ICPMS
Další informace
WebinářeO násKontaktujte násPodmínky užití
LabRulez s.r.o. Všechna práva vyhrazena. Obsah dostupný pod licencí CC BY-SA 4.0 Uveďte původ-Zachovejte licenci.
Autor
Vědavýzkum.cz
Vědavýzkum.cz
Cílem portálu Vědavýzkum.cz je uveřejňovat relevantní, přehledné a aktuální informace o výzkumu, vývoji a inovacích a navazujících oblastech (ochrana duševního vlastnictví, transfer technologií a znalostí, komercializace, spolupráce s aplikační sférou atd.) pro nejširší cílovou skupinu.
Tagy
Článek
Video
Vědecký článek
Věda a výzkum
Logo of LinkedIn

Čeští vědci jako první zobrazili povrchovou strukturu chromozomu – díky inovaci elektronové mikroskopie

Pá, 26.7.2024
| Originální článek z: Vědavýzkum.cz / Vladislava Vojtíšková
Po letech bádání a pokusů světových laboratoří, jak zobrazit biologické vzorky v přirozeném stavu, přišli čeští vědci s řešením. Vylepšili metodu environmentální elektronové mikroskopie, kterou nazvali A-ESEM.
Video placeholder
  • Foto: Vědavýzkum.cz / ÚPT AV ČR: kolorovaný snímek chromozomu v nativním stavu získaný pomocí nově vyvinuté pokročilé environmentální rastrovací elektronové mikroskopie.
  • Video / Audio: Český rozhlas Plus - Podcasty: Čeští vědci jako první na světě věrně zobrazili povrch chromozomu

Jako první na světě zobrazili celý chromozom v přirozeném stavu. Vědci z Ústavu přístrojové techniky AV ČR a Ústavu experimentální botaniky AV ČR věří, že jejich revoluční odhalení miniaturních výběžků s prostorově uspořádanými smyčkami vláken na povrchu chromozomu může mít využití v medicíně či zemědělství.

Vědavýzkum.cz / ÚPT AV ČR: kolorovaný snímek chromozomu v nativním stavu získaný pomocí nově vyvinuté pokročilé environmentální rastrovací elektronové mikroskopie.

Po letech bádání a pokusů světových laboratoří, jak zobrazit biologické vzorky v přirozeném stavu, přišli čeští vědci s řešením. Vylepšili metodu environmentální elektronové mikroskopie, kterou nazvali A-ESEM. Podle autora metody Viléma Neděly, vedoucího brněnského týmu Environmentální elektronové mikroskopie Ústavu přístrojové techniky AV ČR (ÚPT), tato inovace otevírá zcela nové možnosti zkoumání jak neživé, tak především živé hmoty. Metoda A-ESEM neboli pokročilá environmentální rastrovací elektronová mikroskopie (A-ESEM; Advanced Environmental Scanning Electron Microscopy) totiž umožní zkoumat prakticky všechny živé vzorky: rostlinné a částečně i živočišné buňky v přirozeném stavu, malé živé živočichy, houby, plísně, roztoče, proteiny, bakterie, a vědci se chystají i na viry. Na vývoji metody spolupracoval s Evou Tihlaříkovou.

Vědavýzkum.cz: Vilém Neděla a Eva Tihlaříková u svého A-ESEM mikroskopu.

A-ESEM je podle Viléma Neděly ze všech elektronově mikroskopických metod nejvíce univerzální, navíc ji lze použít k přípravě a dalším fyzikálně-chemickým analýzám vzorků. Je rychlejší, levnější a vhodnější pro studium dynamických změn biologických vzorků než kryo-elektronová mikroskopie, oceněná v roce 2017 Nobelovou cenou. „Tato nová metoda řeší základní problém zdánlivé neslučitelnosti elektronové mikroskopie s přítomností vody v kapalném skupenství ve vzorku. Proto je vhodná pro zobrazování živých organismů a extrémně citlivých nanostruktur a nanopovrchů ve vysokém rozlišení,“ říká Vilém Neděla.

