லேசர்-சூடாக்கப்பட்ட தங்க நானோ துகள்களுடன் விட்ரோவில் காணப்பட்ட உயர் வெப்பநிலையில் வாழ்க்கை

Nature.com ஐப் பார்வையிட்டதற்கு நன்றி. நீங்கள் பயன்படுத்தும் உலாவி பதிப்பில் CSS ஆதரவு குறைவாக உள்ளது. சிறந்த அனுபவத்திற்கு, புதுப்பிக்கப்பட்ட உலாவியைப் பயன்படுத்துமாறு பரிந்துரைக்கிறோம் (அல்லது Internet Explorer இல் இணக்கத்தன்மை பயன்முறையை முடக்கவும்). இதற்கிடையில், தொடர்ந்து ஆதரவை உறுதிப்படுத்த, தளத்தை ஸ்டைல்கள் மற்றும் ஜாவாஸ்கிரிப்ட் இல்லாமல் வழங்குவோம்.
தெர்மோபில்கள் அதிக வெப்பநிலையில் வளரும் நுண்ணுயிரிகளாகும். அவற்றைப் படிப்பதன் மூலம் வாழ்க்கை தீவிர நிலைமைகளுக்கு எவ்வாறு மாற்றியமைக்கிறது என்பது பற்றிய மதிப்புமிக்க தகவல்களை வழங்க முடியும். இருப்பினும், வழக்கமான ஒளியியல் நுண்ணோக்கிகள் மூலம் அதிக வெப்பநிலை நிலைகளை அடைவது கடினம். உள்ளூர் எதிர்ப்பு மின் வெப்பமாக்கலின் அடிப்படையில் பல வீட்டில் தயாரிக்கப்பட்ட தீர்வுகள் முன்மொழியப்பட்டுள்ளன, ஆனால் எளிமையான வணிக தீர்வு எதுவும் இல்லை. இந்தத் தாளில், பயனரின் சுற்றுச்சூழலை லேசாக வைத்துக்கொண்டு தெர்மோபைல் ஆய்வுகளுக்கு அதிக வெப்பநிலையை வழங்க நுண்ணோக்கிப் புலத்தின் மீது மைக்ரோஸ்கேல் லேசர் வெப்பமாக்கல் என்ற கருத்தை நாங்கள் அறிமுகப்படுத்துகிறோம். மிதமான லேசர் தீவிரத்தில் மைக்ரோஸ்கேல் வெப்பத்தை தங்க நானோ துகள்கள் பூசப்பட்ட அடி மூலக்கூறைப் பயன்படுத்தி உயிர் இணக்கமான மற்றும் திறமையான ஒளி உறிஞ்சியாகப் பயன்படுத்தி அடையலாம். மைக்ரோஸ்கேல் திரவ வெப்பச்சலனம், செல் தக்கவைப்பு மற்றும் மையவிலக்கு தெர்மோஃபோரெடிக் இயக்கத்தின் சாத்தியமான விளைவுகள் விவாதிக்கப்படுகின்றன. இந்த முறை இரண்டு இனங்களில் நிரூபிக்கப்பட்டுள்ளது: (i) ஜியோபாகிலஸ் ஸ்டீரோதெர்மோபிலஸ், ஒரு செயலில் உள்ள தெர்மோபிலிக் பாக்டீரியம் சுமார் 65 ° C இல் இனப்பெருக்கம் செய்கிறது, இது நுண்ணிய வெப்பத்தின் கீழ் முளைத்து, வளர மற்றும் நீந்துவதை நாம் கவனித்துள்ளோம்; (ii) தியோபாகிலஸ் எஸ்பி., ஒரு உகந்த ஹைப்பர்தெர்மோபிலிக் ஆர்க்கியா. 80 டிகிரி செல்சியஸ் வெப்பநிலையில். நவீன மற்றும் மலிவான நுண்ணோக்கி கருவிகளைப் பயன்படுத்தி தெர்மோபிலிக் நுண்ணுயிரிகளை எளிமையான மற்றும் பாதுகாப்பான கண்காணிப்புக்கு இந்த வேலை வழி வகுக்கிறது.
பில்லியன் கணக்கான ஆண்டுகளில், பூமியில் உள்ள வாழ்க்கை பலவிதமான சுற்றுச்சூழல் நிலைமைகளுக்கு ஏற்ப உருவாகியுள்ளது, அவை சில நேரங்களில் நமது மனித கண்ணோட்டத்தில் தீவிரமானதாகக் கருதப்படுகின்றன. குறிப்பாக, தெர்மோபில்ஸ் எனப்படும் சில தெர்மோபிலிக் நுண்ணுயிரிகள் (பாக்டீரியா, ஆர்க்கியா, பூஞ்சை) 45°C முதல் 122°C1, 2, 3, 4 வெப்பநிலை வரம்பில் செழித்து வளரும் அல்லது எரிமலைப் பகுதிகள். கடந்த சில தசாப்தங்களாக குறைந்தது இரண்டு காரணங்களுக்காக அவர்களின் ஆராய்ச்சி நிறைய ஆர்வத்தை உருவாக்கியுள்ளது. முதலில், அவர்களிடமிருந்து நாம் கற்றுக்கொள்ளலாம், எடுத்துக்காட்டாக, தெர்மோபில்ஸ் 5, 6, என்சைம்கள் 7, 8 மற்றும் சவ்வுகள் 9 போன்ற உயர் வெப்பநிலையில் எவ்வாறு நிலையாக இருக்கும், அல்லது தெர்மோபில்கள் எப்படி தீவிர கதிர்வீச்சைத் தாங்கும்10. இரண்டாவதாக, எரிபொருள் உற்பத்தி13,14,15,16, இரசாயனத் தொகுப்பு (டைஹைட்ரோ, ஆல்கஹால்கள், மீத்தேன், அமினோ அமிலங்கள் போன்றவை) 17, பயோமைனிங்18 மற்றும் தெர்மோஸ்டபிள் பயோகேடலிஸ்ட்கள் 7 ,11, போன்ற பல முக்கியமான உயிரி தொழில்நுட்ப பயன்பாடுகளுக்கு அவை அடிப்படையாக உள்ளன. 13. குறிப்பாக, தற்போது நன்கு அறியப்பட்ட பாலிமரேஸ் சங்கிலி எதிர்வினை (PCR)19 என்பது தெர்மோபிலிக் பாக்டீரியமான தெர்மஸ் அக்வாடிகஸிலிருந்து தனிமைப்படுத்தப்பட்ட ஒரு நொதியை (டாக் பாலிமரேஸ்) உள்ளடக்கியது, இது கண்டுபிடிக்கப்பட்ட முதல் தெர்மோபில்களில் ஒன்றாகும்.
இருப்பினும், தெர்மோபில்ஸ் பற்றிய ஆய்வு எளிதான பணி அல்ல, எந்த உயிரியல் ஆய்வகத்திலும் மேம்படுத்த முடியாது. குறிப்பாக, வாழும் தெர்மோபைல்களை எந்த நிலையான ஒளி நுண்ணோக்கி மூலம் விட்ரோவில் பார்க்க முடியாது, வணிக ரீதியாக கிடைக்கக்கூடிய வெப்பமூட்டும் அறைகளுடன் கூட, பொதுவாக 40 டிகிரி செல்சியஸ் வெப்பநிலைக்கு மதிப்பிடப்படுகிறது. 1990 களில் இருந்து, ஒரு சில ஆராய்ச்சி குழுக்கள் மட்டுமே உயர் வெப்பநிலை நுண்ணோக்கி (HTM) அமைப்புகளின் அறிமுகத்திற்கு தங்களை அர்ப்பணித்துள்ளன. 1994 இல் Glukh மற்றும் பலர். காற்றில்லாத் தன்மையை பராமரிக்க மூடப்பட்ட செவ்வக நுண்குழாய்களின் வெப்பநிலையைக் கட்டுப்படுத்தும் பெல்டியர் கலத்தின் பயன்பாட்டின் அடிப்படையில் வெப்பமூட்டும்/குளிரூட்டும் அறை உருவாக்கப்பட்டது. இந்த சாதனத்தை 2 °C/s என்ற விகிதத்தில் 100 °C வரை சூடாக்க முடியும், இதன்மூலம் ஆசிரியர்களுக்கு அதிவெப்பநிலை பாக்டீரியமான Thermotoga maritima21 இன் இயக்கத்தை ஆய்வு செய்ய அனுமதிக்கிறது. 1999 இல் ஹார்ன் மற்றும் பலர். செல் பிரிவு/இணைப்பைப் படிக்க வணிக நுண்ணோக்கிக்கு ஏற்ற வெப்ப நுண்குழாய்களைப் பயன்படுத்துவதன் அடிப்படையில், மிகவும் ஒத்த சாதனம் உருவாக்கப்பட்டுள்ளது. நீண்ட கால செயலற்ற நிலைக்குப் பிறகு, பயனுள்ள HTMகளுக்கான தேடல் 2012 இல் மீண்டும் தொடங்கியது, குறிப்பாக ஹார்ன் மற்றும் பலர் கண்டுபிடித்த சாதனத்தைப் பயன்படுத்திய Wirth குழுவின் தொடர் ஆவணங்கள் தொடர்பாக. பதினைந்து ஆண்டுகளுக்கு முன்பு, ஹைபர்தெர்மோபில்ஸ் உட்பட அதிக எண்ணிக்கையிலான ஆர்க்கியாவின் இயக்கம் 100 டிகிரி செல்சியஸ் வரை வெப்பமான நுண்குழாய்களைப் பயன்படுத்தி ஆய்வு செய்யப்பட்டது23,24. வேகமான வெப்பத்தை அடைய அசல் நுண்ணோக்கியை மாற்றியமைத்தனர் (செட் வெப்பநிலையை அடைய 35 நிமிடங்களுக்குப் பதிலாக பல நிமிடங்கள்) மற்றும் நடுத்தர முழுவதும் 2 செமீக்கும் அதிகமான நேரியல் வெப்பநிலை சாய்வை அடைகின்றனர். இந்த வெப்பநிலை சாய்வு வடிவமைக்கும் சாதனம் (TGFD) உயிரியல் ரீதியாக தொடர்புடைய தூரங்கள் 24, 25 இல் வெப்பநிலை சாய்வுகளுக்குள் பல தெர்மோபைல்களின் இயக்கத்தை ஆய்வு செய்ய பயன்படுத்தப்பட்டது.
