高靈敏度VAHEAT顯微溫度控制器在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用

在處理生物樣本時(shí)，大多數(shù)情況下需要研究溫度這一變量對(duì)研究目標(biāo)的影響，所以，選擇精準(zhǔn)、易操作的溫度控制器十分重要，然而傳統(tǒng)的加熱儀器在對(duì)樣品加熱時(shí)熱平衡的建立緩慢，容易產(chǎn)生溫度梯度，并對(duì)成像分辨率造成影響，因而需要購(gòu)買物鏡加熱器等多個(gè)設(shè)備以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的熱平衡狀態(tài)以及減小對(duì)成像分辨率的影響，為實(shí)驗(yàn)帶來(lái)諸多不便。

基于以上問(wèn)題，Interherence公司推出了用于超分辨顯微鏡中精確控制樣品溫度的VAHEAT顯微溫度控制器，VAHEAT顯微溫度控制器可實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的精準(zhǔn)控制并對(duì)超分辨率成像不產(chǎn)生影響。除此之外，與傳統(tǒng)的溫度加熱儀器相比，VAHEAT顯微溫度控制器具有結(jié)構(gòu)緊湊、與各類顯微鏡兼容、多種加熱模式的優(yōu)良特性。VAHEAT顯微溫度控制器有兩種智能基板，基底是玻璃制成的，帶有儲(chǔ)液器的凹槽是由與生物細(xì)胞具有相容性的硅樹(shù)脂制成的，符合大多數(shù)細(xì)胞的培養(yǎng)。

圖 1：VAHEAT顯微溫度控制器無(wú)需進(jìn)一步修改即可安裝在顯微鏡上

圖 2：a) VAHEAT 組件。該設(shè)備由智能基板 (1)顯微鏡適配器 (2)探頭 (3) 控制單元 (4) 控制器

b) 智能基板（具有透明的納米制造的加熱元件和直接位于視野中的溫度探頭）

c) VAHEAT 設(shè)置為 60°C 時(shí)，Smart 基板的熱圖像顯示整個(gè)區(qū)域均勻加熱

目前VAHEAT溫度控制器以實(shí)現(xiàn)了在活細(xì)胞成像、DNA結(jié)合和解離行為、微流控、生物大分子相分離以及神經(jīng)科學(xué)等生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用：

(1)在活細(xì)胞成像的應(yīng)用：VAHEAT實(shí)現(xiàn)了在生物成像過(guò)程中精確的溫度控制，研究了細(xì)胞對(duì)溫度響應(yīng)的行為過(guò)程，例如多細(xì)胞腫瘤球體中的 Ca 2+活性或神經(jīng)元的熱刺激。

(2)DNA結(jié)合和解離行為的研究：雙鏈 DNA 的熔點(diǎn)在 60°C 到 90°C 之間，具體取決于序列和鏈長(zhǎng)度。使用VAHEAT可實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)加熱臺(tái)無(wú)法實(shí)現(xiàn)升至高于解離熔點(diǎn)的 DNA 動(dòng)力學(xué)研究。

(3)生物大分子相分離的應(yīng)用：相分離與生物信號(hào)的傳導(dǎo)、基因的表達(dá)、細(xì)胞物質(zhì)運(yùn)輸?shù)壬鼨C(jī)制有重要關(guān)系。其中，在蛋白表達(dá)這一過(guò)程中，相分離的發(fā)生除了與蛋白本身的化學(xué)結(jié)構(gòu)有關(guān)之外，還與蛋白分子的濃度、溶液PH、鹽濃度以及溫度有關(guān)。可靠的溫度控制和精確的讀數(shù)是定量研究的關(guān)鍵要素。VAHEAT溫度控制器采用集成到智能基板中的溫度探頭不僅確保了可靠的測(cè)量條件，還能夠感應(yīng)薄層中的相變。

(4)神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域的研究：細(xì)胞功能以及細(xì)胞間通訊取決于溫度。尤其是神經(jīng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)嚴(yán)重依賴于對(duì)環(huán)境條件的精確控制，例如對(duì)突觸功能、其可塑性以及動(dòng)作電位傳播的研究。VAHEAT可以實(shí)現(xiàn)在設(shè)定的溫度下進(jìn)行熒光標(biāo)記實(shí)驗(yàn)以及膜片鉗實(shí)驗(yàn)，而無(wú)需復(fù)雜笨重的孵化室。

圖 3：使用 VAHEAT 對(duì)空間限制下 60°C 和 70°C 生長(zhǎng)的嗜熱細(xì)菌進(jìn)行成像

圖 4：使用 VAHEAT研究減數(shù)分裂過(guò)程中的染色體分離（酵母25- 37°C活細(xì)胞成像）

圖 5：VAHEAT 用于單分子 TIRF 測(cè)量中的精確溫度控制

（慕尼黑工業(yè)大學(xué) Hendrik Dietz 的實(shí)驗(yàn)室用 DNA 折紙構(gòu)建的大分子運(yùn)輸系統(tǒng)）

圖 6：使用 VAHEAT 表征金納米粒子擴(kuò)散常數(shù)的溫度依賴性

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德國(guó)Interherence公司擁有量子和生物光子學(xué)領(lǐng)域的專家團(tuán)隊(duì)，為高靈敏度光學(xué)顯微鏡的發(fā)展做出很大貢獻(xiàn)。該團(tuán)隊(duì)采用了現(xiàn)代納米制造和薄膜技術(shù)，推出了VAHEAT生物顯微溫度控制器，作為傳統(tǒng)顯微鏡的附加產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)了在擴(kuò)展溫度范圍內(nèi)的精確溫度控制，以確保生物物理光學(xué)研究可靠的測(cè)量條件。

上海昊量光電作為德國(guó)Interherence公司在中國(guó)的代理商，可為您提供專業(yè)的技術(shù)服務(wù)，若您對(duì)Interherence公司提供的VAHEAT生物顯微溫度控制器有興趣，歡迎通過(guò)郵箱、電話或微信進(jìn)行溝通！

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相關(guān)文獻(xiàn)：

1. Molinaro, C., et al., Are bacteria claustrophobic? The problem of micrometric spatial confinement for the culturing of micro-organisms. RSC Advances, 11, 12500–12506 (2021).

2. Mengoli, V., et al., Deprotection of centromeric cohesin at meiosis II requires APC/C activity but not kinetochore tension. The EMBO Journal, 40, e106812 (2021).

3. St?mmer, P., A synthetic tubular molecular transport system. Nature Communications, 12, 4393, (2021).

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