Dosud se pro zobrazení prostorové struktury biologických i nebiologických materiálů s rozlišením až miliontiny milimetru používala primárně rastrovací elektronová mikroskopie (SEM), při které se vzorky pozorují ve vysokém vakuu. Proto musejí projít úpravami jako je např. pokovení, vysušení, chemická fixace či zmražení, jež ale mohou poškodit jejich strukturu. A to vylučuje jejich pozorování v nativním stavu, na rozdíl od environmentální elektronové mikroskopie. „Environmentální elektronová mikroskopie byla vyvinuta v 80. letech, byla však dlouho neoptimalizovaná, měla špatné rozlišení, špatný signál, šum. My jsme do přístroje provedli několik zásahů, kterými si myslím, že tuto metodu dokážeme znovuzrodit," myslí si Vilém Neděla.

„Využíváme softwary s umělou inteligencí, které poradí, jak nastavit parametry jako je například vlhkost či proudění, aby se vzorek nezničil. Využili jsme mnoha vlastních inovací a díky ultracitlivým detektorům pozorujeme vzorky ve vysokém tlaku plynu a ve vlhkosti až 100 %, tedy v enviromentálně kompatibilních podmínkách – velice šetrně, neubližujeme jim,“ popisuje Vilém Neděla.

Vědavýzkum.cz: Prototyp unikátního elektronového mikroskopu pro realizaci metody A-ESEM.

Četné výběžky s neznámou funkcí a složením

Potenciál nové metody ověřili vědci ve spolupráci s olomouckým pracovištěm Ústavu experimentální botaniky AV ČR studiem chromozomů izolovaných z ječmene.

Chromozomy, v nichž je uložena dědičná informace, v průběhu dělení buněk kondenzují v mikroskopické válečkovité útvary (typický tvar písmene X). O odhalení jejich nanostruktury se léta pokoušely vědecké týmy z celého světa, kvůli nutné přípravě vzorku do elektronového mikroskopu však zobrazili pouze artefakty. Povrchová vrstva chromozomu je totiž extrémně citlivá, takže v důsledku ošetření chemikáliemi, pokovení či jiným použitým metodám byla buď poškozena či zcela odstraněna. Vědecká komunita se tak domnívala, že chromozomy jsou hladké.

„Teprve nově vyvinutá metoda A-ESEM odhalila, že povrch kondenzovaných chromozomů je posetý četnými výběžky, smyčkami chromatinových vláken o průměrné velikosti kolem 30 nm. Takové prostorové uspořádání povrchu chromozomů nebylo dosud pozorováno. Navíc je velmi pravděpodobné, že se nám podařilo zobrazit i nepatrné, jen 12 nm velké nukleozomy, na kterých je jako na cívky navinuta molekula DNA,“ doplňuje rostlinný genetik Jaroslav Doležel, vedoucí olomouckého týmu Ústavu experimentální botaniky AV ČR.

„Chromozomy jsem izoloval pomocí průtokové cytometrie, následně jsme měli jen 4 hodiny na to, abychom vzorek transportovali z Olomouce do Brna a zobrazili ho, poté totiž už chromozom degraduje. Ve vědě je důležité mít štěstí a já jsem ho měl," říká Jaroslav Doležel, který v roce 2018 obdržel Národní cenu vlády Česká hlava.

Získané výsledky přispívají k pochopení molekulární struktury mikroskopických útvarů – chromozomů, které přenášejí dědičnou informaci z rodičů na potomstvo. Zatímco u člověka jsou jejich poruchy příčinou dědičných chorob, u zemědělských plodin vedou ke snížené plodnosti a výnosu. Odhalení povrchové struktury chromozomů poskytuje nový pohled na strukturu dědičného aparátu, umožní identifikaci poruch v jeho uspořádání a přispěje k vývoji syntetických organismů s uměle vytvořenou dědičnou informací. „Nyní musíme zjistit, jaké složení a jakou funkci přesně mají tyto povrchové výběžky v perichromozomální vrstvě, které jsme zobrazili," říká Jaroslav Doležel.

