്നു. അതിവേഗം വളരുന്ന mCFU-കളുടെ സവിശേഷത രണ്ട് മണിക്കൂറിന് ശേഷമുള്ള വളർച്ചയുടെ സാച്ചുറേഷൻ ആണ്, ഉയർന്ന ബാക്ടീരിയൽ സാന്ദ്രത (ക്ലാസിക്കൽ ലിക്വിഡ് കൾച്ചറുകളിലെ നിശ്ചല ഘട്ടത്തിന് സമാനമായത്) കാരണം പ്രതീക്ഷിക്കുന്ന സ്വഭാവം. പൊതുവായ ആകൃതി \(g\left(T\right)\) (ചിത്രം 4c) G. stearothermophilus ന് 60-65°C വരെ ഒപ്റ്റിമൽ വളർച്ചാ നിരക്ക് പ്രതീക്ഷിക്കുന്ന രണ്ട്-ഘട്ട വക്രവുമായി യോജിക്കുന്നു. ഒരു കാർഡിനൽ മോഡൽ ഉപയോഗിച്ച് ഡാറ്റ പൊരുത്തപ്പെടുത്തുക (ചിത്രം S5)49 ഇവിടെ \(\ഇടത്({{G}_{0}{;\;T}}_{{\min }};{T}_{{opt}} ;{T}_{{\max}}\right)\) = (0.70 ± 0.2; 40 ± 4; 65 ± 1.6; 67 ± 3) °C, ഇത് സാഹിത്യത്തിൽ ഉദ്ധരിച്ച മറ്റ് മൂല്യങ്ങളുമായി നന്നായി യോജിക്കുന്നു49. താപനിലയെ ആശ്രയിച്ചുള്ള പാരാമീറ്ററുകൾ പുനർനിർമ്മിക്കാവുന്നതാണെങ്കിലും, \({G}_{0}\) ൻ്റെ പരമാവധി വളർച്ചാ നിരക്ക് ഒരു പരീക്ഷണത്തിൽ നിന്ന് മറ്റൊന്നിലേക്ക് വ്യത്യാസപ്പെടാം (ചിത്രങ്ങൾ S7-S9, സിനിമ M4 എന്നിവ കാണുക). സാർവത്രികമായിരിക്കണം താപനില ഫിറ്റിംഗ് പാരാമീറ്ററുകളിൽ നിന്ന് വ്യത്യസ്തമായി, പരമാവധി വളർച്ചാ നിരക്ക്, നിരീക്ഷിച്ച മൈക്രോസ്കെയിൽ ജ്യാമിതിയിലെ മീഡിയത്തിൻ്റെ (പോഷകങ്ങളുടെ ലഭ്യത, ഓക്സിജൻ സാന്ദ്രത) ഗുണങ്ങളെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു.
വിവിധ ഊഷ്മാവിൽ ഒരു സൂക്ഷ്മജീവികളുടെ വളർച്ച. mCFU: മിനിയേച്ചർ കോളനി രൂപീകരണ യൂണിറ്റുകൾ. ഒരു താപനില ഗ്രേഡിയൻ്റിൽ വളരുന്ന ഒരു ബാക്ടീരിയയുടെ വീഡിയോയിൽ നിന്ന് ലഭിച്ച ഡാറ്റ (സിനിമ M3). b (a) പോലെ തന്നെ, സെമി-ലോഗരിഥമിക് സ്കെയിൽ. c വളർച്ചാ നിരക്കും\(\tau\) ജനറേഷൻ സമയവും\(g\) ലീനിയർ റിഗ്രഷൻ (b) ൽ നിന്ന് കണക്കാക്കുന്നു. തിരശ്ചീന പിശക് ബാറുകൾ: വളർച്ചാ സമയത്ത് mCFU-കൾ കാഴ്ചാ മണ്ഡലത്തിലേക്ക് വികസിച്ച താപനില പരിധി. ലംബ പിശക് ബാറുകൾ: ലീനിയർ റിഗ്രഷൻ സ്റ്റാൻഡേർഡ് പിശക്.
സാധാരണ വളർച്ചയ്ക്ക് പുറമേ, ലേസർ ചൂടാക്കൽ സമയത്ത് ചില ബാക്ടീരിയകൾ ചിലപ്പോൾ കാഴ്ചയിലേക്ക് ഒഴുകുന്നു, ഇത് ഫ്ലാഗെല്ലയുള്ള ബാക്ടീരിയകൾക്ക് പ്രതീക്ഷിക്കുന്ന സ്വഭാവമാണ്. അധിക വിവരങ്ങളിൽ M5 എന്ന സിനിമ അത്തരം നീന്തൽ പ്രവർത്തനങ്ങൾ കാണിക്കുന്നു. ഈ പരീക്ഷണത്തിൽ, ചിത്രം 1d, e, S3 എന്നിവയിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ ഒരു താപനില ഗ്രേഡിയൻ്റ് സൃഷ്ടിക്കാൻ യൂണിഫോം ലേസർ റേഡിയേഷൻ ഉപയോഗിച്ചു. M5 മൂവിയിൽ നിന്ന് തിരഞ്ഞെടുത്ത രണ്ട് ഇമേജ് സീക്വൻസുകൾ ചിത്രം 5 കാണിക്കുന്നു, ഒരു ബാക്ടീരിയം ദിശാസൂചന ചലനം കാണിക്കുന്നു, മറ്റെല്ലാ ബാക്ടീരിയകളും ചലനരഹിതമായി തുടരുന്നു.
ഡോട്ട് ഇട്ട സർക്കിളുകളാൽ അടയാളപ്പെടുത്തിയിരിക്കുന്ന രണ്ട് വ്യത്യസ്ത ബാക്ടീരിയകളുടെ നീന്തൽ (എ), (ബി) എന്നീ രണ്ട് സമയ ഫ്രെയിമുകൾ കാണിക്കുന്നു. ചിത്രങ്ങൾ M5 മൂവിയിൽ നിന്ന് എക്‌സ്‌ട്രാക്‌റ്റ് ചെയ്‌തതാണ് (സപ്ലിമെൻ്ററി മെറ്റീരിയലായി നൽകിയിരിക്കുന്നത്).
ജി സ്റ്റെറോതെർമോഫിലസിൻ്റെ കാര്യത്തിൽ, ലേസർ ബീം ഓണാക്കിയതിന് ശേഷം കുറച്ച് സെക്കൻഡുകൾക്ക് ശേഷം ബാക്ടീരിയയുടെ സജീവ ചലനം (ചിത്രം 5) ആരംഭിച്ചു. ഈ നിരീക്ഷണം ഊഷ്മാവിലെ വർദ്ധനവിനോടുള്ള ഈ തെർമോഫിലിക് സൂക്ഷ്മാണുക്കളുടെ താൽക്കാലിക പ്രതികരണത്തെ ഊന്നിപ്പറയുന്നു, മോറയും മറ്റുള്ളവരും ഇതിനകം നിരീക്ഷിച്ചതുപോലെ. 24 . LA-HTM ഉപയോഗിച്ച് ബാക്ടീരിയൽ മോട്ടിലിറ്റിയും തെർമോടാക്‌സിസും പോലും കൂടുതൽ പര്യവേക്ഷണം ചെയ്യാവുന്നതാണ്.