மூடிய நுண்குழாய்களை சூடாக்குவது நேரடி தெர்மோபில்களைக் கவனிப்பதற்கான ஒரே வழி அல்ல. 2012 இல், குவாபரா மற்றும் பலர். வெப்ப-எதிர்ப்பு பிசின் (Super X2; Cemedine, ஜப்பான்) மூலம் சீல் செய்யப்பட்ட வீட்டில் களைந்துவிடும் பைரெக்ஸ் அறைகள் பயன்படுத்தப்பட்டன. மாதிரிகள் வணிக ரீதியாக கிடைக்கக்கூடிய வெளிப்படையான வெப்பமூட்டும் தட்டில் (மைக்ரோ ஹீட் பிளேட், கிடாசாடோ கார்ப்பரேஷன், ஜப்பான்) 110 டிகிரி செல்சியஸ் வரை வெப்பமடையும் திறன் கொண்டவை, ஆனால் முதலில் பயோஇமேஜிங்கிற்காக வடிவமைக்கப்படவில்லை. காற்றில்லா தெர்மோபிலிக் பாக்டீரியாவின் (தெர்மோசிஃபோ குளோபிஃபார்மன்ஸ், இரட்டிப்பு நேரம் 24 நிமிடம்) 65°C இல் திறமையான பிரிவை ஆசிரியர்கள் கவனித்தனர். 2020 இல், புல்ஷென் மற்றும் பலர். வணிக உலோக உணவுகளை (AttofluorTM, Thermofisher) திறம்பட சூடாக்குவது வீட்டில் தயாரிக்கப்பட்ட இரண்டு வெப்பமூட்டும் கூறுகளைப் பயன்படுத்தி நிரூபிக்கப்பட்டது: ஒரு மூடி மற்றும் ஒரு நிலை (PCR இயந்திரத்தால் ஈர்க்கப்பட்ட கட்டமைப்பு). இந்த இணைப்பு ஒரு சீரான திரவ வெப்பநிலையை விளைவிக்கிறது மற்றும் மூடியின் அடிப்பகுதியில் ஆவியாதல் மற்றும் ஒடுக்கம் ஆகியவற்றைத் தடுக்கிறது. O- வளையத்தைப் பயன்படுத்துவது சுற்றுச்சூழலுடன் வாயு பரிமாற்றத்தைத் தவிர்க்கிறது. சல்போஸ்கோப் எனப்படும் இந்த HTM, 75°C27 இல் Sulfolobus acidocaldarius ஐப் படம்பிடிக்கப் பயன்படுத்தப்பட்டது.
இந்த அனைத்து அமைப்புகளின் அங்கீகரிக்கப்பட்ட வரம்பு காற்றின் நோக்கங்களைப் பயன்படுத்துவதற்கான தடையாகும், எந்தவொரு எண்ணெய் மூழ்குதலும் அத்தகைய உயர் வெப்பநிலை மற்றும் > 1-மிமீ தடிமன் கொண்ட வெளிப்படையான மாதிரிகள் மூலம் இமேஜிங் செய்வதற்குப் பொருந்தாது. இந்த அனைத்து அமைப்புகளின் அங்கீகரிக்கப்பட்ட வரம்பு காற்றின் நோக்கங்களைப் பயன்படுத்துவதற்கான தடையாகும், எந்தவொரு எண்ணெய் மூழ்குதலும் அத்தகைய உயர் வெப்பநிலை மற்றும் > 1-மிமீ தடிமன் கொண்ட வெளிப்படையான மாதிரிகள் மூலம் இமேஜிங் செய்வதற்குப் பொருந்தாது. 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. இந்த அனைத்து அமைப்புகளின் அங்கீகரிக்கப்பட்ட குறைபாடு காற்றின் நோக்கங்களைப் பயன்படுத்துவதற்கான வரம்பு ஆகும், ஏனெனில் எந்த எண்ணெய் மூழ்குதலும் அத்தகைய அதிக வெப்பநிலை மற்றும் வெளிப்படையான மாதிரிகள் > 1 மிமீ தடிமன் மூலம் காட்சிப்படுத்துவதற்கு ஏற்றதாக இல்லை.மேலும்米厚的透明样品成像。 இந்த அனைத்து அமைப்புகளின் அங்கீகரிக்கப்பட்ட வரம்பு காற்றில் உள்ள கண்ணாடியைப் பயன்படுத்துவதற்கான வரம்பு ஆகும், ஏனெனில் எந்த எண்ணெய் மூழ்கும் வெளிப்படையான மாதிரிகள்> 1 மிமீ தடிமன் போன்ற அதிக வெப்பநிலையில் இமேஜிங் செய்ய பொருத்தமற்றது. புதிய அறிவியல் அமைப்பு மாஸ்லோ நெப்ரிகோட்னோ டிலை டக்கி வைசோகிக் டெம்பெரட்டூர் மற்றும் விசுவாலிசசிகள் செரஸ் புரோகிராம்.1. இந்த அனைத்து அமைப்புகளின் அங்கீகரிக்கப்பட்ட குறைபாடு ஏர் லென்ஸ்களின் மட்டுப்படுத்தப்பட்ட பயன்பாடாகும், எந்தவொரு எண்ணெய் அமிர்ஷனும் அதிக வெப்பநிலை மற்றும் வெளிப்படையான மாதிரிகள்> 1 மிமீ தடிமன் மூலம் காட்சிப்படுத்தலுக்கு பொருத்தமற்றது.மிக சமீபத்தில், இந்த வரம்பு சார்லஸ்-ஓர்சாக் மற்றும் பலர் நீக்கப்பட்டது. 28, ஆர்வமுள்ள அமைப்பைச் சுற்றி வெப்பத்தை வழங்காத ஒரு சாதனத்தை உருவாக்கியவர், மாறாக கவர் கண்ணாடியின் உள்ளேயே, ITO (இண்டியம்-டின் ஆக்சைடு) மின்தடையின் மெல்லிய வெளிப்படையான அடுக்குடன் மூடப்பட்டிருக்கும். வெளிப்படையான அடுக்கு வழியாக மின்னோட்டத்தை செலுத்துவதன் மூலம் மூடியை 75 °C வரை சூடாக்க முடியும். இருப்பினும், ஆசிரியர் லென்ஸை குறிக்கோளுக்கு சூடாக்க வேண்டும், ஆனால் 65 °C க்கு மேல் இல்லை, அதனால் அதை சேதப்படுத்தக்கூடாது.
திறமையான உயர்-வெப்பநிலை ஒளியியல் நுண்ணோக்கியின் வளர்ச்சி பரவலாக ஏற்றுக்கொள்ளப்படவில்லை, பெரும்பாலும் வீட்டில் தயாரிக்கப்பட்ட உபகரணங்கள் தேவைப்படுகின்றன, மேலும் இது பெரும்பாலும் இடஞ்சார்ந்த தீர்மானத்தின் விலையில் அடையப்படுகிறது, இது தெர்மோபிலிக் நுண்ணுயிரிகள் ஒரு சிலவற்றை விட பெரியதாக இல்லை என்பது கடுமையான குறைபாடு ஆகும். மைக்ரோமீட்டர்கள். குறைக்கப்பட்ட வெப்பமூட்டும் அளவு HTM இன் மூன்று உள்ளார்ந்த சிக்கல்களைத் தீர்ப்பதற்கான திறவுகோலாகும்: மோசமான இடஞ்சார்ந்த தெளிவுத்திறன், கணினி வெப்பமடையும் போது அதிக வெப்ப நிலைத்தன்மை மற்றும் தீவிர வெப்பநிலையில் சுற்றியுள்ள கூறுகளை (அமிர்த எண்ணெய், புறநிலை லென்ஸ்... அல்லது பயனரின் கைகள்) தீங்கு விளைவிக்கும். )
இந்தத் தாளில், தெர்மோபைல் கண்காணிப்பிற்காக ஒரு HTM ஐ அறிமுகப்படுத்துகிறோம், அது எதிர்ப்பு வெப்பத்தை அடிப்படையாகக் கொண்டது அல்ல. அதற்கு பதிலாக, ஒளி-உறிஞ்சும் அடி மூலக்கூறின் லேசர் கதிர்வீச்சு மூலம் நுண்ணோக்கியின் பார்வையின் வரையறுக்கப்பட்ட பகுதிக்குள் உள்ளூர்மயமாக்கப்பட்ட வெப்பத்தை நாங்கள் அடைந்தோம். அளவு கட்ட நுண்ணோக்கியை (QPM) பயன்படுத்தி வெப்பநிலை விநியோகம் காட்சிப்படுத்தப்பட்டது. இந்த முறையின் செயல்திறன் ஜியோபாகிலஸ் ஸ்டெரோதெர்மோபிலஸ், சுமார் 65 டிகிரி செல்சியஸ் வெப்பநிலையில் இனப்பெருக்கம் செய்யும் மற்றும் குறுகிய இரட்டிப்பு நேரம் (சுமார் 20 நிமிடங்கள்) மற்றும் சல்ஃபோலோபஸ் ஷிபாடே, ஹைபர்தெர்மோபைல் (80 டிகிரி செல்சியஸ்) (80 டிகிரி செல்சியஸ்) வெப்பநிலையில் சிறப்பாக வளரும். விளக்குவதற்கு. இயல்பான பிரதி விகிதம் மற்றும் நீச்சல் வெப்பநிலையின் செயல்பாடாகக் காணப்பட்டது. இந்த லேசர் HTM (LA-HTM) கவர்ஸ்லிப்பின் தடிமன் அல்லது நோக்கத்தின் தன்மை (காற்று அல்லது எண்ணெய் மூழ்குதல்) ஆகியவற்றால் வரையறுக்கப்படவில்லை. இது சந்தையில் எந்த உயர் தெளிவுத்திறன் கொண்ட லென்ஸையும் பயன்படுத்த அனுமதிக்கிறது. இது வெப்ப மந்தநிலை காரணமாக மெதுவாக வெப்பமடைவதில்லை (ஒரு மில்லி விநாடி அளவில் உடனடி வெப்பத்தை அடைகிறது) மற்றும் வணிக ரீதியாக கிடைக்கும் கூறுகளை மட்டுமே பயன்படுத்துகிறது. பாதுகாப்புக் கண்ணாடிகள் தேவைப்படும் சாதனத்தின் உள்ளேயும், கண்கள் வழியாகவும் சக்திவாய்ந்த லேசர் கற்றைகள் (பொதுவாக 100 மெகாவாட் வரை) இருப்பது தொடர்பான ஒரே புதிய பாதுகாப்புக் கவலைகள்.