Vědavýzkum.cz: Čeští vědci jako první zobrazili povrchovou strukturu chromozomu – díky inovaci elektronové mikroskopie.

Uplatnění nové metody

Zobrazení nanorozměrných povrchových struktur vyžadovalo velmi vysoké rozlišení. Dosažitelné rozlišení A-ESEM je, při podmínkách studia chromozomů, srovnatelné s rozlišením klasického „vakuového“ rastrovacího elektronového mikroskopu (SEM) – kolem 4 nm, což může mít podle Viléma Neděly zcela zásadní vliv na vývoj světového trhu s elektronovými mikroskopy. Zprvu prý jejich výsledkům nechtěla světová komunita ani uvěřit. Pro oponenty publikace ověřovali rozlišení na nanočásticích zlata o velikosti 5 nm, vložených do tabáku.

„Možnost spojení A-ESEM s dalšími zobrazovacími technikami, včetně světelné mikroskopie, umožní vědcům zobrazování a funkční analýzu nejen chromozomů, ale i dalších biologických objektů v přirozeném stavu. Jaké praktické dopady bude případné široké nasazení nové metody A-ESEM mít, v tuto chvíli není možné ani odhadnout. V Ústavu přístrojové techniky Akademie věd ČR jsme každopádně přesvědčeni, že jde o jeden z nejdůležitějších objevů, které byly učiněny na půdě naší instituce, a je revolučním krokem vpřed pro elektronovou mikroskopii jako takovou,“ myslí si Vilém Neděla.

Na dalším rozvoji metody spolupracuje s firmou NUM solution. „Náš objev stojí na třech pilířích, pro které jsme vytvořili prototypy – chlazený držák, speciální elektronika, která tento držák ovládá, a software s umělou inteligencí. Máme také patentovaný speciální detektor. Tyto inovace představují dost zásahů do přístroje, které nejsou levné. Na další rozvoj do komerční podoby jsme obdrželi podporu PRAK od Akademie věd. Pokud budeme úspěšní, mohlo by to vyústit až do založení spin-off firmy," říká Neděla.

„Aby se tento inovovaný přístroj environmentální elektronové mikroskopie dostal na trh, je třeba spolupracovat ještě na dalších problematikách a ukázkách možného využití, o což se nyní pan Neděla snaží," říká Ilona Müllerová, místopředsedkyně Akademické rady AV ČR a bývalá ředitelka Ústavu přístrojové techniky AV ČR.

Výsledky mnohaletého výzkumu brněnských a olomouckých vědců publikoval časopis Scientific Reports, který je součástí nakladatelství vydávajícího jeden ze světově nejprestižnějších vědeckých časopisů Nature.

Vědavýzkum.cz
Logo of LinkedIn
 

Mohlo by Vás zajímat

Beer Analysis Overview

Brožury a specifikace
| 2023 | Anton Paar
Instrumentace
Hustoměry, Laboratorní přístroje
Výrobce
Anton Paar
Zaměření
Potraviny a zemědělství

Solutions for Ore Refining and Processing (Mining industry)

Brožury a specifikace
| 2022 | Anton Paar
Instrumentace
XRD, Laboratorní přístroje, Příprava vzorků, Analýza velikosti částic, Reometrie, Viskozimetry
Výrobce
Anton Paar
Zaměření
Průmysl a chemie, Životní prostředí

Transition RMID Operations Between Handheld Raman Devices

Aplikace
| 2024 | Metrohm
Instrumentace
RAMAN Spektrometrie
Výrobce
Metrohm
Zaměření

Trace metals analysis in baby food using inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS)