സൂക്ഷ്മജീവ നീന്തലിനെ മറ്റ് തരത്തിലുള്ള ശാരീരിക ചലനങ്ങളുമായി ആശയക്കുഴപ്പത്തിലാക്കരുത്, അതായത് (i) കൃത്യമായ ദിശയില്ലാത്ത അരാജകമായ ചലനമായി കാണപ്പെടുന്ന ബ്രൗണിയൻ ചലനം, (ii) സംവഹനം 50, തെർമോഫോറെസിസ് 43, താപനിലയിൽ ക്രമമായ ചലനം അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു. ഗ്രേഡിയൻ്റ്.
ഒരു പ്രതിരോധമെന്ന നിലയിൽ പ്രതികൂല പാരിസ്ഥിതിക സാഹചര്യങ്ങളുമായി സമ്പർക്കം പുലർത്തുമ്പോൾ ഉയർന്ന പ്രതിരോധശേഷിയുള്ള ബീജങ്ങൾ (സ്പോർ രൂപീകരണം) ഉത്പാദിപ്പിക്കാനുള്ള കഴിവിന് ജി. പാരിസ്ഥിതിക സാഹചര്യങ്ങൾ വീണ്ടും അനുകൂലമാകുമ്പോൾ, ബീജങ്ങൾ മുളച്ച് ജീവനുള്ള കോശങ്ങൾ രൂപപ്പെടുകയും വളർച്ച പുനരാരംഭിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. ഈ ബീജസങ്കലനം/മുളയ്ക്കൽ പ്രക്രിയ നന്നായി അറിയാമെങ്കിലും, ഇത് തത്സമയം നിരീക്ഷിക്കപ്പെട്ടിട്ടില്ല. LA-HTM ഉപയോഗിച്ച്, G. stearothermophilus-ൽ മുളയ്ക്കുന്ന സംഭവങ്ങളുടെ ആദ്യ നിരീക്ഷണം ഞങ്ങൾ ഇവിടെ റിപ്പോർട്ട് ചെയ്യുന്നു.
അത്തിപ്പഴത്തിൽ. 13 സ്പോറുകളുടെ ഒരു CGM സെറ്റ് ഉപയോഗിച്ച് ലഭിച്ച ഒപ്റ്റിക്കൽ ഡെപ്ത് (OT) യുടെ ടൈം-ലാപ്സ് ഇമേജുകൾ 6a കാണിക്കുന്നു. മുഴുവൻ ശേഖരണ സമയത്തും (15 മണിക്കൂർ 6 മിനിറ്റ്, \(t=0\) - ലേസർ തപീകരണത്തിൻ്റെ തുടക്കം), 13 ബീജങ്ങളിൽ 4 എണ്ണം മുളച്ചു, തുടർച്ചയായ സമയ പോയിൻ്റുകളിൽ \(t=2\) h, \( 3\ ) h \(10 \)', \(9\) h \(40\)' കൂടാതെ \(11\) h \(30\)'. ഈ ഇവൻ്റുകളിൽ ഒന്ന് മാത്രമേ ചിത്രം 6 ൽ കാണിച്ചിട്ടുള്ളൂവെങ്കിലും, സപ്ലിമെൻ്ററി മെറ്റീരിയലിൽ M6 സിനിമയിൽ 4 മുളപ്പിക്കൽ ഇവൻ്റുകൾ കാണാൻ കഴിയും. രസകരമെന്നു പറയട്ടെ, മുളയ്ക്കുന്നത് ക്രമരഹിതമായി കാണപ്പെടുന്നു: പാരിസ്ഥിതിക സാഹചര്യങ്ങളിൽ ഒരേ മാറ്റങ്ങൾ ഉണ്ടായിട്ടും എല്ലാ ബീജങ്ങളും ഒരേ സമയം മുളയ്ക്കുന്നില്ല, മുളയ്ക്കുന്നില്ല.
8 OT ഇമേജുകൾ (ഓയിൽ ഇമ്മർഷൻ, 60x, 1.25 NA ഒബ്ജക്റ്റീവ്) കൂടാതെ (b) ജി. സ്റ്റെറോതെർമോഫിലസ് അഗ്രഗേറ്റുകളുടെ ബയോമാസ് പരിണാമവും അടങ്ങുന്ന ഒരു ടൈം-ലാപ്സ്. c (b) വളർച്ചാ നിരക്കിൻ്റെ (ഡാഷ്ഡ് ലൈൻ) രേഖീയത ഉയർത്തിക്കാട്ടാൻ ഒരു സെമി-ലോഗ് സ്കെയിലിൽ വരച്ചിരിക്കുന്നു.
അത്തിപ്പഴത്തിൽ. 6b,c, ഡാറ്റാ ശേഖരണത്തിൻ്റെ മുഴുവൻ കാലയളവിലെയും സമയത്തിൻ്റെ പ്രവർത്തനമായി കാഴ്ചാ മണ്ഡലത്തിലെ സെൽ പോപ്പുലേഷനുകളുടെ ബയോമാസ് കാണിക്കുന്നു. അത്തിപ്പഴത്തിൽ \(t=5\)h-ൽ നിരീക്ഷിക്കപ്പെട്ട ഉണങ്ങിയ പിണ്ഡത്തിൻ്റെ വേഗത്തിലുള്ള ശോഷണം. 6b, c, വ്യൂ ഫീൽഡിൽ നിന്ന് ചില സെല്ലുകളുടെ എക്സിറ്റ് കാരണം. ഈ നാല് സംഭവങ്ങളുടെ വളർച്ചാ നിരക്ക് \(0.77\pm 0.1\) h-1 ആണ്. ഈ മൂല്യം ചിത്രം 3. 3, 4 എന്നിവയുമായി ബന്ധപ്പെട്ട വളർച്ചാ നിരക്കിനേക്കാൾ കൂടുതലാണ്, ഇവിടെ കോശങ്ങൾ സാധാരണയായി വളരുന്നു. സ്പോറുകളിൽ നിന്നുള്ള ജി. സ്റ്റെറോതെർമോഫിലസിൻ്റെ വളർച്ചാ നിരക്ക് വർധിച്ചതിൻ്റെ കാരണം വ്യക്തമല്ല, എന്നാൽ ഈ അളവുകൾ LA-HTM ൻ്റെ താൽപ്പര്യത്തെ ഉയർത്തിക്കാട്ടുന്നു, കൂടാതെ കോശ ജീവിതത്തിൻ്റെ ചലനാത്മകതയെക്കുറിച്ച് കൂടുതലറിയാൻ സിംഗിൾ സെൽ തലത്തിൽ (അല്ലെങ്കിൽ ഏക mCFU തലത്തിൽ) പ്രവർത്തിക്കുന്നു. .
LA-HTM ൻ്റെ വൈദഗ്ധ്യവും ഉയർന്ന ഊഷ്മാവിൽ അതിൻ്റെ പ്രകടനവും കൂടുതൽ തെളിയിക്കാൻ, 80°C51 എന്ന ഒപ്റ്റിമൽ വളർച്ചാ താപനിലയുള്ള ഹൈപ്പർതെർമോഫിലിക് അസിഡോഫിലിക് ആർക്കിയയായ സൾഫോലോബസ് ഷിബാറ്റേയുടെ വളർച്ച ഞങ്ങൾ പരിശോധിച്ചു. ജി. സ്റ്റെറോതെർമോഫിലസുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ, ഈ ആർക്കിയകൾക്ക് വളരെ വ്യത്യസ്തമായ രൂപഘടനയുണ്ട്, നീളമേറിയ തണ്ടുകളേക്കാൾ (ബാസിലി) 1 മൈക്രോൺ ഗോളങ്ങളെ (കോക്കി) സാമ്യമുണ്ട്.
