Устройство предлагает информацию о влиянии электронного облучения

Группа инженеров и ученых исследовала механизмы, ответственные за деградацию качества образца в электронной микроскопии передачи клеток (LC-TEM). Исследование было опубликовано в новой публикации, опубликованной в журнале Science Advances (DOI: 10.1126 / sciadv.aaq1202) на прошлой неделе.

Исследователи создали устройство LC-TEM, которое использует узорные функции и несколько окон, чтобы исследовать эффекты бомбардировки электронной энергией высоких энергий на наночастицах и чувствительных биологических образцах.

Исследовательская группа создала крошечное устройство, которое позволяет большему количеству электронного луча микроскопа проходить через жидкие образцы. (Image credit: Pacific Northwest National Laboratory)

Институтами, которые сотрудничали в исследовании, являются Лаборатория экологических молекулярных наук (ЭМСЛ), Департамент энергетического управления научного пользователя в Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории (PNNL); Университет штата Иллинойс Чикаго; Университет штата Флорида; Университет штата Вашингтон; и Мичиганский технологический университет. Тревор Мозер (Trevor Moser), ведущий автор исследования, который в настоящее время находится в PNNL, является докторантом в Michigan Tech, выполняющим исследования под руководством Толу Шокуфар, адъюнкт-профессора машиностроения в Michigan Tech и доцента биоинженерии в Университете Иллинойс Чикаго и Джеймс Эванс, старший научный сотрудник PNNL.

Исследователи описали, что просвечивающая электронная микроскопия (ТЭМ) зависит от пучка электронов высокой энергии, проходящего через образец. Независимо от того, является ли образец из бактериальных клеток или аккумуляторного электрода, проходящие электроны рассеиваются определенным образом, что указывает на атомную структуру образца. Через LC-TEM материалы могут быть исследованы в их собственном состоянии, что позволяет проводить динамические наблюдения; однако образцы либо жидкие, либо суспендированные в жидкости, и должны быть плотно закрыты, чтобы выдержать пространственный вакуум инструмента. Должен быть достигнут баланс между предотвращением испарения жидкости и обеспечением достаточного пространства для просмотра для пропускания электронного луча.

Мы разработали и изготовили новые устройства для хранения жидких образцов, которые дают нам больше «оконных» областей для сбора изображений, чем раньше. Используя эти множественные окна, мы смогли изучить, как история электронного облучения влияет на зарождение и рост наночастиц серебра, свойства роста которых чувствительны к радикалам, генерируемым пучком. Мы также использовали их для изучения того, как эти радикалы воздействуют на бактериальные клетки и демонстрируют экстремальную чувствительность этих биологических образцов к электронному пучку .

Тревор Мозер, ведущий автор

Образцы могут быть физически повреждены d из-за излучения луча высокой энергии, используемого в LC-TEM. Например, исследователи обнаружили, что во время визуализации клетки – и при экспонировании клетки значительным потоком электронов в первый раз – результирующее движение наночастиц по отношению к клеточной мембране было вызвано повреждением клеток. Это имеет большое значение, поскольку проницательность указывает на то, что движение представляет собой изображение изображения ячейки, а не наблюдение динамики клеток, которое происходит в реальном времени.

« Мы смогли захватить нетронутые изображения клеток с помощью нашего многокамерного устройства, в котором первое изображение представляло клетки с первой экспозицией значительных электронных доз », – заявил Эванс

Так как нативные свойства образца могут быть изменены или изменены влиянием этих порожденных электронным пучком радикалов, понимание химических изменений жидкого образца в результате электронного облучения ключ к правильной интерпретации данных, собранных с помощью этой техники .

Толу Шокуфар

После того, как собраны артикуляции LC-TEM, вероятные приложения включают получение исключительно подробной информации, связанной с материалами хранения и энергетическим устройством с высоким разрешением, а также медицинскую визуализацию, обнаружение болезни и получение глубоких знаний об основах клеточной активности. В качестве будущей работы исследователи планируют сосредоточиться на характеристике большего количества биологических образцов, которые, по-видимому, подвержены воздействию электронного облучения. Инновационное устройство LC-TEM обеспечивает более глубокое понимание этого сложного атомного мира, предлагая больше возможностей для продвижения в области здравоохранения и энергетики.

Source link