LA-HTM இன் கொள்கையானது, நுண்ணோக்கியின் பார்வையில் (படம் 1a) மாதிரியை உள்நாட்டில் வெப்பமாக்க லேசரைப் பயன்படுத்துவதாகும். இதைச் செய்ய, மாதிரி ஒளி-உறிஞ்சக்கூடியதாக இருக்க வேண்டும். ஒரு நியாயமான லேசர் சக்தியைப் பயன்படுத்த (100 மெகாவாட்டிற்கும் குறைவானது), திரவ ஊடகம் மூலம் ஒளியை உறிஞ்சுவதை நாங்கள் நம்பவில்லை, ஆனால் தங்க நானோ துகள்களால் அடி மூலக்கூறு பூசுவதன் மூலம் மாதிரியின் உறிஞ்சுதலை செயற்கையாக அதிகரித்தோம் (படம் 1c). பயோமெடிசின், நானோ கெமிஸ்ட்ரி அல்லது சூரிய ஒளி அறுவடையில் எதிர்பார்க்கப்படும் பயன்பாடுகளுடன், வெப்ப பிளாஸ்மோனிக்ஸ் துறையில் தங்க நானோ துகள்களை ஒளியுடன் சூடாக்குவது அடிப்படை முக்கியத்துவம் வாய்ந்தது. கடந்த சில ஆண்டுகளாக, இயற்பியல், வேதியியல் மற்றும் உயிரியலில் வெப்ப பிளாஸ்மா பயன்பாடுகள் தொடர்பான பல ஆய்வுகளில் இந்த LA-HTM ஐப் பயன்படுத்தினோம். இந்த முறையின் முக்கிய சிரமம் இறுதி வெப்பநிலை சுயவிவரத்தைக் காண்பிப்பதாகும், ஏனெனில் உயர்த்தப்பட்ட வெப்பநிலை மாதிரியில் உள்ள மைக்ரோஸ்கேல் பகுதிக்கு மட்டுப்படுத்தப்பட்டுள்ளது. இரு பரிமாண டிஃப்ராஃப்ரக்ஷன் கிராட்டிங்ஸ் (கிராஸ் கிராட்டிங்ஸ் என்றும் அழைக்கப்படும்) பயன்பாட்டின் அடிப்படையில், ஒரு எளிய, உயர்-தெளிவுத்திறன் மற்றும் மிகவும் உணர்திறன் கொண்ட அளவு கட்ட நுண்ணோக்கி மூலம் வெப்பநிலை மேப்பிங்கை நான்கு-அலைநீள குறுக்குவெட்டு இன்டர்ஃபெரோமீட்டர் மூலம் அடைய முடியும் என்பதைக் காட்டியுள்ளோம். 33,34,35,36. இந்த வெப்ப நுண்ணோக்கி நுட்பத்தின் நம்பகத்தன்மை, கடந்த பத்தாண்டுகளில் 37,38,39,40,41,42,43 வெளியிடப்பட்ட ஒரு டஜன் ஆவணங்களில் கிராஸ்டு கிராட்டிங் வேவ்ஃபிரண்ட் மைக்ரோஸ்கோபி (CGM) அடிப்படையிலானது.
இணையான லேசர் வெப்பமாக்கல், வடிவமைத்தல் மற்றும் வெப்பநிலை நுண்ணோக்கியின் நிறுவல் திட்டம். b தங்க நானோ துகள்களால் பூசப்பட்ட கவர்ஸ்லிப்பைக் கொண்ட AttofluorTM அறையைக் கொண்ட மாதிரி வடிவவியல். c மாதிரியை உன்னிப்பாகப் பாருங்கள் (அளவிடக்கூடாது). d என்பது ஒரே மாதிரியான லேசர் கற்றை சுயவிவரத்தையும் (இ) தங்க நானோ துகள்களின் மாதிரி விமானத்தில் உருவகப்படுத்தப்பட்ட அடுத்தடுத்த வெப்பநிலை விநியோகத்தையும் குறிக்கிறது. f என்பது (g) இல் காட்டப்பட்டுள்ள விளைவான வெப்பநிலை விநியோகத்தின் உருவகப்படுத்துதலில் காட்டப்பட்டுள்ளபடி ஒரு சீரான வெப்பநிலையை உருவாக்குவதற்கு ஏற்ற ஒரு வளைய லேசர் கற்றை சுயவிவரமாகும். அளவுகோல்: 30 µm.
குறிப்பாக, நாங்கள் சமீபத்தில் LA-HTM மற்றும் CGM உடன் பாலூட்டிகளின் செல்களை வெப்பமாக்கினோம் மற்றும் 37-42 ° C வரம்பில் செல்லுலார் வெப்ப அதிர்ச்சி பதில்களைக் கண்காணித்தோம், இந்த நுட்பம் ஒற்றை உயிரணு இமேஜிங்கிற்கு பொருந்துகிறது என்பதை நிரூபிக்கிறது. இருப்பினும், அதிக வெப்பநிலையில் நுண்ணுயிரிகளின் ஆய்வுக்கு LA-HTM பயன்பாடு தெளிவற்றது அல்ல, ஏனெனில் இது பாலூட்டிகளின் உயிரணுக்களுடன் ஒப்பிடும்போது அதிக எச்சரிக்கை தேவை: முதலாவதாக, நடுத்தரத்தின் அடிப்பகுதியை பத்து டிகிரிக்கு (சில டிகிரிகளுக்குப் பதிலாக) வெப்பமாக்குகிறது. ஒரு வலுவான செங்குத்து வெப்பநிலை சாய்வு. திரவ வெப்பச்சலனத்தை உருவாக்க முடியும் திரவ அடுக்கின் தடிமன் குறைப்பதன் மூலம் இந்த வெப்பச்சலனத்தை அகற்றலாம். இந்த நோக்கத்திற்காக, கீழே கொடுக்கப்பட்ட அனைத்து சோதனைகளிலும், ஒரு உலோகக் கோப்பைக்குள் வைக்கப்பட்ட சுமார் 15 µm தடிமன் கொண்ட இரண்டு கவர்ஸ்லிப்களுக்கு இடையே பாக்டீரியா சஸ்பென்ஷன்கள் வைக்கப்பட்டன (AttofluorTM, Thermofisher, Fig. 1b,c). கொள்கையளவில், வெப்பமூட்டும் லேசரின் பீம் அளவை விட திரவத்தின் தடிமன் சிறியதாக இருந்தால் வெப்பச்சலனத்தைத் தவிர்க்கலாம். இரண்டாவதாக, அத்தகைய வரையறுக்கப்பட்ட வடிவவியலில் வேலை செய்வது ஏரோபிக் உயிரினங்களை மூச்சுத் திணற வைக்கும் (படம். S2 ஐப் பார்க்கவும்). ஆக்ஸிஜன் (அல்லது வேறு ஏதேனும் முக்கிய வாயு) ஊடுருவக்கூடிய ஒரு அடி மூலக்கூறைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம், கவர்ஸ்லிப்பிற்குள் சிக்கிக் கொண்ட காற்று குமிழ்களை விடுவதன் மூலம் அல்லது மேல் அட்டையில் துளைகளை துளைப்பதன் மூலம் இந்த சிக்கலைத் தவிர்க்கலாம் (படம் S1 ஐப் பார்க்கவும்) 45 . இந்த ஆய்வில், பிந்தைய தீர்வைத் தேர்ந்தெடுத்தோம் (புள்ளிவிவரங்கள் 1 பி மற்றும் எஸ் 1). இறுதியாக, லேசர் வெப்பமாக்கல் சீரான வெப்பநிலை விநியோகத்தை வழங்காது. லேசர் கற்றையின் அதே தீவிரத்தில் கூட (படம் 1 டி), வெப்பநிலை விநியோகம் சீரானதாக இல்லை, மாறாக வெப்ப பரவல் காரணமாக காஸியன் விநியோகத்தை ஒத்திருக்கிறது (படம் 1e). உயிரியல் அமைப்புகளைப் படிப்பதற்கான பார்வைத் துறையில் துல்லியமான வெப்பநிலையை நிறுவுவதே குறிக்கோளாக இருக்கும்போது, ​​சீரற்ற சுயவிவரங்கள் சிறந்தவை அல்ல, மேலும் அவை அடி மூலக்கூறுக்கு இணங்கவில்லை என்றால் பாக்டீரியாவின் தெர்மோஃபோரெடிக் இயக்கத்திற்கும் வழிவகுக்கும் (படம். S3, S4)39. இந்த நோக்கத்திற்காக, கொடுக்கப்பட்ட வடிவியல் பகுதிக்குள் ஒரு முழுமையான சீரான வெப்பநிலை விநியோகத்தை அடைய, மாதிரியின் விமானத்தில் உள்ள வளையத்தின் (படம். 1f) வடிவத்தின் படி அகச்சிவப்பு லேசர் கற்றை வடிவமைக்க இடஞ்சார்ந்த ஒளி மாடுலேட்டரை (SLM) பயன்படுத்தினோம். வெப்ப பரவல் இருந்தபோதிலும் (படம் 1d) 39 , 42, 46. ஒரு உலோகப் பாத்திரத்தின் மேல் ஒரு மேல் அட்டையை வைக்கவும் (படம் 1b) நடுத்தரத்தின் ஆவியாவதைத் தவிர்க்கவும் மற்றும் குறைந்தபட்சம் சில நாட்களுக்கு கவனிக்கவும். இந்த மேல் அட்டை சீல் வைக்கப்படாததால், தேவைப்பட்டால் எந்த நேரத்திலும் கூடுதல் ஊடகத்தை எளிதாக சேர்க்கலாம்.
LA-HTM எவ்வாறு செயல்படுகிறது மற்றும் தெர்மோபிலிக் ஆராய்ச்சியில் அதன் பொருந்தக்கூடிய தன்மையை நிரூபிக்க, நாங்கள் ஏரோபிக் பாக்டீரியா ஜியோபாகிலஸ் ஸ்டீரோதெர்மோபிலஸ் பற்றி ஆய்வு செய்தோம், அவை 60-65 டிகிரி செல்சியஸ் உகந்த வளர்ச்சி வெப்பநிலையைக் கொண்டுள்ளன. பாக்டீரியத்தில் ஃபிளாஜெல்லா மற்றும் நீச்சல் திறன் உள்ளது, இது சாதாரண செல்லுலார் செயல்பாட்டின் மற்றொரு குறிகாட்டியை வழங்குகிறது.