Aplikace
| 2024 | Thermo Fisher Scientific
Instrumentace
ICP/MS
Výrobce
Thermo Fisher Scientific
Zaměření
Potraviny a zemědělství

Evaluation of Total Organic Carbon Content of Biochar

Aplikace
| 2024 | Shimadzu
Instrumentace
TOC
Výrobce
Shimadzu
Zaměření
Životní prostředí
 

Podobné články

Příprava lipozomů s pomocí ultrazvuku: Metodika, výhody a aplikace
Článek | Produkt

Příprava lipozomů s pomocí ultrazvuku: Metodika, výhody a aplikace

Lipozomy jsou často využívány v průmyslové sféře pro své skvělé fyzikálně-chemické vlastnosti. Tento článek seznamuje s metodou tvorby lipozomů za pomocí ultrazvuku a jejich výhodami.
Pragolab
tag
share
more
20. ročník mezinárodní studentské konference „Modern Analytical Chemistry“
Článek | Nejbližší akce

20. ročník mezinárodní studentské konference „Modern Analytical Chemistry“

Na naší fakultě úspěšně proběhl již 20. ročník mezinárodní studentské konference „Modern Analytical Chemistry“.
Přírodovědecká fakulta Univerzity Karlovy
tag
share
more
Hasiči spolu s policí procvičili novou typovou činnost - Nález nelegální drogové laboratoře
Článek | Nejbližší akce

Hasiči spolu s policí procvičili novou typovou činnost - Nález nelegální drogové laboratoře

Ve dnech 17. až 19. 9. 2023 proběhl tradiční podzimní kurz pro pracovníky chemických laboratoří HZS krajů – radiační část, který se letos konal ve Výcvikovém zařízení HZS Jihomoravského kraje Tišnov.
Institut ochrany obyvatelstva
tag
share
more
Kurzy Měření a Interpretace vibračních spekter
Nejbližší akce | Článek

Kurzy Měření a Interpretace vibračních spekter

Spektroskopická společnost Jana Marka Marci s VŠCHT Praha pořá v prostorách VŠCHT Praha kurzy měření a interpretace vibračních spekter.
Spektroskopická společnost Jana Marka Marci
tag
share
more
 

Mohlo by Vás zajímat

Beer Analysis Overview

Brožury a specifikace
| 2023 | Anton Paar
Instrumentace
Hustoměry, Laboratorní přístroje
Výrobce
Anton Paar
Zaměření
Potraviny a zemědělství

Solutions for Ore Refining and Processing (Mining industry)

Brožury a specifikace
| 2022 | Anton Paar
Instrumentace
XRD, Laboratorní přístroje, Příprava vzorků, Analýza velikosti částic, Reometrie, Viskozimetry
Výrobce
Anton Paar
Zaměření
Průmysl a chemie, Životní prostředí

Transition RMID Operations Between Handheld Raman Devices

Aplikace
| 2024 | Metrohm
Instrumentace
RAMAN Spektrometrie
Výrobce
Metrohm
Zaměření

Trace metals analysis in baby food using inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS)

Aplikace
| 2024 | Thermo Fisher Scientific
Instrumentace
ICP/MS
Výrobce
Thermo Fisher Scientific
Zaměření
Potraviny a zemědělství

Evaluation of Total Organic Carbon Content of Biochar

Aplikace
| 2024 | Shimadzu
Instrumentace
TOC
Výrobce
Shimadzu
Zaměření
Životní prostředí
 

Podobné články

Příprava lipozomů s pomocí ultrazvuku: Metodika, výhody a aplikace
Článek | Produkt

Příprava lipozomů s pomocí ultrazvuku: Metodika, výhody a aplikace

Lipozomy jsou často využívány v průmyslové sféře pro své skvělé fyzikálně-chemické vlastnosti. Tento článek seznamuje s metodou tvorby lipozomů za pomocí ultrazvuku a jejich výhodami.
Pragolab
tag
share
more
20. ročník mezinárodní studentské konference „Modern Analytical Chemistry“
Článek | Nejbližší akce

