Mikroskopowe metody badawcze to metody badania różnorodnych obiektów przy użyciu specjalnego sprzętu. Pozwala nam zastanowić się nad strukturą substancji i organizmów, których wielkość jest poza rozdzielczością ludzkiego oka. W artykule pokrótce przeanalizujemy metody badań mikroskopowych.
Informacje ogólne
Nowoczesne metody badań mikroskopowych są stosowane w swojej praktyce przez różnych specjalistów. Wśród nich są wirusolodzy, cytolodzy, hematolodzy, morfolodzy i inni. Główne metody badań mikroskopowych są znane od dawna. Przede wszystkim jest to lekka metoda oglądania obiektów. W ostatnich latach aktywnie wprowadzano do praktyki inne technologie. W ten sposób popularność zyskały kontrast fazowy, luminescencyjny, interferencyjny, polaryzacyjny, podczerwony, ultrafioletowy, stereoskopowy. Wszystkie opierają się na różnych właściwościach. Swieta. Ponadto szeroko stosowane są metody badawcze pod mikroskopem elektronowym. Metody te umożliwiają wyświetlanie obiektów za pomocą ukierunkowanego strumienia naładowanych cząstek. Należy zauważyć, że takie metody badań są stosowane nie tylko w biologii i medycynie. Dość popularna jest mikroskopowa metoda badania metali i stopów w przemyśle. Takie badanie umożliwia ocenę zachowania połączeń, opracowanie technologii minimalizujących prawdopodobieństwo awarii i zwiększających wytrzymałość.
Światło: charakterystyka
Takie mikroskopowe metody badania mikroorganizmów i innych obiektów opierają się na różnych rozdzielczościach sprzętu. Ważnymi czynnikami w tym przypadku są kierunek wiązki, cechy samego obiektu. W szczególności te ostatnie mogą być przezroczyste lub nieprzezroczyste. Zgodnie z właściwościami obiektu zmieniają się właściwości fizyczne strumienia światła - jasność i kolor, ze względu na amplitudę i długość fali, płaszczyznę, fazę i kierunek propagacji fali. Różne metody badań mikroskopowych opierają się na wykorzystaniu tych cech.
Szczegóły
Aby uczyć się metodami świetlnymi, przedmioty są zwykle malowane. Pozwala to na zidentyfikowanie i opisanie niektórych ich właściwości. Wymaga to utrwalenia tkanek, ponieważ barwienie ujawni pewne struktury tylko w zabitych komórkach. W żywych komórkach barwnik jest izolowany jako wakuola w cytoplazmie. Nie maluje struktur. Ale za pomocą mikroskopu świetlnego można również badać żywe przedmioty. W tym celu stosuje się istotną metodę nauki. W takich przypadkach stosuje się kondensor ciemnego pola. Jest wbudowany w mikroskop świetlny.
Badanie niepomalowanych obiektów
Przeprowadza się to przy użyciu mikroskopii z kontrastem fazowym. Ta metoda opiera się na dyfrakcji wiązki zgodnie z cechami obiektu. W procesie ekspozycji odnotowuje się zmianę fazy i długości fali. W obiektywie mikroskopu znajduje się półprzezroczysta płytka. Przedmioty żywe lub nieruchome, ale nie kolorowe, ze względu na swoją przezroczystość prawie nie zmieniają koloru i amplitudy przechodzącego przez nie strumienia, prowokując jedynie przesunięcie fazy fali. Ale jednocześnie po przejściu przez obiekt strumień światła odbiega od płytki. W rezultacie pomiędzy promieniami przechodzącymi przez obiekt i wchodzącymi w jasne tło pojawia się różnica w długości fali. Przy określonej wartości pojawia się efekt wizualny - ciemny obiekt będzie wyraźnie widoczny na jasnym tle lub odwrotnie (zgodnie z cechami płytki fazowej). Aby to uzyskać, różnica musi wynosić co najmniej 1/4 długości fali.