CGM ഉപയോഗിച്ച് ലഭിച്ച S. shibatae mCFU-യുടെ തുടർച്ചയായ ഒപ്റ്റിക്കൽ ഡെപ്ത് ഇമേജുകൾ ചിത്രം 7a ഉൾക്കൊള്ളുന്നു (സപ്ലിമെൻ്ററി മെറ്റീരിയലുകളിൽ M7 ഫീച്ചർ ഫിലിം കാണുക). ഈ mCFU 73 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസിൽ വളരുന്നു, ഒപ്റ്റിമൽ താപനിലയായ 80 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസിനേക്കാൾ താഴെയാണ്, എന്നാൽ സജീവമായ വളർച്ചയ്ക്കുള്ള താപനില പരിധിക്കുള്ളിൽ. ഏതാനും മണിക്കൂറുകൾക്ക് ശേഷം mCFU-കളെ ആർക്കിയയുടെ മൈക്രോഗ്രേപ്പുകളെപ്പോലെ തോന്നിപ്പിക്കുന്ന ഒന്നിലധികം വിഘടന സംഭവങ്ങൾ ഞങ്ങൾ നിരീക്ഷിച്ചു. ഈ OT ചിത്രങ്ങളിൽ നിന്ന്, mCFU ബയോമാസ് കാലക്രമേണ അളക്കുകയും ചിത്രം 7b-ൽ അവതരിപ്പിക്കുകയും ചെയ്തു. രസകരമെന്നു പറയട്ടെ, G. സ്റ്റീറോതെർമോഫിലസ് mCFU-കളിൽ കാണപ്പെടുന്ന എക്‌സ്‌പോണൻഷ്യൽ വളർച്ചയെക്കാൾ രേഖീയ വളർച്ചയാണ് S. shibatae mCFU-കൾ കാണിക്കുന്നത്. കോശ വളർച്ചാ നിരക്കിൻ്റെ സ്വഭാവത്തെക്കുറിച്ച് 52 ദീർഘകാല ചർച്ചകൾ നടക്കുന്നുണ്ട്: ചില പഠനങ്ങൾ സൂക്ഷ്മാണുക്കളുടെ വളർച്ചാ നിരക്ക് റിപ്പോർട്ട് ചെയ്യുമ്പോൾ അവയുടെ വലുപ്പത്തിന് ആനുപാതികമായ (എക്‌സ്‌പോണൻഷ്യൽ വളർച്ച), മറ്റുള്ളവ സ്ഥിരമായ നിരക്ക് കാണിക്കുന്നു (ലീനിയർ അല്ലെങ്കിൽ ബിലീനിയർ വളർച്ച). Tzur et al.53 വിശദീകരിച്ചതുപോലെ, എക്‌സ്‌പോണൻഷ്യലും (ബൈ)ലീനിയർ വളർച്ചയും തമ്മിൽ വേർതിരിച്ചറിയാൻ ബയോമാസ് അളവുകളിൽ <6% കൃത്യത ആവശ്യമാണ്, ഇത് ഇൻ്റർഫെറോമെട്രി ഉൾപ്പെടുന്ന മിക്ക ക്യുപിഎം ടെക്‌നിക്കുകൾക്കും ലഭ്യമല്ല. Tzur et al.53 വിശദീകരിച്ചതുപോലെ, എക്‌സ്‌പോണൻഷ്യലും (ബൈ)ലീനിയർ വളർച്ചയും തമ്മിൽ വേർതിരിച്ചറിയാൻ ബയോമാസ് അളവുകളിൽ <6% കൃത്യത ആവശ്യമാണ്, ഇത് ഇൻ്റർഫെറോമെട്രി ഉൾപ്പെടുന്ന മിക്ക ക്യുപിഎം ടെക്‌നിക്കുകൾക്കും ലഭ്യമല്ല. കാക് ഒബ്ъയസ്നിലി ഡ്യൂർ 53, റസ്‌ലിചെനി എക്‌സ്‌പോണെൻഷ്യൽനോഗോ ആൻഡ് (ബി)ലിനോഗോ റോസ്‌റ്റ ട്രെബ്യൂറ്റ് ടോബ് % എച്ച്ടോ നെഡോസ്‌റ്റിജിമോ ഡ്ലിയ ബോൾഷിൻസ്‌റ്റ്വ മെറ്റോഡോവ് ക്യുപിഎം, ഡാജെ എസ് ഐസ്‌പോൾസോവാനിയം ഇൻറർഫെറോമെട്രികൾ. Zur et al.53 വിശദീകരിച്ചതുപോലെ, എക്‌സ്‌പോണൻഷ്യലും (ബൈ)ലീനിയർ വളർച്ചയും തമ്മിൽ വേർതിരിച്ചറിയാൻ ബയോമാസ് അളവുകളിൽ <6% കൃത്യത ആവശ്യമാണ്, ഇത് ഇൻ്റർഫെറോമെട്രി ഉപയോഗിച്ചാലും മിക്ക ക്യുപിഎം രീതികൾക്കും അപ്രാപ്യമാണ്.Zur et al വിശദീകരിച്ചതുപോലെ. 53, എക്‌സ്‌പോണൻഷ്യലും (ബൈ)ലീനിയർ വളർച്ചയും തമ്മിൽ വേർതിരിച്ചറിയാൻ ബയോമാസ് അളവുകളിൽ 6% ൽ താഴെ കൃത്യത ആവശ്യമാണ്, ഇത് ഇൻ്റർഫെറോമെട്രി ഉപയോഗിക്കുമ്പോൾ പോലും മിക്ക ക്യുപിഎം രീതികൾക്കും അപ്രാപ്യമാണ്. ബയോമാസ് അളവുകളിൽ സബ്-പിജി കൃത്യതയോടെ CGM ഈ കൃത്യത കൈവരിക്കുന്നു36,48.
6 OT ഇമേജുകൾ (ഓയിൽ ഇമ്മർഷൻ, 60x, NA ഒബ്ജക്റ്റീവ് 1.25), (b) CGM ഉപയോഗിച്ച് അളക്കുന്ന മൈക്രോ-CFU ബയോമാസ് പരിണാമം എന്നിവ അടങ്ങുന്ന ഒരു ടൈം-ലാപ്‌സ്. കൂടുതൽ വിവരങ്ങൾക്ക് സിനിമ M7 കാണുക.
S. shibatae യുടെ തികച്ചും രേഖീയമായ വളർച്ച അപ്രതീക്ഷിതമായിരുന്നു, ഇതുവരെ റിപ്പോർട്ട് ചെയ്യപ്പെട്ടിട്ടില്ല. എന്നിരുന്നാലും, എക്‌സ്‌പോണൻഷ്യൽ വളർച്ച പ്രതീക്ഷിക്കുന്നു, കാരണം കാലക്രമേണ, 2, 4, 8, 16 ... സെല്ലുകളുടെ ഒന്നിലധികം ഡിവിഷനുകൾ ഉണ്ടാകണം. കോശങ്ങളുടെ സാന്ദ്രത വളരെ കൂടുതലായിരിക്കുമ്പോൾ കോശവളർച്ച മന്ദഗതിയിലാവുകയും ഒടുവിൽ പ്രവർത്തനരഹിതമായ അവസ്ഥയിലെത്തുകയും ചെയ്യുന്നതുപോലെ, സാന്ദ്രമായ സെൽ പാക്കിംഗ് മൂലമുള്ള സെൽ തടസ്സം മൂലമാകാം ലീനിയർ വളർച്ചയെന്ന് ഞങ്ങൾ അനുമാനിക്കുന്നു.