20. ročník mezinárodní studentské konference „Modern Analytical Chemistry“

Na naší fakultě úspěšně proběhl již 20. ročník mezinárodní studentské konference „Modern Analytical Chemistry“.
Přírodovědecká fakulta Univerzity Karlovy
tag
share
more
Hasiči spolu s policí procvičili novou typovou činnost - Nález nelegální drogové laboratoře
Článek | Nejbližší akce

Hasiči spolu s policí procvičili novou typovou činnost - Nález nelegální drogové laboratoře

Ve dnech 17. až 19. 9. 2023 proběhl tradiční podzimní kurz pro pracovníky chemických laboratoří HZS krajů – radiační část, který se letos konal ve Výcvikovém zařízení HZS Jihomoravského kraje Tišnov.
Institut ochrany obyvatelstva
tag
share
more
Kurzy Měření a Interpretace vibračních spekter
Nejbližší akce | Článek

Kurzy Měření a Interpretace vibračních spekter

Spektroskopická společnost Jana Marka Marci s VŠCHT Praha pořá v prostorách VŠCHT Praha kurzy měření a interpretace vibračních spekter.
Spektroskopická společnost Jana Marka Marci
tag
share
more
 

Mohlo by Vás zajímat

Beer Analysis Overview

Brožury a specifikace
| 2023 | Anton Paar
Instrumentace
Hustoměry, Laboratorní přístroje
Výrobce
Anton Paar
Zaměření
Potraviny a zemědělství

Solutions for Ore Refining and Processing (Mining industry)

Brožury a specifikace
| 2022 | Anton Paar
Instrumentace
XRD, Laboratorní přístroje, Příprava vzorků, Analýza velikosti částic, Reometrie, Viskozimetry
Výrobce
Anton Paar
Zaměření
Průmysl a chemie, Životní prostředí

Transition RMID Operations Between Handheld Raman Devices

Aplikace
| 2024 | Metrohm
Instrumentace
RAMAN Spektrometrie
Výrobce
Metrohm
Zaměření

Trace metals analysis in baby food using inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS)

Aplikace
| 2024 | Thermo Fisher Scientific
Instrumentace
ICP/MS
Výrobce
Thermo Fisher Scientific
Zaměření
Potraviny a zemědělství

Evaluation of Total Organic Carbon Content of Biochar

Aplikace
| 2024 | Shimadzu
Instrumentace
TOC
Výrobce
Shimadzu
Zaměření
Životní prostředí
 

Podobné články

Příprava lipozomů s pomocí ultrazvuku: Metodika, výhody a aplikace
Článek | Produkt

Příprava lipozomů s pomocí ultrazvuku: Metodika, výhody a aplikace

Lipozomy jsou často využívány v průmyslové sféře pro své skvělé fyzikálně-chemické vlastnosti. Tento článek seznamuje s metodou tvorby lipozomů za pomocí ultrazvuku a jejich výhodami.
Pragolab
tag
share
more
20. ročník mezinárodní studentské konference „Modern Analytical Chemistry“
Článek | Nejbližší akce

20. ročník mezinárodní studentské konference „Modern Analytical Chemistry“

Na naší fakultě úspěšně proběhl již 20. ročník mezinárodní studentské konference „Modern Analytical Chemistry“.
Přírodovědecká fakulta Univerzity Karlovy
tag
share
more
Hasiči spolu s policí procvičili novou typovou činnost - Nález nelegální drogové laboratoře
Článek | Nejbližší akce

Hasiči spolu s policí procvičili novou typovou činnost - Nález nelegální drogové laboratoře