மாதிரிகள் (படம். 1b) ஒரு மணிநேரத்திற்கு 60°C வெப்பநிலையில் முன்கூட்டியே அடைகாத்து, பின்னர் LA-HTM மாதிரி வைத்திருப்பவரில் வைக்கப்பட்டது. இந்த முன்-இன்குபேஷன் விருப்பமானது, ஆனால் இன்னும் இரண்டு காரணங்களுக்காக பயனுள்ளதாக இருக்கும்: முதலில், லேசர் இயக்கப்பட்டால், அது செல்கள் உடனடியாக வளர்ந்து பிரிவதற்கு காரணமாகிறது (துணைப் பொருட்களில் திரைப்படம் M1 ஐப் பார்க்கவும்). முன் அடைகாத்தல் இல்லாமல், ஒவ்வொரு முறையும் மாதிரியில் ஒரு புதிய பார்வை பகுதி வெப்பமடையும் போது பாக்டீரியா வளர்ச்சி பொதுவாக சுமார் 40 நிமிடங்கள் தாமதமாகும். இரண்டாவதாக, 1 மணிநேரத்திற்கு முந்தைய அடைகாத்தல் பாக்டீரியாவை கவர்ஸ்லிப்பில் ஒட்டுவதை ஊக்குவித்தது, லேசர் இயக்கப்படும்போது தெர்மோபோரேசிஸ் காரணமாக செல்கள் பார்வைத் துறையில் இருந்து வெளியேறுவதைத் தடுக்கிறது (துணைப் பொருட்களில் படம் M2 ஐப் பார்க்கவும்). தெர்மோபோரேசிஸ் என்பது வெப்பநிலை சாய்வுடன் துகள்கள் அல்லது மூலக்கூறுகளின் இயக்கம் ஆகும், பொதுவாக வெப்பத்திலிருந்து குளிர்ச்சியாக இருக்கும், மேலும் பாக்டீரியாக்கள் விதிவிலக்கல்ல43,47. இந்த விரும்பத்தகாத விளைவு, லேசர் கற்றை வடிவமைத்து ஒரு தட்டையான வெப்பநிலை விநியோகத்தை அடைய SLM ஐப் பயன்படுத்துவதன் மூலம் கொடுக்கப்பட்ட பகுதியில் அகற்றப்படுகிறது.
அத்திப்பழத்தில். படம் 2, தங்க நானோ துகள்களால் பூசப்பட்ட கண்ணாடி அடி மூலக்கூறை வருடாந்திர லேசர் கற்றை (படம் 1f) மூலம் கதிர்வீச்சு செய்வதன் மூலம் பெறப்பட்ட CGM மூலம் அளவிடப்படும் வெப்பநிலை விநியோகத்தைக் காட்டுகிறது. லேசர் கற்றையால் மூடப்பட்ட முழுப் பகுதியிலும் தட்டையான வெப்பநிலை விநியோகம் காணப்பட்டது. இந்த மண்டலம் 65 டிகிரி செல்சியஸ், உகந்த வளர்ச்சி வெப்பநிலையாக அமைக்கப்பட்டது. இந்தப் பகுதிக்கு வெளியே, வெப்பநிலை வளைவு இயற்கையாகவே \(1/r\) ஆக குறைகிறது (இங்கு \(r\) என்பது ரேடியல் ஒருங்கிணைப்பு ஆகும்).
ஒரு வட்டப் பகுதியில் ஒரு தட்டையான வெப்பநிலை சுயவிவரத்தைப் பெற தங்க நானோ துகள்களின் அடுக்கை கதிர்வீச்சு செய்ய வளைய லேசர் கற்றையைப் பயன்படுத்தி பெறப்பட்ட CGM அளவீடுகளின் வெப்பநிலை வரைபடம். b வெப்பநிலை வரைபடத்தின் சமவெப்பம் (அ). லேசர் கற்றையின் விளிம்பு ஒரு சாம்பல் புள்ளி வட்டத்தால் குறிக்கப்படுகிறது. சோதனை இரண்டு முறை மீண்டும் மீண்டும் செய்யப்பட்டது (துணைப் பொருட்கள், படம் S4 ஐப் பார்க்கவும்).
LA-HTM ஐப் பயன்படுத்தி பாக்டீரியா உயிரணுக்களின் நம்பகத்தன்மை பல மணி நேரம் கண்காணிக்கப்பட்டது. அத்திப்பழத்தில். 3 மணிநேரம் 20 நிமிட திரைப்படத்திலிருந்து எடுக்கப்பட்ட நான்கு படங்களுக்கான நேர இடைவெளியைக் காட்டுகிறது (திரைப்படம் M3, துணைத் தகவல்). 65 டிகிரி செல்சியஸ் வெப்பநிலை உகந்ததாக இருந்த லேசர் மூலம் வரையறுக்கப்பட்ட வட்டப் பகுதியில் பாக்டீரியாக்கள் தீவிரமாகப் பெருகுவதைக் காண முடிந்தது. இதற்கு நேர்மாறாக, வெப்பநிலை 10 வினாடிகளுக்கு 50 டிகிரி செல்சியஸுக்குக் கீழே விழுந்தபோது செல் வளர்ச்சி கணிசமாகக் குறைக்கப்பட்டது.
வெவ்வேறு நேரங்களில் லேசர் வெப்பத்திற்குப் பிறகு வளரும் G. ஸ்டீரோதெர்மோபிலஸ் பாக்டீரியாவின் ஒளியியல் ஆழப் படங்கள், (a) t = 0 min, (b) 1 h 10 min, (c) 2 h 20 min, (d) 3 h 20 min, வெளியே 200 தொடர்புடைய வெப்பநிலை வரைபடத்தில் மிகைப்படுத்தப்பட்ட ஒரு நிமிட படத்திலிருந்து (M3 ஃபிலிம் துணைத் தகவலில் வழங்கப்படுகிறது) பிரித்தெடுக்கப்பட்டது. \(t=0\) நேரத்தில் லேசர் இயக்கப்படும். தீவிரத்தன்மை படத்தில் சமவெப்பங்கள் சேர்க்கப்பட்டுள்ளன.
செல் வளர்ச்சி மற்றும் வெப்பநிலை சார்ந்து இருப்பதை மேலும் அளவிட, மூவி M3 புலத்தில் (படம் 4) ஆரம்பத்தில் தனிமைப்படுத்தப்பட்ட பாக்டீரியாக்களின் பல்வேறு காலனிகளின் உயிரிகளின் அதிகரிப்பை அளந்தோம். மினி காலனி உருவாக்கும் அலகு (mCFU) உருவாக்கத்தின் தொடக்கத்தில் தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட பெற்றோர் பாக்டீரியா படம் S6 இல் காட்டப்பட்டுள்ளது. உலர் நிறை அளவீடுகள் CGM 48 கேமரா மூலம் எடுக்கப்பட்டது, இது வெப்பநிலை விநியோகத்தை வரைபடமாக்க பயன்படுத்தப்பட்டது. உலர் எடை மற்றும் வெப்பநிலையை அளவிடுவதற்கு CGM இன் திறன் LA-HTM இன் வலிமையாகும். எதிர்பார்த்தபடி, அதிக வெப்பநிலை வேகமான பாக்டீரியா வளர்ச்சியை ஏற்படுத்தியது (படம் 4a). படம் 4b இல் உள்ள செமி-லாக் ப்ளாட்டில் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, அனைத்து வெப்பநிலைகளிலும் வளர்ச்சியானது அதிவேக வளர்ச்சியைப் பின்பற்றுகிறது, இதில் தரவு அதிவேக செயல்பாட்டைப் பயன்படுத்துகிறது \(m={m}_{0}{10}^{t/\ tau }+ {{ \mbox{cst}}}\), இங்கு \(\tau {{{{{\rm{log }}}}}}2\) – தலைமுறை நேரம் (அல்லது இரட்டிப்பு நேரம்), \( g =1/ \tau\) – வளர்ச்சி விகிதம் (ஒரு யூனிட் நேரத்திற்கு பிரிவுகளின் எண்ணிக்கை ). அத்திப்பழத்தில். 4c வெப்பநிலையின் செயல்பாடாக அந்தந்த வளர்ச்சி விகிதம் மற்றும் உற்பத்தி நேரத்தைக் காட்டுகிறது. வேகமாக வளர்ந்து வரும் mCFUகள் இரண்டு மணி நேரத்திற்குப் பிறகு வளர்ச்சியின் செறிவூட்டலால் வகைப்படுத்தப்படுகின்றன, அதிக பாக்டீரியா அடர்த்தி காரணமாக எதிர்பார்க்கப்படும் நடத்தை (கிளாசிக்கல் திரவ கலாச்சாரங்களில் நிலையான கட்டத்தைப் போன்றது). பொது வடிவம் \(g\left(T\right)\) (Fig. 4c) G. stearothermophilus க்கு 60-65°C க்கு உகந்த வளர்ச்சி விகிதத்துடன் எதிர்பார்க்கப்படும் இரண்டு-கட்ட வளைவுடன் ஒத்துள்ளது. கார்டினல் மாதிரியைப் பயன்படுத்தி தரவைப் பொருத்தவும் (படம் S5)49 இங்கு \(\left({{G}_{0}{;\;T}}_{{\min }};{T}_{{opt}} ;{T}_{{\max}}\வலது)\) = (0.70 ± 0.2; 40 ± 4; 65 ± 1.6; 67 ± 3) °C, இது இலக்கியத்தில் மேற்கோள் காட்டப்பட்டுள்ள மற்ற மதிப்புகளுடன் ஒத்துப்போகிறது வெப்பநிலை சார்ந்த அளவுருக்கள் மீண்டும் உருவாக்கக்கூடியவை என்றாலும், \({G}_{0}\) இன் அதிகபட்ச வளர்ச்சி விகிதம் ஒரு பரிசோதனையிலிருந்து மற்றொரு சோதனைக்கு மாறுபடலாம் (புள்ளிவிவரங்கள் S7-S9 மற்றும் திரைப்படம் M4 ஐப் பார்க்கவும்). வெப்பநிலை பொருத்துதல் அளவுருக்கள் மாறாக, உலகளாவியதாக இருக்க வேண்டும், அதிகபட்ச வளர்ச்சி விகிதம் கவனிக்கப்பட்ட நுண்ணிய வடிவவியலில் உள்ள நடுத்தரத்தின் பண்புகளை (ஊட்டச்சத்துக்கள், ஆக்ஸிஜன் செறிவு) சார்ந்துள்ளது.