ഇനിപ്പറയുന്ന അഞ്ച് താൽപ്പര്യങ്ങൾ ചർച്ച ചെയ്തുകൊണ്ട് ഞങ്ങൾ ഉപസംഹരിക്കുന്നു: ചൂടാക്കൽ അളവ് കുറയ്ക്കൽ, താപ ജഡത്വത്തിലെ കുറവ്, സ്വർണ്ണ നാനോകണങ്ങളിലുള്ള താൽപ്പര്യം, ക്വാണ്ടിറ്റേറ്റീവ് ഫേസ് മൈക്രോസ്കോപ്പിയിലുള്ള താൽപ്പര്യം, കൂടാതെ LA-HTM ഉപയോഗിക്കാവുന്ന താപനില പരിധി.
റെസിസ്റ്റീവ് ഹീറ്റിംഗുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ, എച്ച്ടിഎം വികസനത്തിന് ഉപയോഗിക്കുന്ന ലേസർ തപീകരണത്തിന് നിരവധി ഗുണങ്ങളുണ്ട്, അത് ഈ പഠനത്തിൽ ഞങ്ങൾ ചിത്രീകരിക്കുന്നു. പ്രത്യേകിച്ച്, മൈക്രോസ്കോപ്പിൻ്റെ വ്യൂ ഫീൽഡിൽ ലിക്വിഡ് മീഡിയയിൽ, ചൂടാക്കൽ അളവ് കുറച്ച് (10 μm) 3 വോള്യങ്ങളിൽ സൂക്ഷിക്കുന്നു. ഈ രീതിയിൽ, നിരീക്ഷിച്ച സൂക്ഷ്മാണുക്കൾ മാത്രമേ സജീവമാകൂ, മറ്റ് ബാക്ടീരിയകൾ പ്രവർത്തനരഹിതമാണ്, സാമ്പിളിനെ കൂടുതൽ പഠിക്കാൻ ഉപയോഗിക്കാം - ഒരു പുതിയ താപനില പരിശോധിക്കേണ്ട ഓരോ തവണയും സാമ്പിൾ മാറ്റേണ്ട ആവശ്യമില്ല. കൂടാതെ, മൈക്രോസ്‌കെയിൽ ചൂടാക്കൽ താപനിലയുടെ ഒരു വലിയ ശ്രേണി നേരിട്ട് പരിശോധിക്കാൻ അനുവദിക്കുന്നു: ചിത്രം 4c ഒരു 3-മണിക്കൂർ മൂവിയിൽ നിന്ന് (മൂവി M3) ലഭിച്ചു, ഇതിന് സാധാരണയായി നിരവധി സാമ്പിളുകൾ തയ്യാറാക്കുകയും പരിശോധന നടത്തുകയും വേണം - പഠനത്തിന് കീഴിലുള്ള ഓരോ സാമ്പിളുകൾക്കും ഒന്ന്. പരീക്ഷണത്തിലെ ദിവസങ്ങളുടെ എണ്ണത്തെ പ്രതിനിധീകരിക്കുന്ന താപനിലയാണ് y. ചൂടായ വോളിയം കുറയ്ക്കുന്നത്, മൈക്രോസ്കോപ്പിൻ്റെ ചുറ്റുമുള്ള എല്ലാ ഒപ്റ്റിക്കൽ ഘടകങ്ങളെയും, പ്രത്യേകിച്ച് ഒബ്ജക്ടീവ് ലെൻസുകളെ, ഊഷ്മാവിൽ നിലനിർത്തുന്നു, ഇത് സമൂഹം ഇതുവരെ അഭിമുഖീകരിക്കുന്ന ഒരു പ്രധാന പ്രശ്നമാണ്. ഓയിൽ ഇമ്മേഴ്‌ഷൻ ലെൻസുകൾ ഉൾപ്പെടെ ഏത് ലെൻസിലും LA-HTM ഉപയോഗിക്കാനാകും, കാഴ്ചയുടെ മണ്ഡലത്തിലെ തീവ്രമായ താപനിലയിൽപ്പോലും അത് ഊഷ്മാവിൽ നിലനിൽക്കും. ഈ പഠനത്തിൽ ഞങ്ങൾ റിപ്പോർട്ട് ചെയ്യുന്ന ലേസർ തപീകരണ രീതിയുടെ പ്രധാന പരിമിതി, ഒട്ടിപ്പിടിക്കുകയോ പൊങ്ങിക്കിടക്കുകയോ ചെയ്യാത്ത കോശങ്ങൾ കാഴ്ചയുടെ മണ്ഡലത്തിൽ നിന്ന് വളരെ അകലെയും പഠിക്കാൻ പ്രയാസവുമാണ് എന്നതാണ്. ഏതാനും നൂറു മൈക്രോണുകളിൽ കൂടുതൽ താപനില ഉയരാൻ കുറഞ്ഞ മാഗ്‌നിഫിക്കേഷൻ ലെൻസുകൾ ഉപയോഗിക്കുക എന്നതാണ് ഒരു പ്രതിവിധി. സ്പേഷ്യൽ റെസലൂഷൻ കുറയുന്നതിനൊപ്പം ഈ ജാഗ്രതയും ഉണ്ട്, എന്നാൽ സൂക്ഷ്മാണുക്കളുടെ ചലനം പഠിക്കുകയാണ് ലക്ഷ്യമെങ്കിൽ, ഉയർന്ന സ്പേഷ്യൽ റെസലൂഷൻ ആവശ്യമില്ല.
സിസ്റ്റം \({{{{\rm{\tau }}}}}}}_{{{\mbox{D}}}}\) ചൂടാക്കാനുള്ള (തണുപ്പിക്കുന്നതിനും) സമയ സ്കെയിൽ അതിൻ്റെ വലുപ്പത്തെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു , നിയമപ്രകാരം \({{{({\rm{\tau }}}}}}}_{{{\mbox{D}}}}={L}^{2}/D\), എവിടെ \ (L\) എന്നത് താപ സ്രോതസ്സിൻ്റെ സ്വഭാവ വലുപ്പമാണ് (ഞങ്ങളുടെ പഠനത്തിലെ ലേസർ ബീമിൻ്റെ വ്യാസം \(L\ ഏകദേശം 100\) μm ആണ്), \(D\) എന്നത് പരിസ്ഥിതിയുടെ താപ ഡിഫ്യൂസിവിറ്റിയാണ് (നമ്മുടെ ശരാശരി കെയ്‌സ്, ഗ്ലാസ്, വാട്ടർ ഡിഫ്യൂഷൻ റേറ്റ്\(D\ ഏകദേശം 2\ മടങ്ങ് {10}^{-7}\) m2/s അതിനാൽ, ഈ പഠനത്തിൽ, 50 ms എന്ന ക്രമത്തിൻ്റെ സമയ പ്രതികരണങ്ങൾ, അതായത്, അർദ്ധ-തൽക്ഷണം. താപനില വ്യതിയാനങ്ങൾ, താപനില വർദ്ധനയുടെ ഈ തൽക്ഷണ സ്ഥാപനം പരീക്ഷണത്തിൻ്റെ ദൈർഘ്യം കുറയ്ക്കുക മാത്രമല്ല, താപനില ഇഫക്റ്റുകളെക്കുറിച്ചുള്ള ഏത് ചലനാത്മക പഠനത്തിനും കൃത്യമായ സമയം അനുവദിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.
