বেশ কিছু সুপার-রেজোলিউশন মাইক্রোস্কোপি টেকনিকের একটি পর্যালোচনা
প্রচলিত আলো মাইক্রোস্কোপির জন্য, আলোর বিবর্তন ইমেজিং রেজোলিউশনকে প্রায় 250 এনএম পর্যন্ত সীমাবদ্ধ করে। আজ, সুপার-রেজোলিউশন কৌশলগুলি এটিকে 10-এর বেশি ফ্যাক্টর দ্বারা উন্নত করতে পারে। এই কৌশলটি মূলত তিনটি পদ্ধতির মাধ্যমে অর্জন করা হয়: একক-অণু স্থানীয়করণ মাইক্রোস্কোপি, ফটোসেন্সিটিভ লোকালাইজেশন মাইক্রোস্কোপি (PALM) এবং স্টোকাস্টিক অপটিক্যাল পুনর্গঠন মাইক্রোস্কোপি (STORM); কাঠামোগত আলোকসজ্জা মাইক্রোস্কোপি (সিম); এবং উদ্দীপিত নির্গমন হ্রাস মাইক্রোস্কোপি (STED)। সুপার-রেজোলিউশন প্রযুক্তি কীভাবে চয়ন করবেন তা প্রত্যেকেরই চিন্তার বিষয়। "দুর্ভাগ্যবশত, কোন পদ্ধতি ব্যবহার করতে হবে তা নির্ধারণ করার জন্য কোন সহজ নীতি নেই," বলেছেন ম্যাথিউ স্ট্র্যাসি, যুক্তরাজ্যের অক্সফোর্ড বিশ্ববিদ্যালয়ের পোস্টডক্টরাল গবেষক। "প্রত্যেকটির নিজস্ব সুবিধা এবং অসুবিধা রয়েছে।" বিজ্ঞানীরা অবশ্যই একটি নির্দিষ্ট প্রকল্পের জন্য সঠিক পদ্ধতিটি কীভাবে চয়ন করবেন তা খুঁজে বের করছেন। "বায়োইমেজিংয়ের প্রেক্ষাপটে, বিবেচনা করার মূল কারণগুলির মধ্যে রয়েছে: স্থানিক এবং অস্থায়ী রেজোলিউশন, ফটোডামেজের সংবেদনশীলতা, লেবেল করার ক্ষমতা, নমুনার বেধ এবং পটভূমি প্রতিপ্রভা বা সেল অটোলগাস ফ্লুরোসেন্স।" এটি কিভাবে কাজ করে বিভিন্ন সুপার-রেজোলিউশন মাইক্রোস্কোপ বিভিন্ন উপায়ে কাজ করে। PALM এবং STORM-এর ক্ষেত্রে, ফ্লুরোসেন্ট মার্কারগুলির একটি ছোট ভগ্নাংশ একটি নির্দিষ্ট মুহুর্তে উত্তেজিত বা ফটোঅ্যাক্টিভেটেড হয়, উচ্চ নির্ভুলতার সাথে তাদের স্বাধীন স্থানীয়করণ সক্ষম করে। সমস্ত ফ্লুরোসেন্ট লেবেলগুলির সাথে এই প্রক্রিয়াটির মধ্য দিয়ে যাওয়ার ফলে একটি সম্পূর্ণ সুপার-রেজোলিউশন চিত্র তৈরি হয়৷ স্টেফান হেল, রসায়নে 2014 সালের নোবেল পুরস্কার বিজয়ীদের একজন এবং ম্যাক্স প্ল্যাঙ্ক ইনস্টিটিউট অফ বায়োফিজিক্যাল কেমিস্ট্রির পরিচালক বলেছেন: "পাম/স্টরম সিস্টেম সেট আপ করা তুলনামূলকভাবে সহজ, কিন্তু এটি প্রয়োগ করা কঠিন, কারণ ফ্লুরোসেন্ট গোষ্ঠীর অবশ্যই ফটোঅ্যাক্টিভেশন ক্ষমতা থাকতে হবে। সীমাবদ্ধতা হল তাদের একটি কোষের প্রেক্ষাপটে একটি একক ফ্লুরোসেন্ট অণু সনাক্ত করতে হবে এবং STED এর চেয়ে কম নির্ভরযোগ্য।" STED ফ্লুরোফোরকে উত্তেজিত করার জন্য একটি লেজার পালস এবং ফ্লুরোফোর নিভানোর জন্য একটি