பல்வேறு வெப்பநிலையில் நுண்ணுயிர் வளர்ச்சி. mCFU: மினியேச்சர் காலனி உருவாக்கும் அலகுகள். வெப்பநிலை சாய்வில் (திரைப்படம் M3) வளரும் ஒரு பாக்டீரியத்தின் வீடியோவிலிருந்து பெறப்பட்ட தரவு. b (a), அரை மடக்கை அளவுகோல் போன்றது. c வளர்ச்சி விகிதம்\(\tau\) மற்றும் தலைமுறை நேரம்\(g\) நேரியல் பின்னடைவு (b) இலிருந்து கணக்கிடப்படுகிறது. கிடைமட்டப் பிழைப் பட்டைகள்: வளர்ச்சியின் போது mCFUகள் பார்வைத் துறையில் விரிவடையும் வெப்பநிலை வரம்பு. செங்குத்து பிழை பார்கள்: நேரியல் பின்னடைவு நிலையான பிழை.
சாதாரண வளர்ச்சிக்கு கூடுதலாக, சில பாக்டீரியாக்கள் லேசர் வெப்பமாக்கலின் போது சில நேரங்களில் பார்வைக்கு மிதக்கின்றன, இது ஃபிளாஜெல்லாவுடன் பாக்டீரியாவுக்கு எதிர்பார்க்கப்படும் நடத்தை ஆகும். கூடுதல் தகவலில் M5 திரைப்படம் அத்தகைய நீச்சல் நடவடிக்கைகளைக் காட்டுகிறது. இந்தச் சோதனையில், புள்ளிவிவரங்கள் 1d, e மற்றும் S3 இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, வெப்பநிலை சாய்வை உருவாக்க சீரான லேசர் கதிர்வீச்சு பயன்படுத்தப்பட்டது. M5 திரைப்படத்திலிருந்து தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட இரண்டு படத் தொடர்களை படம் 5 காட்டுகிறது, ஒரு பாக்டீரியம் திசை இயக்கத்தை வெளிப்படுத்துகிறது, மற்ற அனைத்து பாக்டீரியாக்கள் அசைவில்லாமல் இருக்கும்.
இரண்டு நேர பிரேம்கள் (a) மற்றும் (b) புள்ளியிடப்பட்ட வட்டங்களால் குறிக்கப்பட்ட இரண்டு வெவ்வேறு பாக்டீரியாக்களின் நீச்சலைக் காட்டுகின்றன. படங்கள் M5 திரைப்படத்திலிருந்து பிரித்தெடுக்கப்பட்டன (துணைப் பொருளாக வழங்கப்பட்டது).
G. ஸ்டீரோதெர்மோபிலஸ் விஷயத்தில், லேசர் கற்றை இயக்கப்பட்ட சில நொடிகளில் பாக்டீரியாவின் செயலில் இயக்கம் (படம் 5) தொடங்கியது. மோரா மற்றும் பலர் ஏற்கனவே கவனித்தபடி, வெப்பநிலை அதிகரிப்புக்கு இந்த தெர்மோபிலிக் நுண்ணுயிரிகளின் தற்காலிக பதிலை இந்த கவனிப்பு வலியுறுத்துகிறது. 24 . பாக்டீரியா இயக்கம் மற்றும் தெர்மோடாக்சிஸ் என்ற தலைப்பை LA-HTM ஐப் பயன்படுத்தி மேலும் ஆராயலாம்.
நுண்ணுயிர் நீச்சலை மற்ற வகை உடல் இயக்கங்களுடன் குழப்பிக் கொள்ளக்கூடாது, அதாவது (i) பிரவுனிய இயக்கம், எந்த திட்டவட்டமான திசையும் இல்லாமல் குழப்பமான இயக்கமாகத் தோன்றுகிறது, (ii) வெப்பச்சலனம் 50 மற்றும் தெர்மோபோரேசிஸ் 43, இது ஒரு வழக்கமான வெப்பநிலையில் இயக்கத்தை உள்ளடக்கியது. சாய்வு.
G. ஸ்டெரோதெர்மோபிலஸ், பாதகமான சுற்றுச்சூழல் நிலைமைகளுக்கு ஒரு பாதுகாப்பாக வெளிப்படும் போது அதிக எதிர்ப்புத் திறன் கொண்ட வித்திகளை (வித்து உருவாக்கம்) உருவாக்கும் திறனுக்காக அறியப்படுகிறது. சுற்றுச்சூழல் நிலைமைகள் மீண்டும் சாதகமாக மாறும்போது, ​​வித்திகள் முளைத்து, உயிரணுக்களை உருவாக்கி மீண்டும் வளர்ச்சியைத் தொடங்குகின்றன. இந்த ஸ்போருலேஷன்/முளைக்கும் செயல்முறை நன்கு அறியப்பட்டிருந்தாலும், இது உண்மையான நேரத்தில் கவனிக்கப்படவில்லை. LA-HTM ஐப் பயன்படுத்தி, G. stearothermophilus இல் முளைக்கும் நிகழ்வுகளின் முதல் அவதானிப்பை நாங்கள் இங்கு தெரிவிக்கிறோம்.
அத்திப்பழத்தில். 6a ஆனது 13 ஸ்போர்களின் CGM தொகுப்பைப் பயன்படுத்தி பெறப்பட்ட ஆப்டிகல் ஆழத்தின் (OT) நேரமின்மை படங்களைக் காட்டுகிறது. முழு சேகரிப்பு நேரத்திற்கும் (15 மணி 6 நிமிடம், \(t=0\) - லேசர் வெப்பமாக்கலின் ஆரம்பம்), 13 ஸ்போர்களில் 4 முளைத்தது, அடுத்தடுத்த நேர புள்ளிகளில் \(t=2\) h, \( 3\ ) h \(10 \)', \(9\) h \(40\)' மற்றும் \(11\) h \(30\)'. இந்த நிகழ்வுகளில் ஒன்று மட்டுமே படம் 6 இல் காட்டப்பட்டிருந்தாலும், துணைப் பொருளில் M6 திரைப்படத்தில் 4 முளைப்பு நிகழ்வுகளைக் காணலாம். சுவாரஸ்யமாக, முளைப்பது சீரற்றதாகத் தோன்றுகிறது: சுற்றுச்சூழல் நிலைமைகளில் அதே மாற்றங்கள் இருந்தபோதிலும், அனைத்து வித்திகளும் முளைப்பதில்லை மற்றும் ஒரே நேரத்தில் முளைப்பதில்லை.
8 OT படங்கள் (ஆயில் அமிர்ஷன், 60x, 1.25 NA குறிக்கோள்) மற்றும் (b) G. ஸ்டீரோதெர்மோபிலஸ் மொத்தங்களின் உயிரி பரிணாமம் ஆகியவற்றைக் கொண்ட ஒரு காலக்கெடு. c (b) வளர்ச்சி விகிதத்தின் (கோடு கோடு) நேரியல் தன்மையை முன்னிலைப்படுத்த அரை-பதிவு அளவில் வரையப்பட்டது.
அத்திப்பழத்தில். 6b,c தரவு சேகரிப்பின் முழு காலகட்டத்திலும் நேரத்தின் செயல்பாடாக பார்வைத் துறையில் செல் மக்கள்தொகையின் உயிரியலைக் காட்டுகிறது. அத்திப்பழத்தில் \(t=5\)h இல் காணப்பட்ட உலர் வெகுஜனத்தின் விரைவான சிதைவு. 6b, c, பார்வைக் களத்திலிருந்து சில செல்கள் வெளியேறுவதால். இந்த நான்கு நிகழ்வுகளின் வளர்ச்சி விகிதம் \(0.77\pm 0.1\) h-1 ஆகும். இந்த மதிப்பு படம் 3. 3 மற்றும் 4 உடன் தொடர்புடைய வளர்ச்சி விகிதத்தை விட அதிகமாக உள்ளது, அங்கு செல்கள் சாதாரணமாக வளரும். வித்திகளில் இருந்து G. ஸ்டீரோதெர்மோபிலஸின் வளர்ச்சி விகிதம் அதிகரிப்பதற்கான காரணம் தெளிவாக இல்லை, ஆனால் இந்த அளவீடுகள் LA-HTM இன் ஆர்வத்தை எடுத்துக்காட்டுகின்றன மற்றும் செல் வாழ்க்கையின் இயக்கவியல் பற்றி மேலும் அறிய ஒற்றை செல் மட்டத்தில் (அல்லது ஒற்றை mCFU அளவில்) வேலை செய்கின்றன. .
LA-HTM இன் பல்துறைத்திறன் மற்றும் அதிக வெப்பநிலையில் அதன் செயல்திறனை மேலும் நிரூபிக்க, 80°C51 இன் உகந்த வளர்ச்சி வெப்பநிலையுடன் கூடிய ஹைபர்தெர்மோபிலிக் அமிலோபிலிக் ஆர்க்கியாவான Sulfolobus shibatae இன் வளர்ச்சியை ஆய்வு செய்தோம். ஜி. ஸ்டீரோதெர்மோபிலஸுடன் ஒப்பிடும்போது, ​​இந்த ஆர்க்கியாக்கள் மிகவும் மாறுபட்ட உருவ அமைப்பைக் கொண்டுள்ளன, அவை நீளமான தண்டுகளை (பேசிலி) விட 1 மைக்ரான் கோளங்களை (கோக்கி) ஒத்திருக்கின்றன.