ഞങ്ങളുടെ നിർദ്ദിഷ്ട രീതി ഏതെങ്കിലും പ്രകാശം ആഗിരണം ചെയ്യുന്ന സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റിന് ബാധകമാണ് (ഉദാഹരണത്തിന്, ITO കോട്ടിംഗ് ഉള്ള വാണിജ്യ സാമ്പിളുകൾ). എന്നിരുന്നാലും, ഇൻഫ്രാറെഡിൽ ഉയർന്ന ആഗിരണവും ദൃശ്യമായ ശ്രേണിയിൽ കുറഞ്ഞ ആഗിരണവും നൽകാൻ സ്വർണ്ണ നാനോകണങ്ങൾക്ക് കഴിയും, ഇവയുടെ പിന്നീടുള്ള സവിശേഷതകൾ ദൃശ്യ ശ്രേണിയിൽ ഫലപ്രദമായ ഒപ്റ്റിക്കൽ നിരീക്ഷണത്തിന് താൽപ്പര്യമുള്ളതാണ്, പ്രത്യേകിച്ച് ഫ്ലൂറസെൻസ് ഉപയോഗിക്കുമ്പോൾ. കൂടാതെ, സ്വർണ്ണം ബയോ കോംപാറ്റിബിൾ ആണ്, രാസപരമായി നിഷ്ക്രിയമാണ്, ഒപ്റ്റിക്കൽ ഡെൻസിറ്റി 530 nm മുതൽ ഇൻഫ്രാറെഡ് വരെ ക്രമീകരിക്കാം, കൂടാതെ സാമ്പിൾ തയ്യാറാക്കൽ ലളിതവും ലാഭകരവുമാണ്.
ട്രാൻസ്‌വേർസ് ഗ്രേറ്റിംഗ് വേവ്‌ഫ്രണ്ട് മൈക്രോസ്‌കോപ്പി (സിജിഎം) മൈക്രോസ്‌കെയിൽ താപനില മാപ്പിംഗ് മാത്രമല്ല, ബയോമാസ് മോണിറ്ററിംഗും അനുവദിക്കുന്നു, ഇത് LA-HTM-യുമായി സംയോജിച്ച് പ്രത്യേകിച്ചും ഉപയോഗപ്രദമാക്കുന്നു (ആവശ്യമില്ലെങ്കിൽ). കഴിഞ്ഞ ദശകത്തിൽ, മറ്റ് താപനില മൈക്രോസ്കോപ്പി ടെക്നിക്കുകൾ വികസിപ്പിച്ചെടുത്തിട്ടുണ്ട്, പ്രത്യേകിച്ച് ബയോ ഇമേജിംഗ് മേഖലയിൽ, അവയിൽ മിക്കതിനും താപനില സെൻസിറ്റീവ് ഫ്ലൂറസെൻ്റ് പ്രോബുകൾ 54,55 ഉപയോഗിക്കേണ്ടതുണ്ട്. എന്നിരുന്നാലും, ഈ രീതികൾ വിമർശിക്കപ്പെടുകയും ചില റിപ്പോർട്ടുകൾ കോശങ്ങൾക്കുള്ളിലെ അയഥാർത്ഥമായ താപനില മാറ്റങ്ങൾ അളക്കുകയും ചെയ്തു, ഒരുപക്ഷേ ഫ്ലൂറസെൻസ് താപനില ഒഴികെയുള്ള പല ഘടകങ്ങളെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു എന്ന വസ്തുത കാരണം. കൂടാതെ, മിക്ക ഫ്ലൂറസൻ്റ് പേടകങ്ങളും ഉയർന്ന താപനിലയിൽ അസ്ഥിരമാണ്. അതിനാൽ, ഒപ്റ്റിക്കൽ മൈക്രോസ്കോപ്പി ഉപയോഗിച്ച് ഉയർന്ന ഊഷ്മാവിൽ ജീവിതം പഠിക്കുന്നതിനുള്ള അനുയോജ്യമായ താപനില മൈക്രോസ്കോപ്പി സാങ്കേതികതയെ ക്യുപിഎമ്മും പ്രത്യേകിച്ച് സിജിഎമ്മും പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നു.
80 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസിൽ ഒപ്റ്റിമൽ ആയി ജീവിക്കുന്ന എസ്. ഷിബാറ്റേയുടെ പഠനങ്ങൾ കാണിക്കുന്നത്, ലളിതമായ തെർമോഫൈലുകൾ മാത്രമല്ല, ഹൈപ്പർതെർമോഫൈലുകൾ പഠിക്കാൻ LA-HTM പ്രയോഗിക്കാൻ കഴിയുമെന്ന്. തത്വത്തിൽ, LA-HTM ഉപയോഗിച്ച് എത്തിച്ചേരാവുന്ന താപനില പരിധിക്ക് പരിധിയില്ല, കൂടാതെ അന്തരീക്ഷത്തിലെ ഹൈഡ്രോതെർമൽ കെമിസ്ട്രി ആപ്ലിക്കേഷനുകളിൽ ഞങ്ങളുടെ 38 ഗ്രൂപ്പ് പ്രകടമാക്കുന്നത് പോലെ, തിളപ്പിക്കാതെ അന്തരീക്ഷമർദ്ദത്തിൽ 100 ​​ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസിനു മുകളിലുള്ള താപനിലയും എത്താം. മർദ്ദം A. സ്വർണ്ണ നാനോകണങ്ങൾ 40 അതേ രീതിയിൽ ചൂടാക്കാൻ ഒരു ലേസർ ഉപയോഗിക്കുന്നു. അതിനാൽ, സ്റ്റാൻഡേർഡ് സാഹചര്യങ്ങളിൽ (അതായത് പാരിസ്ഥിതിക സമ്മർദ്ദത്തിൽ) സ്റ്റാൻഡേർഡ് ഉയർന്ന റെസല്യൂഷൻ ഒപ്റ്റിക്കൽ മൈക്രോസ്കോപ്പി ഉപയോഗിച്ച് അഭൂതപൂർവമായ ഹൈപ്പർതെർമോഫൈലുകൾ നിരീക്ഷിക്കാൻ LA-HTM ഉപയോഗിക്കാനുള്ള കഴിവുണ്ട്.
