इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी और अल्ट्रास्ट्रक्चर

इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी ऊतक की छवि बनाने के लिए प्रकाश के बजाय इलेक्ट्रॉनों की किरण का उपयोग करती है, जिससे कहीं अधिक उच्च रिज़ॉल्यूशन प्राप्त होता है और सूक्ष्म संरचना — ऑर्गेनेल, झिल्ली और मैक्रोमोलेक्यूलर व्यवस्था — जिसे सामूहिक रूप से अल्ट्रास्ट्रक्चर कहा जाता है, का पता चलता है। क्योंकि इलेक्ट्रॉनों की तरंग दैर्ध्य दृश्य प्रकाश की तुलना में बहुत कम होती है, यह तकनीक प्रकाश माइक्रोस्कोप की सीमा से काफी नीचे के विवरण को हल करती है।

Definition

इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी एक माइक्रोस्कोपी तकनीक है जो नैनोमीटर-स्केल रिज़ॉल्यूशन प्राप्त करने के लिए इलेक्ट्रॉनों की किरण का उपयोग करके छवियां बनाती है; अल्ट्रास्ट्रक्चर इस रिज़ॉल्यूशन पर प्रकट होने वाले सूक्ष्म कोशिकीय और ऊतक विवरण — ऑर्गेनेल और मैक्रोमोलेक्यूलर घटक — को संदर्भित करता है।

Scope

यह विषय बताता है कि इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी उच्च रिज़ॉल्यूशन क्यों प्राप्त करती है, इसके लिए आवश्यक विशेष नमूना तैयारी (ठीक निर्धारण, रेज़िन एम्बेडिंग, अल्ट्राथिन सेक्शनिंग, भारी-धातु स्टेनिंग), और ट्रांसमिशन और स्कैनिंग मोड के बीच का अंतर। यह एक कार्यप्रणाली संबंधी संदर्भ है और नैदानिक ​​व्याख्या मार्गदर्शन प्रदान नहीं करता है।

Core questions

• एक इलेक्ट्रॉन किरण दृश्य प्रकाश की तुलना में कहीं अधिक सूक्ष्म विवरण क्यों हल करती है?
• इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी के लिए ऊतक को किस विशेष तैयारी की आवश्यकता होती है?
• ट्रांसमिशन और स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी जो दिखाते हैं उसमें कैसे भिन्न होते हैं?
• अन्यथा कम-कंट्रास्ट वाले जैविक नमूने में कंट्रास्ट कैसे उत्पन्न होता है?

Key concepts

• रिज़ॉल्यूशन और इलेक्ट्रॉन तरंग दैर्ध्य
• ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (TEM)
• स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (SEM)
• ग्लूटाराल्डिहाइड और ऑस्मियम निर्धारण
• रेज़िन एम्बेडिंग और अल्ट्राथिन सेक्शनिंग
• भारी-धातु स्टेनिंग (यूरानिल, लेड)
• अल्ट्रास्ट्रक्चरल व्याख्या

Mechanisms

चूंकि इलेक्ट्रॉनों की तरंग दैर्ध्य दृश्य प्रकाश की तुलना में बहुत कम होती है, एक इलेक्ट्रॉन किरण नैनोमीटर पैमाने तक की संरचनाओं को हल कर सकती है, जो प्रकाश माइक्रोस्कोपी की विवर्तन सीमा से कहीं अधिक है। निर्वात और किरण का सामना करने और सूक्ष्म संरचना को संरक्षित करने के लिए, ऊतक को कठिन परिस्थितियों में निर्धारित किया जाता है — आमतौर पर एल्डिहाइड निर्धारण के बाद ऑस्मियम टेट्रोक्साइड, जो सबातिनी और सहयोगियों (सबातिनी, 1963) द्वारा वर्णित एल्डिहाइड-निर्धारण रसायन विज्ञान पर आधारित है — फिर रेज़िन में एम्बेड किया जाता है और अल्ट्राथिन सेक्शन में काटा जाता है। जैविक सामग्री इलेक्ट्रॉनों को कमजोर रूप से बिखेरती है, इसलिए भारी-धातु लवणों के साथ स्टेनिंग करके कंट्रास्ट बढ़ाया जाता है; इस उद्देश्य के लिए उच्च पीएच पर लेड साइट्रेट एक मानक इलेक्ट्रॉन-अपारदर्शी स्टेन बन गया (रेनॉल्ड्स, 1963)। ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी में इलेक्ट्रॉन आंतरिक संरचना की छवि बनाने के लिए पतले सेक्शन से गुजरते हैं, जबकि स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी में किरण को नमूने की सतह पर स्कैन किया जाता है और पता लगाए गए संकेत एक त्रि-आयामी दिखने वाली सतह छवि बनाते हैं। सिद्धांत और तकनीकें मानक संदर्भों (बोज़ोला और रसेल, 1999; हयात, 2000) में समेकित हैं।