படம் 7a ஆனது CGM ஐப் பயன்படுத்தி பெறப்பட்ட S. shibatae mCFU இன் தொடர்ச்சியான ஒளியியல் ஆழப் படங்களைக் கொண்டுள்ளது (துணைப் பொருட்களில் M7 அம்சத் திரைப்படத்தைப் பார்க்கவும்). இந்த mCFU சுமார் 73°C இல் வளரும், உகந்த வெப்பநிலையான 80°Cக்குக் கீழே, ஆனால் செயலில் வளர்ச்சிக்கான வெப்பநிலை வரம்பிற்குள் வளரும். சில மணிநேரங்களுக்குப் பிறகு எம்.சி.எஃப்.யுக்களை ஆர்க்கியாவின் மைக்ரோகிராப்கள் போல தோற்றமளிக்கும் பல பிளவு நிகழ்வுகளை நாங்கள் கவனித்தோம். இந்த OT படங்களிலிருந்து, mCFU பயோமாஸ் காலப்போக்கில் அளவிடப்பட்டு படம் 7b இல் வழங்கப்பட்டது. சுவாரஸ்யமாக, S. shibatae mCFUகள் G. stearothermophilus mCFUகளுடன் காணப்படும் அதிவேக வளர்ச்சியைக் காட்டிலும் நேரியல் வளர்ச்சியைக் காட்டியது. உயிரணு வளர்ச்சி விகிதங்களின் தன்மை பற்றி நீண்ட கால விவாதம் உள்ளது. Tzur et al.53 விவரித்தபடி, அதிவேக மற்றும் (இரு) நேரியல் வளர்ச்சியை வேறுபடுத்துவதற்கு உயிரி அளவீடுகளில் <6% துல்லியம் தேவைப்படுகிறது, இது பெரும்பாலான QPM நுட்பங்களுக்கு எட்டாதது, இன்டர்ஃபெரோமெட்ரியையும் உள்ளடக்கியது. Tzur et al.53 விவரித்தபடி, அதிவேக மற்றும் (இரு) நேரியல் வளர்ச்சியை வேறுபடுத்துவதற்கு உயிரி அளவீடுகளில் <6% துல்லியம் தேவைப்படுகிறது, இது பெரும்பாலான QPM நுட்பங்களுக்கு எட்டாதது, இன்டர்ஃபெரோமெட்ரியையும் உள்ளடக்கியது. காக் ஒப்டியஸ்னிலி யூர் மற்றும் டி.53, ரஸ்லிசெனி எக்ஸ்பொனென்ஷியால்னோகோ மற்றும் (பி)லினாய்னோகோ ரோஸ்டா ட்ரெப்யூட் %, <6 CHTO NEDOSTIZIMO dlya bolishinstva Metodow QPM, Dazhe s ISPOLUSOVANIEM இன்டர்ஃபெரோமெட்ரிஸ். Zur et al.53 ஆல் விளக்கப்பட்டபடி, அதிவேக மற்றும் (இரு) நேரியல் வளர்ச்சியை வேறுபடுத்துவதற்கு உயிரி அளவீடுகளில் <6% துல்லியம் தேவைப்படுகிறது, இது பெரும்பாலான QPM முறைகளுக்கு, இன்டர்ஃபெரோமெட்ரியைப் பயன்படுத்தினாலும் கூட அடைய முடியாது.Zur மற்றும் பலர் விளக்கியது போல். 53, அதிவேக மற்றும் (இரு) நேரியல் வளர்ச்சியை வேறுபடுத்துவதற்கு பயோமாஸ் அளவீடுகளில் 6% க்கும் குறைவான துல்லியம் தேவைப்படுகிறது, இது இன்டர்ஃபெரோமெட்ரி பயன்படுத்தப்பட்டாலும் கூட, பெரும்பாலான QPM முறைகளால் அடைய முடியாது. உயிரி அளவீடுகளில் துணை-pg துல்லியத்துடன் CGM இந்த துல்லியத்தை அடைகிறது36,48.
6 OT படங்கள் (ஆயில் அமிர்ஷன், 60x, NA குறிக்கோள் 1.25) மற்றும் (b) CGM உடன் அளவிடப்படும் மைக்ரோ-CFU பயோமாஸ் பரிணாமத்தை உள்ளடக்கிய ஒரு காலக்கெடு. மேலும் தகவலுக்கு M7 திரைப்படத்தைப் பார்க்கவும்.
S. shibatae இன் சரியான நேரியல் வளர்ச்சி எதிர்பாராதது மற்றும் இன்னும் அறிவிக்கப்படவில்லை. இருப்பினும், அதிவேக வளர்ச்சி எதிர்பார்க்கப்படுகிறது, ஏனெனில் காலப்போக்கில், 2, 4, 8, 16 ... செல்கள் பல பிரிவுகள் ஏற்பட வேண்டும். செல் வளர்ச்சி குறைந்து இறுதியில் செல் அடர்த்தி அதிகமாக இருக்கும் போது செயலற்ற நிலையை அடைவது போல, அடர்த்தியான செல் பேக்கிங் காரணமாக செல் தடுப்பு காரணமாக நேரியல் வளர்ச்சி ஏற்படலாம் என்று நாங்கள் கருதுகிறோம்.
பின்வரும் ஐந்து ஆர்வமுள்ள புள்ளிகளைப் பற்றி விவாதிப்பதன் மூலம் நாங்கள் முடிக்கிறோம்: வெப்பமூட்டும் அளவைக் குறைத்தல், வெப்ப நிலைத்தன்மையைக் குறைத்தல், தங்க நானோ துகள்கள் மீதான ஆர்வம், அளவு நிலை நுண்ணோக்கியில் ஆர்வம் மற்றும் LA-HTM ஐப் பயன்படுத்தக்கூடிய சாத்தியமான வெப்பநிலை வரம்பு.
எதிர்ப்பு வெப்பமாக்கலுடன் ஒப்பிடும்போது, ​​HTM மேம்பாட்டிற்குப் பயன்படுத்தப்படும் லேசர் வெப்பமாக்கல் பல நன்மைகளை வழங்குகிறது, இதை நாங்கள் இந்த ஆய்வில் விளக்குகிறோம். குறிப்பாக, நுண்ணோக்கியின் பார்வையில் திரவ ஊடகத்தில், வெப்பமூட்டும் அளவு ஒரு சில (10 μm) 3 தொகுதிகளுக்குள் வைக்கப்படுகிறது. இந்த வழியில், கவனிக்கப்பட்ட நுண்ணுயிரிகள் மட்டுமே செயலில் உள்ளன, மற்ற பாக்டீரியாக்கள் செயலற்ற நிலையில் உள்ளன மற்றும் மாதிரியை மேலும் ஆய்வு செய்ய பயன்படுத்தலாம் - ஒவ்வொரு முறையும் ஒரு புதிய வெப்பநிலையை சரிபார்க்கும் போது மாதிரியை மாற்ற வேண்டிய அவசியமில்லை. கூடுதலாக, மைக்ரோஸ்கேல் வெப்பமாக்கல் ஒரு பெரிய அளவிலான வெப்பநிலையை நேரடியாக ஆய்வு செய்ய அனுமதிக்கிறது: படம் 4c ஆனது 3-மணிநேரத் திரைப்படத்திலிருந்து (திரைப்படம் M3) பெறப்பட்டது, இதற்கு வழக்கமாக பல மாதிரிகளைத் தயாரித்து ஆய்வு செய்ய வேண்டும் - ஆய்வின் கீழ் உள்ள ஒவ்வொரு மாதிரிகளுக்கும் ஒன்று. y என்பது பரிசோதனையின் நாட்களின் எண்ணிக்கையைக் குறிக்கும் வெப்பநிலை. சூடாக்கப்பட்ட அளவைக் குறைப்பது, நுண்ணோக்கியின் சுற்றியுள்ள அனைத்து ஆப்டிகல் கூறுகளையும், குறிப்பாக புறநிலை லென்ஸை அறை வெப்பநிலையில் வைத்திருக்கிறது, இது இதுவரை சமூகம் எதிர்கொள்ளும் ஒரு பெரிய பிரச்சனையாகும். LA-HTM ஆயில் அமிர்ஷன் லென்ஸ்கள் உட்பட எந்த லென்ஸுடனும் பயன்படுத்தப்படலாம், மேலும் பார்வைக் களத்தில் தீவிர வெப்பநிலையில் கூட அறை வெப்பநிலையில் இருக்கும். இந்த ஆய்வில் நாங்கள் தெரிவிக்கும் லேசர் வெப்பமாக்கல் முறையின் முக்கிய வரம்பு என்னவென்றால், ஒட்டாத அல்லது மிதக்காத செல்கள் பார்வைத் துறையில் இருந்து வெகு தொலைவில் இருக்கலாம் மற்றும் படிப்பதற்கு கடினமாக இருக்கலாம். சில நூறு மைக்ரான்களுக்கு மேல் அதிக வெப்பநிலை உயர்வை அடைய குறைந்த உருப்பெருக்க லென்ஸ்கள் பயன்படுத்துவதே ஒரு தீர்வு. இந்த எச்சரிக்கையுடன் இடஞ்சார்ந்த தீர்மானம் குறைகிறது, ஆனால் நுண்ணுயிரிகளின் இயக்கத்தை ஆய்வு செய்வதே இலக்காக இருந்தால், அதிக இடஞ்சார்ந்த தீர்மானம் தேவையில்லை.
கணினி \({{{{\rm{\tau }}}}}}} சட்டத்தின்படி \({{{({\rm{\tau }}}}}}}_{{{\mbox{D}}}}={L}^{2}/D\), எங்கே \ (L\) என்பது வெப்ப மூலத்தின் சிறப்பியல்பு அளவு (எங்கள் ஆய்வில் லேசர் கற்றை விட்டம் \(L\ சுமார் 100\) μm), \(D\) என்பது சுற்றுச்சூழலின் வெப்ப பரவல் (நம்மில் சராசரி கேஸ், கண்ணாடி மற்றும் நீர் பரவல் வீதம்\(D\ சுமார் 2\மடங்கு {10}^{-7}\) m2/s எனவே, இந்த ஆய்வில், 50 ms வரிசையின் நேர பதில்கள், அதாவது, அரை-உடனடி. வெப்பநிலை மாற்றங்கள், இந்த உடனடி வெப்பநிலை அதிகரிப்பு சோதனையின் கால அளவைக் குறைக்கிறது, ஆனால் வெப்பநிலை விளைவுகளைப் பற்றிய எந்த ஒரு மாறும் ஆய்வுக்கும் துல்லியமான நேரத்தை அனுமதிக்கிறது.
எங்கள் முன்மொழியப்பட்ட முறை எந்த ஒளி-உறிஞ்சும் அடி மூலக்கூறுக்கும் பொருந்தும் (எடுத்துக்காட்டாக, ITO பூச்சு கொண்ட வணிக மாதிரிகள்). இருப்பினும், தங்க நானோ துகள்கள் அகச்சிவப்பில் அதிக உறிஞ்சுதலையும், புலப்படும் வரம்பில் குறைந்த உறிஞ்சுதலையும் வழங்க முடியும், இவற்றின் பிந்தைய பண்புகள் புலப்படும் வரம்பில் பயனுள்ள ஆப்டிகல் கண்காணிப்புக்கு ஆர்வமாக உள்ளன, குறிப்பாக ஃப்ளோரசன்ஸைப் பயன்படுத்தும் போது. கூடுதலாக, தங்கம் உயிரி இணக்கமானது, வேதியியல் ரீதியாக செயலற்றது, ஒளியியல் அடர்த்தி 530 nm இலிருந்து அருகிலுள்ள அகச்சிவப்பு வரை சரிசெய்யப்படலாம், மேலும் மாதிரி தயாரிப்பது எளிமையானது மற்றும் சிக்கனமானது29.