Köhler illumination (LED, M625L3, Thorlabs, 700 mW ഉള്ളത്), മാനുവൽ xy ചലനത്തോടുകൂടിയ സ്പെസിമെൻ ഹോൾഡർ, ലക്ഷ്യങ്ങൾ (Olympus, 60x, 0.7 NA, air, LUCPlanFLN60X, 6250X, 6050X, 6050X, 6050X, 60000000000000 600 600 600 600 600 600 60 60 60 600 60 60 60 60 60 60 60 60 60 600 എം. , UPLFLN60XOI), CGM ക്യാമറ (QLSI ക്രോസ് ഗ്രേറ്റിംഗ്, 39 µm പിച്ച്, 0.87 mm Andor Zyla ക്യാമറ സെൻസറിൽ നിന്ന്) തീവ്രതയും വേവ്ഫ്രണ്ട് ഇമേജിംഗും നൽകുന്നതിന്, കൂടാതെ sCMOS ക്യാമറ (ORCA Flash 4.0 V3, 16-ബിറ്റ് മോഡ് , ഹമാമത്സുവിൽ നിന്ന് റെക്കോർഡ് ചെയ്യാൻ) ചിത്രം 5 ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്ന ഡാറ്റ (ബാക്ടീരിയൽ നീന്തൽ). ഡൈക്രോയിക് ബീം സ്പ്ലിറ്റർ 749 nm ബ്രൈറ്റ്ലൈൻ എഡ്ജ് (സെംറോക്ക്, FF749-SDi01) ആണ്. ക്യാമറയുടെ മുൻവശത്തുള്ള ഫിൽട്ടർ 694 ഷോർട്ട് പാസ് ഫിൽട്ടറാണ് (FF02-694/SP-25, Semrock). ടൈറ്റാനിയം സഫയർ ലേസർ (ലേസർ വെർഡി G10, 532 nm, 10 W, പമ്പ് ചെയ്‌ത സുനാമി ലേസർ അറ, ചിത്രം 2-5-ലെ സ്പെക്ട്ര-ഫിസിക്‌സ്, മില്ലേനിയ ലേസർ, സ്‌പെക്ട്രാഫിസിക്‌സ് 10 W, പമ്പ് ചെയ്‌ത മിറ ലേസർ കാവ്, കോഷെർ 2. -5). 6, 7) തരംഗദൈർഘ്യം \({{({\rm{\lambda }}}}}}=800\) nm ആയി സജ്ജീകരിച്ചിരിക്കുന്നു, ഇത് സ്വർണ്ണ നാനോ കണങ്ങളുടെ പ്ലാസ്‌മോൺ റെസൊണൻസ് സ്പെക്ട്രവുമായി യോജിക്കുന്നു. സ്പേഷ്യൽ ലൈറ്റ് മോഡുലേറ്ററുകൾ (1920 × 1152 പിക്സലുകൾ) 39-ൽ വിവരിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, ഗെർച്ച്ബെർഗ്-സാക്സ്റ്റൺ അൽഗോരിതം ഉപയോഗിച്ചാണ് മെഡോലാർക്ക് ഒപ്റ്റിക്സിൽ നിന്ന് വാങ്ങിയത്.
ഒരു പരമ്പരാഗത ക്യാമറയുടെ സെൻസറിൽ നിന്ന് ഒരു മില്ലിമീറ്റർ അകലെയുള്ള ദ്വിമാന ഡിഫ്രാക്ഷൻ ഗ്രേറ്റിംഗ് (ക്രോസ് ഗ്രേറ്റിംഗ് എന്നും അറിയപ്പെടുന്നു) സംയോജിപ്പിക്കുന്നതിനെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള ഒരു ഒപ്റ്റിക്കൽ മൈക്രോസ്കോപ്പി ടെക്നിക്കാണ് ക്രോസ് ഗ്രേറ്റിംഗ് വേവ്ഫ്രണ്ട് മൈക്രോസ്കോപ്പി (സിജിഎം). ഈ പഠനത്തിൽ ഞങ്ങൾ ഉപയോഗിച്ച CGM-ൻ്റെ ഏറ്റവും സാധാരണമായ ഉദാഹരണത്തെ ഫോർ-വേവ്ലെങ്ത് ട്രാൻസ്‌വേർസ് ഷിഫ്റ്റ് ഇൻ്റർഫെറോമീറ്റർ (QLSI) എന്ന് വിളിക്കുന്നു, അവിടെ ക്രോസ്-ഗ്രേറ്റിംഗിൽ പ്രിമോട്ടും മറ്റുള്ളവരും അവതരിപ്പിക്കുകയും പേറ്റൻ്റ് ചെയ്യുകയും ചെയ്ത തീവ്രത/ഘട്ടം ചെക്കർബോർഡ് പാറ്റേൺ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു. 200034-ൽ. ലംബവും തിരശ്ചീനവുമായ ഗ്രേറ്റിംഗ് ലൈനുകൾ സെൻസറിൽ ഗ്രിഡ് പോലെയുള്ള നിഴലുകൾ സൃഷ്ടിക്കുന്നു, ഇവയുടെ വക്രീകരണം തത്സമയം സംഖ്യാപരമായി പ്രോസസ്സ് ചെയ്ത് സംഭവ പ്രകാശത്തിൻ്റെ ഒപ്റ്റിക്കൽ വേവ്ഫ്രണ്ട് ഡിസ്റ്റോർഷൻ (അല്ലെങ്കിൽ തത്തുല്യമായ ഫേസ് പ്രൊഫൈൽ) നേടാനാകും. ഒരു മൈക്രോസ്കോപ്പിൽ ഉപയോഗിക്കുമ്പോൾ, ഒരു സിജിഎം ക്യാമറയ്ക്ക് നാനോമീറ്ററുകളുടെ ക്രമത്തിൽ സംവേദനക്ഷമതയോടെ, ഒപ്റ്റിക്കൽ ഡെപ്ത് (OT) എന്നും അറിയപ്പെടുന്ന ഒരു ഇമേജ് ചെയ്ത വസ്തുവിൻ്റെ ഒപ്റ്റിക്കൽ പാത്ത് വ്യത്യാസം പ്രദർശിപ്പിക്കാൻ കഴിയും. ഏതെങ്കിലും CGM അളവെടുപ്പിൽ, ഒപ്റ്റിക്കൽ ഘടകങ്ങളിലോ ബീമുകളിലോ എന്തെങ്കിലും തകരാറുകൾ ഇല്ലാതാക്കുന്നതിന്, ഒരു പ്രാഥമിക റഫറൻസ് OT ഇമേജ് എടുക്കുകയും തുടർന്നുള്ള ഏതെങ്കിലും ചിത്രങ്ങളിൽ നിന്ന് കുറയ്ക്കുകയും വേണം.
റഫറൻസിൽ വിവരിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ ഒരു സിജിഎം ക്യാമറ ഉപയോഗിച്ചാണ് താപനില മൈക്രോസ്കോപ്പി നടത്തിയത്. 32. ചുരുക്കത്തിൽ, ഒരു ദ്രാവകം ചൂടാക്കുന്നത് അതിൻ്റെ റിഫ്രാക്റ്റീവ് ഇൻഡക്സിനെ മാറ്റുന്നു, ഇത് ഒരു തെർമൽ ലെൻസ് പ്രഭാവം സൃഷ്ടിക്കുന്നു, അത് സംഭവ ബീമിനെ വികലമാക്കുന്നു. ഈ വേവ്‌ഫ്രണ്ട് ഡിസ്റ്റോർഷൻ CGM അളക്കുകയും ദ്രവ മാധ്യമത്തിൽ ത്രിമാന താപനില വിതരണം ലഭിക്കുന്നതിന് ഒരു deconvolution അൽഗോരിതം ഉപയോഗിച്ച് പ്രോസസ്സ് ചെയ്യുകയും ചെയ്യുന്നു. സ്വർണ്ണ നാനോകണങ്ങൾ സാമ്പിളിലുടനീളം തുല്യമായി വിതരണം ചെയ്യുകയാണെങ്കിൽ, മികച്ച ചിത്രങ്ങൾ നിർമ്മിക്കുന്നതിന് ബാക്ടീരിയ രഹിത പ്രദേശങ്ങളിൽ താപനില മാപ്പിംഗ് നടത്താം, അതാണ് നമ്മൾ ചിലപ്പോൾ ചെയ്യുന്നത്. റഫറൻസ് CGM ഇമേജ് ചൂടാക്കാതെ തന്നെ (ലേസർ ഓഫായി) സ്വന്തമാക്കി, തുടർന്ന് ലേസർ ഓണാക്കി ചിത്രത്തിലെ അതേ സ്ഥലത്ത് പകർത്തി.