Metoda anoptralna
Jest to metoda kontrastu fazowego. Metoda anoptralna polega na zastosowaniu soczewki ze specjalnymi płytkami, które zmieniają jedynie kolor i jasność światła tła. To znacznie rozszerza możliwości badania niepomalowanych żywych obiektów. Mikroskopowa metoda badań z kontrastem fazowym stosowana jest w mikrobiologii, parazytologii w badaniach komórek roślinnych i zwierzęcych,najprostsze organizmy. W hematologii metoda ta służy do obliczania i określania różnicowania elementów krwi i szpiku kostnego.
Techniki interferencji
Te mikroskopowe metody badawcze na ogół rozwiązują te same problemy, co metody kontrastu fazowego. Jednak w tym drugim przypadku specjaliści mogą jedynie obserwować kontury przedmiotów. Metody badań mikroskopowych interferencji pozwalają badać ich części, dokonywać ilościowej oceny pierwiastków. Jest to możliwe dzięki bifurkacji wiązki światła. Jeden przepływ przechodzi przez cząstkę przedmiotu, a drugi przechodzi obok. W okularze mikroskopu zbiegają się i zakłócają. Powstałą różnicę faz można określić na podstawie masy różnych struktur komórkowych. Mierząc go sukcesywnie z zadanymi współczynnikami załamania można określić grubość tkanek nieutrwalonych i obiektów żywych, zawartość w nich białka, stężenie suchej masy i wody itp. Zgodnie z uzyskanymi danymi specjaliści są potrafi pośrednio ocenić przepuszczalność błony, aktywność enzymów i metabolizm komórkowy.
Polaryzacja
Wykonuje się to za pomocą pryzmatów Nicola lub filmów polaroidowych. Umieszcza się je między lekiem a źródłem światła. Metoda badań mikroskopii polaryzacyjnej w mikrobiologii umożliwia badanie obiektów o właściwościach niejednorodnych. W strukturach izotropowych prędkość propagacji światła nie zależy od wybranej płaszczyzny. W tym przypadku w układach anizotropowych prędkość zmienia się zgodnie zkierunkowość światła wzdłuż poprzecznej lub wzdłużnej osi obiektu. Jeżeli wielkość załamania wzdłuż struktury jest większa niż wzdłuż poprzecznej, powstaje podwójne dodatnie załamanie. Jest to charakterystyczne dla wielu obiektów biologicznych, które mają ścisłą orientację molekularną. Wszystkie są anizotropowe. Ta kategoria obejmuje w szczególności miofibryle, neurofibryle, rzęski w nabłonku rzęskowym, włókna kolagenowe i inne.
Wartość polaryzacji
Porównanie charakteru załamania promieni i wskaźnika anizotropii obiektu umożliwia ocenę molekularnej organizacji struktury. Metoda polaryzacyjna pełni rolę jednej z histologicznych metod analizy, znajduje zastosowanie w cytologii itp. W świetle można badać nie tylko kolorowe przedmioty. Metoda polaryzacyjna umożliwia badanie niebarwionych i nieutrwalonych - natywnych - preparatów skrawków tkankowych.
Sztuczki luminescencyjne
Opierają się na właściwościach niektórych obiektów, które dają blask w niebiesko-fioletowej części widma lub w promieniach UV. Wiele substancji, takich jak białka, niektóre witaminy, koenzymy, leki, jest obdarzonych pierwotną (wewnętrzną) luminescencją. Inne obiekty zaczynają świecić po dodaniu fluorochromów, specjalnych barwników. Dodatki te selektywnie lub dyfuzyjnie rozprzestrzeniają się na poszczególne struktury komórkowe lub związki chemiczne. Ta właściwość stanowiła podstawę do zastosowania mikroskopii luminescencyjnej do badań histochemicznych ibadania cytologiczne.