குறுக்குவெட்டு அலைமுனை நுண்ணோக்கி (CGM) மைக்ரோஸ்கேலில் வெப்பநிலை மேப்பிங்கை மட்டும் அனுமதிக்கிறது, ஆனால் உயிரியளவு கண்காணிப்பையும் அனுமதிக்கிறது. கடந்த தசாப்தத்தில், பிற வெப்பநிலை நுண்ணோக்கி நுட்பங்கள் உருவாக்கப்பட்டுள்ளன, குறிப்பாக பயோஇமேஜிங் துறையில், அவற்றில் பெரும்பாலானவை வெப்பநிலை உணர்திறன் ஃப்ளோரசன்ட் ஆய்வுகள் 54,55 பயன்படுத்தப்பட வேண்டும். இருப்பினும், இந்த முறைகள் விமர்சிக்கப்பட்டன மற்றும் சில அறிக்கைகள் உயிரணுக்களுக்குள் உள்ள உண்மையற்ற வெப்பநிலை மாற்றங்களை அளவிடுகின்றன, ஒருவேளை ஒளிரும் தன்மை வெப்பநிலையைத் தவிர வேறு பல காரணிகளைச் சார்ந்தது என்பதன் காரணமாக இருக்கலாம். கூடுதலாக, பெரும்பாலான ஃப்ளோரசன்ட் ஆய்வுகள் அதிக வெப்பநிலையில் நிலையற்றவை. எனவே, QPM மற்றும் குறிப்பாக CGM ஆகியவை ஒளியியல் நுண்ணோக்கியைப் பயன்படுத்தி அதிக வெப்பநிலையில் வாழ்க்கையைப் படிப்பதற்கான சிறந்த வெப்பநிலை நுண்ணோக்கி நுட்பத்தைக் குறிக்கின்றன.
80°C இல் உகந்ததாக வாழும் S. shibatae இன் ஆய்வுகள், LA-HTM ஐ ஹைபர்தெர்மோபைல்களைப் படிக்கப் பயன்படுத்தலாம், எளிமையான தெர்மோபில்கள் மட்டுமல்ல. கொள்கையளவில், LA-HTM ஐப் பயன்படுத்தி அடையக்கூடிய வெப்பநிலை வரம்பிற்கு வரம்பு இல்லை, மேலும் 100 ° C க்கும் அதிகமான வெப்பநிலை கூட வளிமண்டல அழுத்தத்தில் கொதிக்காமல் அடைய முடியும், இது வளிமண்டலத்தில் நீர் வெப்ப வேதியியல் பயன்பாடுகளில் எங்கள் 38 குழுவால் நிரூபிக்கப்பட்டுள்ளது. அழுத்தம் A. தங்க நானோ துகள்கள் 40ஐ அதே வழியில் சூடாக்க லேசர் பயன்படுத்தப்படுகிறது. எனவே, நிலையான நிலைமைகளின் கீழ் (அதாவது சுற்றுச்சூழல் அழுத்தத்தின் கீழ்) நிலையான உயர் தெளிவுத்திறன் ஒளியியல் நுண்ணோக்கியுடன் முன்னோடியில்லாத ஹைப்பர்தெர்மோபைல்களைக் கண்காணிக்க LA-HTM பயன்படுத்தப்படும் திறனைக் கொண்டுள்ளது.
கோஹ்லர் வெளிச்சம் (எல்இடி, M625L3, Thorlabs, 700 mW உடன்), கையேடு xy இயக்கத்துடன் கூடிய மாதிரி வைத்திருப்பவர், நோக்கங்கள் (Olympus, 60x, 0.7 NA, air, LUCPlanFLN60X, 6000X, 6050X, 6050X, 6050X, 600 600 600 600 600 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 600 . , UPLFLN60XOI), CGM கேமரா (QLSI கிராஸ் கிரேட்டிங், 39 µm பிட்ச், ஆன்டர் ஜைலா கேமரா சென்சாரிலிருந்து 0.87 மிமீ) தீவிரம் மற்றும் அலைமுனை இமேஜிங்கை வழங்க, மற்றும் sCMOS கேமரா (ORCA ஃப்ளாஷ் 4.0 V3, 16-பிட் பயன்முறை, ஹமாமட்சுவிலிருந்து பதிவு செய்ய) படம் 5 இல் காட்டப்பட்டுள்ள தரவு (பாக்டீரியா நீச்சல்). டைக்ரோயிக் பீம் ஸ்ப்ளிட்டர் என்பது 749 nm பிரைட்லைன் விளிம்பு (Semrock, FF749-SDi01). கேமராவின் முன்பகுதியில் உள்ள வடிகட்டியானது 694 ஷார்ட் பாஸ் ஃபில்டர் (FF02-694/SP-25, Semrock) ஆகும். டைட்டானியம் சபையர் லேசர் (லேசர் வெர்டி ஜி10, 532 என்எம், 10 டபிள்யூ, பம்ப்டு சுனாமி லேசர் குழி, படம் 2-5 இல் உள்ள ஸ்பெக்ட்ரா-பிசிக்ஸ், மேலும் மிலேனியா லேசர், ஸ்பெக்ட்ராபிசிக்ஸ் 10 டபிள்யூ, பம்ப்டு மிரா லேசர் கேவ், பம்ப்டு மிரா லேசர் கேவ் -5). 6 மற்றும் 7) அலைநீளம் \({{({\rm{\lambda }}}}}}=800\) nmக்கு அமைக்கப்பட்டுள்ளது, இது தங்க நானோ துகள்களின் பிளாஸ்மோன் அதிர்வு நிறமாலைக்கு ஒத்திருக்கிறது. இடஞ்சார்ந்த ஒளி மாடுலேட்டர்கள் (1920 × 1152 பிக்சல்கள்) Meadowlark Optics இலிருந்து வாங்கப்பட்டது, 39 இல் விவரிக்கப்பட்டுள்ளபடி Gerchberg-Saxton அல்காரிதத்தைப் பயன்படுத்தி ஹாலோகிராம்கள் கணக்கிடப்பட்டன.
கிராஸ் கிராட்டிங் வேவ்ஃபிரண்ட் மைக்ரோஸ்கோபி (சிஜிஎம்) என்பது ஒரு வழக்கமான கேமராவின் சென்சாரிலிருந்து ஒரு மில்லிமீட்டர் தொலைவில் இரு பரிமாண டிஃப்ராஃப்ரக்ஷன் க்ரேட்டிங்கை (குறுக்கு கிராட்டிங் என்றும் அழைக்கப்படுகிறது) இணைப்பதன் அடிப்படையில் ஒரு ஆப்டிகல் மைக்ரோஸ்கோபி நுட்பமாகும். இந்த ஆய்வில் நாங்கள் பயன்படுத்திய CGM இன் மிகவும் பொதுவான உதாரணம் நான்கு-அலைநீள குறுக்குவெட்டு ஷிப்ட் இன்டர்ஃபெரோமீட்டர் (QLSI) என அழைக்கப்படுகிறது, இதில் குறுக்கு-அலையானது தீவிரம்/கட்ட செக்கர்போர்டு வடிவத்தை ப்ரிமோட் மற்றும் பலர் அறிமுகப்படுத்தி காப்புரிமை பெற்றுள்ளது. 200034 இல். செங்குத்து மற்றும் கிடைமட்ட கிராட்டிங் கோடுகள் சென்சார் மீது கட்டம் போன்ற நிழல்களை உருவாக்குகின்றன, இதன் சிதைவை நிகழ்நேரத்தில் எண்ணியல் ரீதியாக செயலாக்கி, சம்பவ ஒளியின் ஆப்டிகல் அலைமுனை சிதைவை (அல்லது அதற்கு சமமான கட்ட சுயவிவரம்) பெறலாம். ஒரு நுண்ணோக்கியில் பயன்படுத்தப்படும் போது, ​​ஒரு CGM கேமரா, நானோமீட்டர்களின் வரிசையில் உணர்திறன் கொண்ட ஒளியியல் ஆழம் (OT) என்றும் அறியப்படும், படமெடுத்த பொருளின் ஒளியியல் பாதை வேறுபாட்டைக் காண்பிக்கும். எந்த CGM அளவீட்டிலும், ஆப்டிகல் கூறுகள் அல்லது பீம்களில் ஏதேனும் குறைபாடுகளை அகற்ற, ஒரு முதன்மை குறிப்பு OT படத்தை எடுக்க வேண்டும் மற்றும் அடுத்தடுத்த படங்களில் இருந்து கழிக்க வேண்டும்.
குறிப்பில் விவரிக்கப்பட்டுள்ளபடி CGM கேமராவைப் பயன்படுத்தி வெப்பநிலை நுண்ணோக்கி செய்யப்பட்டது. 32. சுருக்கமாக, ஒரு திரவத்தை சூடாக்குவது அதன் ஒளிவிலகல் குறியீட்டை மாற்றுகிறது, இது ஒரு வெப்ப லென்ஸ் விளைவை உருவாக்குகிறது, இது சம்பவ கற்றை சிதைக்கிறது. இந்த அலைமுனை சிதைவு CGM ஆல் அளவிடப்படுகிறது மற்றும் திரவ ஊடகத்தில் முப்பரிமாண வெப்பநிலை விநியோகத்தைப் பெற டிகான்வல்யூஷன் அல்காரிதத்தைப் பயன்படுத்தி செயலாக்கப்படுகிறது. தங்க நானோ துகள்கள் மாதிரி முழுவதும் சமமாக விநியோகிக்கப்பட்டால், சிறந்த படங்களை உருவாக்க பாக்டீரியா இல்லாத பகுதிகளில் வெப்பநிலை மேப்பிங் செய்யலாம், இதைத்தான் நாம் சில நேரங்களில் செய்கிறோம். குறிப்பு CGM படம் வெப்பமடையாமல் (லேசர் அணைக்கப்பட்ட நிலையில்) பெறப்பட்டது, பின்னர் லேசர் இயக்கத்தில் உள்ள அதே இடத்தில் படம் பிடிக்கப்பட்டது.