താപനില ഇമേജിംഗിന് ഉപയോഗിക്കുന്ന അതേ CGM ക്യാമറ ഉപയോഗിച്ചാണ് ഡ്രൈ മാസ് അളക്കുന്നത്. ബാക്ടീരിയയുടെ സാന്നിദ്ധ്യം മൂലം OT-യിലെ ഏതെങ്കിലും അസന്തുലിതാവസ്ഥയെ ശരാശരി അളക്കുന്നതിനുള്ള മാർഗമായി എക്സ്പോഷർ സമയത്ത് സാമ്പിൾ x, y എന്നിവയിൽ അതിവേഗം ചലിപ്പിച്ചാണ് CGM റഫറൻസ് ചിത്രങ്ങൾ ലഭിച്ചത്. ബാക്‌ടീരിയയുടെ ഒടി ചിത്രങ്ങളിൽ നിന്ന്, റഫറൻസിൽ വിവരിച്ചിരിക്കുന്ന നടപടിക്രമം പാലിച്ച് മാറ്റ്‌ലാബിൻ്റെ ഹോം സെഗ്‌മെൻ്റേഷൻ അൽഗോരിതം (ഉപവിഭാഗം “ന്യൂമറിക്കൽ കോഡ്” കാണുക) ഉപയോഗിച്ച് തിരഞ്ഞെടുത്ത പ്രദേശങ്ങളിലെ ചിത്രങ്ങളുടെ ഒരു കൂട്ടം ഉപയോഗിച്ചാണ് അവയുടെ ബയോമാസ് ലഭിച്ചത്. 48. ചുരുക്കത്തിൽ, ഞങ്ങൾ \(m={\alpha}^{-1}\iint {{\mbox{OT}}}\left(x,y\right){{\mbox{d}} എന്ന ബന്ധം ഉപയോഗിക്കുന്നു } x{{\mbox{d}}}y\), ഇവിടെ \({{\mbox{OT}}}\left(x,y\right)\) ആണ് ഒപ്റ്റിക്കൽ ഡെപ്ത് ഇമേജ്, \(m\) ആണ് ഉണങ്ങിയ ഭാരവും \({{{{\rm{\alpha }}}}}}\) ഒരു സ്ഥിരാങ്കമാണ്. ഞങ്ങൾ \({{{\rm{\alpha))))))=0.18\) µm3/pg തിരഞ്ഞെടുത്തു, ഇത് ജീവനുള്ള കോശങ്ങളുടെ സാധാരണ സ്ഥിരാങ്കമാണ്.
സ്വർണ്ണ നാനോകണങ്ങൾ കൊണ്ട് പൊതിഞ്ഞ 25 മില്ലിമീറ്റർ വ്യാസവും 150 µm കനവുമുള്ള ഒരു കവർ സ്ലിപ്പ് സ്വർണ്ണ നാനോകണങ്ങൾ മുകളിലേക്ക് അഭിമുഖീകരിക്കുന്ന ഒരു AttofluorTM ചേമ്പറിൽ (തെർമോഫിഷർ) സ്ഥാപിച്ചു. ജിയോബാസിലസ് സ്റ്റെറോതെർമോഫിലസ് ഓരോ ദിവസവും പരീക്ഷണങ്ങൾക്ക് മുമ്പായി എൽബി മീഡിയത്തിൽ (200 ആർപിഎം, 60 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസ്) ഒറ്റരാത്രികൊണ്ട് മുൻകൂട്ടി സംസ്കരിക്കപ്പെട്ടു. 0.3 മുതൽ 0.5 വരെ ഒപ്റ്റിക്കൽ ഡെൻസിറ്റി (OD) ഉള്ള G. സ്റ്റെറോതെർമോഫിലസിൻ്റെ ഒരു സസ്പെൻഷൻ്റെ 5 µl ൻ്റെ ഒരു തുള്ളി സ്വർണ്ണ നാനോ കണങ്ങളുള്ള ഒരു കവർ സ്ലിപ്പിൽ സ്ഥാപിച്ചു. തുടർന്ന്, മധ്യഭാഗത്ത് 5 മില്ലീമീറ്റർ വ്യാസമുള്ള ഒരു ദ്വാരമുള്ള 18 മില്ലീമീറ്റർ വ്യാസമുള്ള ഒരു വൃത്താകൃതിയിലുള്ള കവർ സ്ലിപ്പ് ഡ്രോപ്പിലേക്ക് ഇറക്കി, അതേ ഒപ്റ്റിക്കൽ സാന്ദ്രതയുള്ള 5 μl ബാക്ടീരിയൽ സസ്പെൻഷൻ ദ്വാരത്തിൻ്റെ മധ്യഭാഗത്ത് ആവർത്തിച്ച് പ്രയോഗിച്ചു. കവർസ്ലിപ്പുകളിലെ കിണറുകൾ റെഫറിൽ വിവരിച്ച നടപടിക്രമത്തിന് അനുസൃതമായി തയ്യാറാക്കിയിട്ടുണ്ട്. 45 (കൂടുതൽ വിവരങ്ങൾക്ക് അനുബന്ധ വിവരങ്ങൾ കാണുക). ദ്രാവക പാളി ഉണങ്ങുന്നത് തടയാൻ കവർസ്ലിപ്പിലേക്ക് 1 മില്ലി എൽബി മീഡിയം ചേർക്കുക. ഇൻകുബേഷൻ സമയത്ത് മീഡിയം ബാഷ്പീകരിക്കപ്പെടുന്നത് തടയാൻ Attofluor™ ചേമ്പറിൻ്റെ അടഞ്ഞ ലിഡിന് മുകളിൽ അവസാന കവർസ്ലിപ്പ് സ്ഥാപിച്ചിരിക്കുന്നു. മുളയ്ക്കുന്നതിനുള്ള പരീക്ഷണങ്ങൾക്കായി, ഞങ്ങൾ ബീജകോശങ്ങൾ ഉപയോഗിച്ചു, അത് പരമ്പരാഗത പരീക്ഷണങ്ങൾക്ക് ശേഷം, ചിലപ്പോൾ മുകളിലെ കവർസ്ലിപ്പ് മറയ്ക്കുന്നു. Sulfolobus shibatae ലഭിക്കാൻ സമാനമായ ഒരു രീതി ഉപയോഗിച്ചു. മൂന്ന് ദിവസം (200 ആർപിഎം, 75 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസ്) തിയോബാസിലസ് സെറാറ്റയുടെ പ്രാഥമിക കൃഷി ഇടത്തരം 182 (DSMZ) ൽ നടത്തി.