Ve dnech 17. až 19. 9. 2023 proběhl tradiční podzimní kurz pro pracovníky chemických laboratoří HZS krajů – radiační část, který se letos konal ve Výcvikovém zařízení HZS Jihomoravského kraje Tišnov.
Institut ochrany obyvatelstva
tag
share
more
Kurzy Měření a Interpretace vibračních spekter
Nejbližší akce | Článek

Kurzy Měření a Interpretace vibračních spekter

Spektroskopická společnost Jana Marka Marci s VŠCHT Praha pořá v prostorách VŠCHT Praha kurzy měření a interpretace vibračních spekter.
Spektroskopická společnost Jana Marka Marci
tag
share
more
 

Mohlo by Vás zajímat

Beer Analysis Overview

Brožury a specifikace
| 2023 | Anton Paar
Instrumentace
Hustoměry, Laboratorní přístroje
Výrobce
Anton Paar
Zaměření
Potraviny a zemědělství

Solutions for Ore Refining and Processing (Mining industry)

Brožury a specifikace
| 2022 | Anton Paar
Instrumentace
XRD, Laboratorní přístroje, Příprava vzorků, Analýza velikosti částic, Reometrie, Viskozimetry
Výrobce
Anton Paar
Zaměření
Průmysl a chemie, Životní prostředí

Transition RMID Operations Between Handheld Raman Devices

Aplikace
| 2024 | Metrohm
Instrumentace
RAMAN Spektrometrie
Výrobce
Metrohm
Zaměření

Trace metals analysis in baby food using inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS)

Aplikace
| 2024 | Thermo Fisher Scientific
Instrumentace
ICP/MS
Výrobce
Thermo Fisher Scientific
Zaměření
Potraviny a zemědělství

Evaluation of Total Organic Carbon Content of Biochar

Aplikace
| 2024 | Shimadzu
Instrumentace
TOC
Výrobce
Shimadzu
Zaměření
Životní prostředí
 

Podobné články

Příprava lipozomů s pomocí ultrazvuku: Metodika, výhody a aplikace
Článek | Produkt

Příprava lipozomů s pomocí ultrazvuku: Metodika, výhody a aplikace

Lipozomy jsou často využívány v průmyslové sféře pro své skvělé fyzikálně-chemické vlastnosti. Tento článek seznamuje s metodou tvorby lipozomů za pomocí ultrazvuku a jejich výhodami.
Pragolab
tag
share
more
20. ročník mezinárodní studentské konference „Modern Analytical Chemistry“
Článek | Nejbližší akce

20. ročník mezinárodní studentské konference „Modern Analytical Chemistry“

Na naší fakultě úspěšně proběhl již 20. ročník mezinárodní studentské konference „Modern Analytical Chemistry“.
Přírodovědecká fakulta Univerzity Karlovy
tag
share
more
Hasiči spolu s policí procvičili novou typovou činnost - Nález nelegální drogové laboratoře
Článek | Nejbližší akce

Hasiči spolu s policí procvičili novou typovou činnost - Nález nelegální drogové laboratoře

Ve dnech 17. až 19. 9. 2023 proběhl tradiční podzimní kurz pro pracovníky chemických laboratoří HZS krajů – radiační část, který se letos konal ve Výcvikovém zařízení HZS Jihomoravského kraje Tišnov.
Institut ochrany obyvatelstva
tag
share
more
Kurzy Měření a Interpretace vibračních spekter
Nejbližší akce | Článek

Kurzy Měření a Interpretace vibračních spekter

Spektroskopická společnost Jana Marka Marci s VŠCHT Praha pořá v prostorách VŠCHT Praha kurzy měření a interpretace vibračních spekter.
Spektroskopická společnost Jana Marka Marci
tag
share
more
Další projekty
GCMS
LCMS
Sledujte nás
Další informace
WebinářeO násKontaktujte násPodmínky užití
LabRulez s.r.o. Všechna práva vyhrazena. Obsah dostupný pod licencí CC BY-SA 4.0 Uveďte původ-Zachovejte licenci.