வெப்பநிலை இமேஜிங்கிற்குப் பயன்படுத்தப்படும் அதே CGM கேமராவைப் பயன்படுத்தி உலர் நிறை அளவீடு அடையப்படுகிறது. சிஜிஎம் குறிப்புப் படங்கள், பாக்டீரியாவின் இருப்பு காரணமாக OT இல் உள்ள எந்தவொரு ஒத்திசைவற்ற தன்மையையும் சராசரியாக வெளிப்படுத்தும் போது x மற்றும் y இல் மாதிரியை விரைவாக நகர்த்துவதன் மூலம் பெறப்பட்டது. பாக்டீரியாவின் OT படங்களிலிருந்து, ref இல் விவரிக்கப்பட்டுள்ள செயல்முறையைப் பின்பற்றி, Matlab இன் வீட்டுப் பிரிப்பு வழிமுறையைப் பயன்படுத்தி தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட பகுதிகளின் படங்களின் குழுமத்தைப் பயன்படுத்தி அவற்றின் உயிர்ப்பொருள் பெறப்பட்டது (துணைப்பிரிவு "எண் குறியீடு" ஐப் பார்க்கவும்). 48. சுருக்கமாக, நாங்கள் \(m={\alpha}^{-1}\iint {{\mbox{OT}}}\left(x,y\right){{\mbox{d}} என்ற தொடர்பைப் பயன்படுத்துகிறோம் } x{{\mbox{d}}}y\), \({{\mbox{OT}}}\left(x,y\right)\) என்பது ஆப்டிகல் டெப்த் படம், \(m\) உலர் எடை மற்றும் \({{{{\rm{\alpha }}}}}}\) ஒரு மாறிலி. நாங்கள் \({{{\rm{\alpha))))))=0.18\) µm3/pg ஐத் தேர்ந்தெடுத்தோம், இது உயிரணுக்களுக்கான பொதுவான மாறிலி ஆகும்.
தங்க நானோ துகள்களால் பூசப்பட்ட 25 மிமீ விட்டம் மற்றும் 150 µm தடிமன் கொண்ட ஒரு கவர் ஸ்லிப் தங்க நானோ துகள்கள் மேலே எதிர்கொள்ளும் ஒரு AttofluorTM அறையில் (தெர்மோஃபிஷர்) வைக்கப்பட்டது. ஜியோபாகிலஸ் ஸ்டெரோதெர்மோபிலஸ் ஒவ்வொரு நாளும் சோதனைகளுக்கு முன் LB ஊடகத்தில் (200 rpm, 60°C) ஒரே இரவில் முன்கூட்டியே வளர்க்கப்பட்டது. 0.3 முதல் 0.5 வரையிலான ஆப்டிகல் அடர்த்தி (OD) கொண்ட G. ஸ்டீரோதெர்மோபிலஸின் இடைநீக்கத்தின் 5 µl ஒரு துளி தங்க நானோ துகள்களுடன் ஒரு கவர் சீட்டில் வைக்கப்பட்டது. பின்னர், மையத்தில் 5 மிமீ விட்டம் கொண்ட துளையுடன் 18 மிமீ விட்டம் கொண்ட ஒரு வட்ட அட்டை ஸ்லிப் துளி மீது கைவிடப்பட்டது, மேலும் அதே ஆப்டிகல் அடர்த்தி கொண்ட 5 μl பாக்டீரியா இடைநீக்கம் துளையின் மையத்தில் மீண்டும் மீண்டும் பயன்படுத்தப்பட்டது. ref இல் விவரிக்கப்பட்டுள்ள நடைமுறைக்கு ஏற்ப கவர்ஸ்லிப்களில் உள்ள கிணறுகள் தயாரிக்கப்பட்டன. 45 (மேலும் தகவலுக்கு துணைத் தகவலைப் பார்க்கவும்). பின்னர் 1 மில்லி எல்பி மீடியத்தை கவர்ஸ்லிப்பில் சேர்க்கவும், திரவ அடுக்கு வறண்டு போகாமல் தடுக்கவும். அடைகாக்கும் போது ஊடகம் ஆவியாவதைத் தடுக்க, Attofluor™ அறையின் மூடிய மூடியின் மேல் கடைசி கவர்ஸ்லிப் வைக்கப்பட்டுள்ளது. முளைக்கும் சோதனைகளுக்கு, நாங்கள் வித்திகளைப் பயன்படுத்தினோம், இது வழக்கமான சோதனைகளுக்குப் பிறகு, சில நேரங்களில் மேல் அட்டையை மூடியது. Sulfolobus shibatae ஐப் பெற இதே போன்ற முறை பயன்படுத்தப்பட்டது. மூன்று நாட்கள் (200 ஆர்பிஎம், 75 டிகிரி செல்சியஸ்) தியோபாகிலஸ் செராட்டாவின் பூர்வாங்க சாகுபடி நடுத்தர 182 (DSMZ) இல் மேற்கொள்ளப்பட்டது.
மைக்கேலர் பிளாக் கோபாலிமர் லித்தோகிராஃபி மூலம் தங்க நானோ துகள்களின் மாதிரிகள் தயாரிக்கப்பட்டன. இந்த செயல்முறை அத்தியாயத்தில் விரிவாக விவரிக்கப்பட்டுள்ளது. 60. சுருக்கமாக, டோலுயினில் HAuCl4 உடன் கோபாலிமரை கலப்பதன் மூலம் தங்க அயனிகளை இணைக்கும் மைக்கேல்கள் ஒருங்கிணைக்கப்பட்டன. சுத்தம் செய்யப்பட்ட உறைகள் பின்னர் கரைசலில் மூழ்கி, தங்க விதைகளைப் பெற ஒரு குறைக்கும் முகவர் முன்னிலையில் UV கதிர்வீச்சுடன் சிகிச்சையளிக்கப்பட்டது. இறுதியாக, தங்க விதைகள் 16 நிமிடங்களுக்கு KAuCl4 மற்றும் எத்தனோலாமைன் ஆகியவற்றின் அக்வஸ் கரைசலுடன் ஒரு கவர்ஸ்லிப்பைத் தொடர்பு கொண்டு வளர்க்கப்பட்டன, இதன் விளைவாக அருகிலுள்ள அகச்சிவப்பு நிறத்தில் கோள வடிவமற்ற தங்க நானோ துகள்களின் அரை-கால மற்றும் மிகவும் சீரான ஏற்பாட்டிற்கு வழிவகுத்தது.
இன்டர்ஃபெரோகிராம்களை OT படங்களாக மாற்ற, இணைப்பில் விவரிக்கப்பட்டுள்ளபடி, வீட்டில் தயாரிக்கப்பட்ட அல்காரிதத்தைப் பயன்படுத்தினோம். 33 மற்றும் பின்வரும் பொது களஞ்சியத்தில் Matlab தொகுப்பாக கிடைக்கிறது: https://github.com/baffou/CGMprocess. பதிவு செய்யப்பட்ட இன்டர்ஃபெரோகிராம்கள் (குறிப்புப் படங்கள் உட்பட) மற்றும் கேமரா வரிசை தூரங்களின் அடிப்படையில் தொகுப்பு தீவிரம் மற்றும் OT படங்களைக் கணக்கிட முடியும்.
கொடுக்கப்பட்ட வெப்பநிலை விவரக்குறிப்பைப் பெற SLM க்கு பயன்படுத்தப்படும் கட்ட வடிவத்தைக் கணக்கிட, நாங்கள் முன்பு உருவாக்கிய வீட்டில் தயாரிக்கப்பட்ட அல்காரிதம்39,42 ஐப் பயன்படுத்தினோம், இது பின்வரும் பொது களஞ்சியத்தில் கிடைக்கிறது: https://github.com/baffou/SLM_temperatureShaping. உள்ளீடு என்பது விரும்பிய வெப்பநிலைப் புலமாகும், இது டிஜிட்டல் முறையில் அல்லது ஒரே வண்ணமுடைய bmp படம் வழியாக அமைக்கப்படலாம்.
செல்களைப் பிரித்து அவற்றின் உலர் எடையை அளவிட, பின்வரும் பொதுக் களஞ்சியத்தில் வெளியிடப்பட்ட எங்கள் Matlab அல்காரிதத்தைப் பயன்படுத்தினோம்: https://github.com/baffou/CGM_magicWandSegmentation. ஒவ்வொரு படத்திலும், பயனர் ஆர்வமுள்ள பாக்டீரியா அல்லது mCFU மீது கிளிக் செய்து, மந்திரக்கோலை உணர்திறனை சரிசெய்து, தேர்வை உறுதிப்படுத்த வேண்டும்.
ஆய்வு வடிவமைப்பு பற்றிய கூடுதல் தகவலுக்கு, இந்தக் கட்டுரையுடன் இணைக்கப்பட்டுள்ள இயற்கை ஆராய்ச்சி அறிக்கையின் சுருக்கத்தைப் பார்க்கவும்.
இந்த ஆய்வின் முடிவுகளை ஆதரிக்கும் தரவு நியாயமான கோரிக்கையின் பேரில் அந்தந்த ஆசிரியர்களிடமிருந்து கிடைக்கிறது.
இந்த ஆய்வில் பயன்படுத்தப்படும் மூலக் குறியீடு முறைகள் பிரிவில் விவரிக்கப்பட்டுள்ளது, மேலும் பிழைத்திருத்த பதிப்புகளை https://github.com/baffou/ இலிருந்து பின்வரும் களஞ்சியங்களில் பதிவிறக்கம் செய்யலாம்: SLM_temperatureShaping, CGMprocess மற்றும் CGM_magicWandSegmentation.
மேத்தா, ஆர்., சிங்கால், பி., சிங், எச்., டாம்லே, டி. & சர்மா, ஏ.கே இன்சைட் இன் தெர்மோபில்ஸ் மற்றும் அவற்றின் பரந்த-ஸ்பெக்ட்ரம் பயன்பாடுகள். மேத்தா, ஆர்., சிங்கால், பி., சிங், எச்., டாம்லே, டி. & சர்மா, ஏ.கே இன்சைட் இன் தெர்மோபில்ஸ் மற்றும் அவற்றின் பரந்த-ஸ்பெக்ட்ரம் பயன்பாடுகள்.மேத்தா, ஆர்., சிங்கால், பி., சிங், எச்., டாம்லே, டி. மற்றும் ஷர்மா, தெர்மோபைல்ஸ் மற்றும் அவற்றின் பரந்த பயன்பாடு பற்றிய ஏ.கே. மேத்தா, ஆர்., சிங்கால், பி., சிங், எச்., டாம்லே, டி. & ஷர்மா, ஏ.கே. 深入了解嗜热菌及其广谱应用。 மேத்தா, ஆர்., சிங்கால், பி., சிங், எச்., டாம்லே, டி. & ஷர்மா, ஏ.கே.மேத்தா ஆர்., சிங்கால் பி., சிங் எச்., டாம்லே டி. மற்றும் ஷர்மா ஏ.கே தெர்மோபில்ஸ் பற்றிய ஆழமான புரிதல் மற்றும் பரந்த அளவிலான பயன்பாடுகள்.3 பயோடெக்னாலஜி 6, 81 (2016).