മൈക്കെല്ലാർ ബ്ലോക്ക് കോപോളിമർ ലിത്തോഗ്രാഫി ഉപയോഗിച്ചാണ് സ്വർണ്ണ നാനോ കണങ്ങളുടെ സാമ്പിളുകൾ തയ്യാറാക്കിയത്. ഈ പ്രക്രിയ അദ്ധ്യായത്തിൽ വിശദമായി വിവരിച്ചിരിക്കുന്നു. 60. സംക്ഷിപ്തമായി, കോപോളിമറിനെ HAuCl4-മായി ടോലുയിനിൽ കലർത്തി സ്വർണ്ണ അയോണുകളെ പൊതിഞ്ഞ മൈസെല്ലുകൾ സമന്വയിപ്പിച്ചു. വൃത്തിയാക്കിയ കവർസ്ലിപ്പുകൾ ലായനിയിൽ മുക്കി, സ്വർണ്ണ വിത്ത് ലഭിക്കുന്നതിന് കുറയ്ക്കുന്ന ഏജൻ്റിൻ്റെ സാന്നിധ്യത്തിൽ യുവി വികിരണം ഉപയോഗിച്ച് ചികിത്സിച്ചു. അവസാനമായി, KAuCl4, എത്തനോലമൈൻ എന്നിവയുടെ ജലീയ ലായനി ഉപയോഗിച്ച് 16 മിനിറ്റ് നേരം ഒരു കവർസ്ലിപ്പുമായി ബന്ധപ്പെട്ടാണ് സ്വർണ്ണ വിത്തുകൾ വളർത്തിയത്, ഇത് ഇൻഫ്രാറെഡിലുള്ള ഗോളാകൃതിയില്ലാത്ത സ്വർണ്ണ നാനോ കണങ്ങളുടെ അർദ്ധ-ആനുകാലികവും വളരെ ഏകീകൃതവുമായ ക്രമീകരണത്തിന് കാരണമായി.
ഇൻ്റർഫെറോഗ്രാമുകളെ OT ചിത്രങ്ങളാക്കി മാറ്റുന്നതിന്, ലിങ്കിൽ വിശദമാക്കിയിരിക്കുന്നതുപോലെ ഞങ്ങൾ ഒരു ഹോം മെയ്ഡ് അൽഗോരിതം ഉപയോഗിച്ചു. 33, താഴെ പറയുന്ന പൊതു ശേഖരണത്തിൽ Matlab പാക്കേജായി ലഭ്യമാണ്: https://github.com/baffou/CGMprocess. റെക്കോർഡ് ചെയ്‌ത ഇൻ്റർഫെറോഗ്രാമുകളും (റഫറൻസ് ഇമേജുകൾ ഉൾപ്പെടെ) ക്യാമറ അറേ ദൂരങ്ങളും അടിസ്ഥാനമാക്കി പാക്കേജിന് തീവ്രതയും OT ഇമേജുകളും കണക്കാക്കാൻ കഴിയും.
തന്നിരിക്കുന്ന താപനില പ്രൊഫൈൽ ലഭിക്കുന്നതിന് SLM-ൽ പ്രയോഗിച്ച ഘട്ടം പാറ്റേൺ കണക്കാക്കാൻ, ഞങ്ങൾ മുമ്പ് വികസിപ്പിച്ചെടുത്ത ഹോം മെയ്ഡ് അൽഗോരിതം39,42 ഉപയോഗിച്ചു, അത് ഇനിപ്പറയുന്ന പൊതു സംഭരണിയിൽ ലഭ്യമാണ്: https://github.com/baffou/SLM_temperatureShaping. ഇൻപുട്ട് എന്നത് ആവശ്യമുള്ള താപനില ഫീൽഡാണ്, അത് ഡിജിറ്റലായോ ഒരു മോണോക്രോം ബിഎംപി ഇമേജ് വഴിയോ സജ്ജമാക്കാൻ കഴിയും.
സെല്ലുകളെ വിഭജിക്കുന്നതിനും അവയുടെ ഉണങ്ങിയ ഭാരം അളക്കുന്നതിനും, ഇനിപ്പറയുന്ന പൊതു സംഭരണിയിൽ പ്രസിദ്ധീകരിച്ച ഞങ്ങളുടെ Matlab അൽഗോരിതം ഞങ്ങൾ ഉപയോഗിച്ചു: https://github.com/baffou/CGM_magicWandSegmentation. ഓരോ ചിത്രത്തിലും, ഉപയോക്താവ് താൽപ്പര്യമുള്ള ബാക്ടീരിയയിലോ mCFUയിലോ ക്ലിക്ക് ചെയ്യണം, വടിയുടെ സംവേദനക്ഷമത ക്രമീകരിക്കുകയും തിരഞ്ഞെടുക്കൽ സ്ഥിരീകരിക്കുകയും വേണം.
പഠന രൂപകല്പനയെക്കുറിച്ചുള്ള കൂടുതൽ വിവരങ്ങൾക്ക്, ഈ ലേഖനവുമായി ലിങ്ക് ചെയ്‌തിരിക്കുന്ന നേച്ചർ റിസർച്ച് റിപ്പോർട്ട് സംഗ്രഹം കാണുക.
ഈ പഠനത്തിൻ്റെ ഫലങ്ങൾ പിന്തുണയ്ക്കുന്ന ഡാറ്റ ന്യായമായ അഭ്യർത്ഥന പ്രകാരം ബന്ധപ്പെട്ട രചയിതാക്കളിൽ നിന്ന് ലഭ്യമാണ്.
ഈ പഠനത്തിൽ ഉപയോഗിച്ചിരിക്കുന്ന സോഴ്‌സ് കോഡ് മെത്തഡ്‌സ് വിഭാഗത്തിൽ വിശദമാക്കിയിട്ടുണ്ട്, കൂടാതെ ഡീബഗ് പതിപ്പുകൾ https://github.com/baffou/ എന്നതിൽ നിന്ന് ഇനിപ്പറയുന്ന ശേഖരണങ്ങളിൽ നിന്ന് ഡൗൺലോഡ് ചെയ്യാവുന്നതാണ്: SLM_temperatureShaping, CGMprocess, CGM_magicWandSegmentation.
മെഹ്ത, ആർ., സിംഗാൾ, പി., സിംഗ്, എച്ച്., ഡാംലെ, ഡി. & ശർമ്മ, എകെ ഇൻസൈറ്റ് ഇൻ തെർമോഫൈലുകളിലേക്കും അവയുടെ വൈഡ് സ്പെക്ട്രം ആപ്ലിക്കേഷനുകളിലേക്കും. മെഹ്ത, ആർ., സിംഗാൾ, പി., സിംഗ്, എച്ച്., ഡാംലെ, ഡി. & ശർമ്മ, എകെ ഇൻസൈറ്റ് ഇൻ തെർമോഫൈലുകളിലേക്കും അവയുടെ വൈഡ് സ്പെക്ട്രം ആപ്ലിക്കേഷനുകളിലേക്കും.മേത്ത, ആർ., സിംഗാൾ, പി., സിംഗ്, എച്ച്., ദാംലെ, ഡി., ശർമ്മ, എകെ തെർമോഫൈലുകളുടെ അവലോകനവും അവയുടെ വിശാലമായ പ്രയോഗവും. മേത്ത, ആർ., സിംഗാൾ, പി., സിംഗ്, എച്ച്., ദാംലെ, ഡി. & ശർമ്മ, എകെ 深入了解嗜热菌及其广谱应用。 മേത്ത, ആർ., സിംഗാൾ, പി., സിംഗ്, എച്ച്., ദാംലെ, ഡി. & ശർമ്മ, എ.കെ.മെഹ്ത ആർ., സിംഗാൾ പി., സിംഗ് എച്ച്., ഡാംലെ ഡി., ശർമ്മ എ.കെ.3 ബയോടെക്നോളജി 6, 81 (2016).