Clinical relevance

अल्ट्रास्ट्रक्चरल जांच कोशिका जीव विज्ञान पर शोध और नैदानिक ​​विकृति विज्ञान के चयनित क्षेत्रों में योगदान करती है जहां सूक्ष्म संरचना जानकारीपूर्ण होती है। यह प्रविष्टि वैचारिक रूप से विधियों की व्याख्या करती है; यह बताती है कि अल्ट्रास्ट्रक्चरल छवियां कैसे उत्पन्न होती हैं और व्यक्तिगत निदान या उपचार निर्णयों का आधार नहीं है।

Evidence & guidelines

इलेक्ट्रॉन-माइक्रोस्कोपिक नमूना तैयारी और इमेजिंग स्थापित विधि संदर्भों (बोज़ोला और रसेल, 1999; हयात, 2000) में समेकित हैं, जो एल्डिहाइड निर्धारण (सबातिनी, 1963) और भारी-धातु स्टेनिंग (रेनॉल्ड्स, 1963) पर मूलभूत प्राथमिक कार्य पर आधारित हैं।

History

इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप का विकास 1930 के दशक में हुआ था और बीसवीं सदी के मध्य तक जैविक ऊतक पर लागू किया गया था, जब तैयारी के तरीके सूक्ष्म संरचना को संरक्षित कर सकते थे। अल्ट्रास्ट्रक्चरल संरक्षण के लिए एल्डिहाइड निर्धारण (सबातिनी, 1963) को वर्णित किया गया था, और रेनॉल्ड्स के लेड साइट्रेट (रेनॉल्ड्स, 1963) जैसे मानकीकृत भारी-धातु स्टेनिंग ने कोशिकीय अल्ट्रास्ट्रक्चर की व्याख्या करने के लिए आवश्यक कंट्रास्ट दिया, जिससे इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी आधुनिक कोशिका जीव विज्ञान का आधार बन गई।

Key figures

• David Sabatini
• Edward Reynolds

Seminal works

• sabatini-1963
• reynolds-1963

Frequently asked questions

इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी प्रकाश माइक्रोस्कोपी की तुलना में अधिक विवरण क्यों हल करती है?

रिज़ॉल्यूशन इमेजिंग विकिरण की तरंग दैर्ध्य द्वारा सीमित होता है; इलेक्ट्रॉनों की तरंग दैर्ध्य दृश्य प्रकाश की तुलना में बहुत कम होती है, इसलिए एक इलेक्ट्रॉन किरण प्रकाश माइक्रोस्कोप की तुलना में कहीं अधिक छोटी संरचनाओं को अलग कर सकती है।

ट्रांसमिशन और स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी में क्या अंतर है?

ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी आंतरिक संरचना की छवि बनाने के लिए एक अल्ट्राथिन सेक्शन से इलेक्ट्रॉनों को गुजारती है, जबकि स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी एक नमूने की सतह पर एक किरण को स्कैन करती है और सतह की स्थलाकृति की छवि बनाने के लिए उत्सर्जित संकेतों का पता लगाती है।