Obszary użytkowania
Za pomocą immunofluorescencji eksperci wykrywają antygeny wirusowe i określają ich stężenie, identyfikują wirusy, przeciwciała i antygeny, hormony, różne produkty przemiany materii i tak dalej. W związku z tym w diagnostyce opryszczki, świnki, wirusowego zapalenia wątroby, grypy i innych infekcji stosuje się luminescencyjne metody badania materiałów. Mikroskopowa metoda immunofluorescencji umożliwia rozpoznanie nowotworów złośliwych, określenie obszarów niedokrwienia serca we wczesnych stadiach zawału itp.
Korzystanie ze światła ultrafioletowego
Opiera się na zdolności wielu substancji zawartych w żywych komórkach, mikroorganizmach lub utrwalonych, ale bezbarwnych, przezroczystych dla światła widzialnego tkankach do pochłaniania promieni UV o określonej długości fali. Jest to typowe w szczególności dla związków wielkocząsteczkowych. Należą do nich białka, kwasy aromatyczne (metyloalanina, tryptofan, tyrozyna itp.), kwasy nukleinowe, zasady piramidalne i purynowe i tak dalej. Mikroskopia ultrafioletowa umożliwia wyjaśnienie lokalizacji i ilości tych związków. Badając żywe przedmioty, specjaliści mogą obserwować zmiany w ich procesach życiowych.
Dodatkowe
Mikroskopia podczerwona służy do badania obiektów nieprzezroczystych dla światła i promieni UV poprzez ich pochłanianiestruktury przepływowe, których długość fali wynosi 750-1200 nm. Aby zastosować tę metodę, nie ma potrzeby wstępnego poddawania preparatów obróbce chemicznej. Z reguły metodę podczerwieni stosuje się w antropologii, zoologii i innych dziedzinach biologicznych. W medycynie metoda ta stosowana jest głównie w okulistyce i neuromorfologii. Badanie obiektów wolumetrycznych odbywa się za pomocą mikroskopii stereoskopowej. Konstrukcja sprzętu pozwala na prowadzenie obserwacji lewym i prawym okiem pod różnymi kątami. Obiekty nieprzezroczyste badane są przy stosunkowo małym powiększeniu (nie większym niż 120 razy). Metody stereoskopowe znajdują zastosowanie w mikrochirurgii, patomorfologii i medycynie sądowej.
Mikroskopia elektronowa
Służy do badania struktury komórek i tkanek na poziomie makromolekularnym i subkomórkowym. Mikroskopia elektronowa umożliwiła dokonanie skoku jakościowego w dziedzinie badań. Metoda ta jest szeroko stosowana w biochemii, onkologii, wirusologii, morfologii, immunologii, genetyce i innych gałęziach przemysłu. Znaczny wzrost rozdzielczości sprzętu zapewnia przepływ elektronów, które przechodzą w próżni przez pola elektromagnetyczne. Te z kolei tworzą specjalne soczewki. Elektrony mają zdolność przenikania przez struktury obiektu lub odbijania się od nich z odchyleniami pod różnymi kątami. W rezultacie na luminescencyjnym ekranie przyrządu powstaje wyświetlacz. Za pomocą mikroskopii transmisyjnej uzyskuje się obraz planarny, a skanując odpowiednio wolumetryczny.
Niezbędne warunki
Warto zauważyć, że przed poddaniem się badaniu pod mikroskopem elektronowym obiekt jest poddawany specjalnemu przygotowaniu. W szczególności stosuje się fizyczne lub chemiczne utrwalanie tkanek i organizmów. Ponadto materiał do skrawków i biopsji jest odwadniany, osadzony w żywicach epoksydowych, cięty diamentowymi lub szklanymi nożami na ultracienkie skrawki. Następnie są skontrastowane i przestudiowane. W mikroskopie skaningowym badane są powierzchnie obiektów. W tym celu są spryskiwane specjalnymi substancjami w komorze próżniowej.