রিং-আকৃতির লেজার ব্যবহার করে, সুপার-রেজোলিউশনের জন্য শুধুমাত্র মধ্যবর্তী ন্যানোমিটার-আকারের ফ্লুরোসেন্স রেখে যায়। সম্পূর্ণ নমুনা স্ক্যান করলে একটি চিত্র তৈরি হয়। "STED এর সুবিধা হল এটি একটি পুশ-বোতাম প্রযুক্তি," হেল ব্যাখ্যা করেছেন। "এটি একটি স্ট্যান্ডার্ড কনফোকাল ফ্লুরোসেন্স মাইক্রোস্কোপের মতো কাজ করে।" এটি ফ্লুরোফোর যেমন সবুজ বা হলুদ ফ্লুরোসেন্ট প্রোটিন এবং রোডামাইন থেকে প্রাপ্ত রঞ্জক ব্যবহার করে জীবন্ত কোষের চিত্রও তৈরি করতে পারে। প্যারামেট্রিক তুলনা যদিও সমস্ত সুপার-রেজোলিউশন কৌশল রেজোলিউশনের দিক থেকে প্রচলিত আলো মাইক্রোস্কোপিকে ছাড়িয়ে যায়, তারা একে অপরের থেকে আলাদা। সিম প্রায় 100 এনএম রেজোলিউশনকে প্রায় দ্বিগুণ করে। PALM এবং STORM 15 nm লক্ষ্য সমাধান করতে পারে। হেল অনুসারে, STED জীবিত কোষে 30 nm এবং স্থির কোষগুলিতে 15 nm একটি স্থানিক রেজোলিউশন প্রদান করে। যখন নির্দিষ্ট অ্যাপ্লিকেশনের কথা আসে, তখন আমাদের অবশ্যই সংকেত-থেকে-শব্দ অনুপাত বিবেচনা করতে হবে। কিছু ক্ষেত্রে, কম রেজোলিউশন কিন্তু উচ্চ SNR এর বিপরীতে একটি ভাল ছবি হতে পারে (উচ্চ রেজোলিউশন কিন্তু কম SNR)। ইমেজ অধিগ্রহণের গতিও খুব গুরুত্বপূর্ণ, বিশেষ করে জীবিত কোষের জন্য। "সমস্ত সুপার-রেজোলিউশন কৌশলগুলি প্রচলিত ফ্লুরোসেন্স ইমেজিং কৌশলগুলির চেয়ে ধীর," স্ট্রাসি বলেছেন। "PALM/STORM হল সবচেয়ে ধীর, একটি একক ছবি পেতে এর হাজার হাজার ফ্রেমের প্রয়োজন, SIM-এর জন্য কয়েক ডজন ফ্রেমের প্রয়োজন, এবং STED হল একটি স্ক্যানিং প্রযুক্তি, তাই অধিগ্রহণের গতি দৃশ্যের ক্ষেত্রের আকারের উপর নির্ভর করে।" জীবিত কোষ বা স্থির ইমেজিং কোষ ছাড়াও, কিছু বিজ্ঞানীও বুঝতে চান কিভাবে বস্তু নড়াচড়া করে। স্ট্রেসি শুধুমাত্র স্থির চিত্র নয়, জীবন্ত কোষে জৈবিক সিস্টেমের গতিশীলতা বুঝতে আগ্রহী। তিনি জীবন্ত কোষে গতিশীলতা বিশ্লেষণ করতে একক কণা ট্র্যাকিংয়ের সাথে PALM কে একত্রিত করেন। এইভাবে, তিনি তাদের কার্য সম্পাদন করার সাথে সাথে মার্কার অণুগুলিকে সরাসরি ট্র্যাক করতে পারেন। যাইহোক, তিনি বিশ্বাস করেন যে সিম আণবিক স্তরে এই গতিশীল প্রক্রিয়াগুলি অধ্যয়নের জন্য উপযুক্ত নয়, তবে এটির দ্রুত অধিগ্রহণের গতির কারণে এটি সম্পূর্ণ ক্রোমোজোমের মতো বৃহত্তর কাঠামোর গতিবিদ্যা পর্যবেক্ষণের জন্য বিশেষভাবে উপযুক্ত। সর্বশেষ ফলাফল 2017 সালে, নরকের দল বিজ্ঞানে MINFLUX সুপার-রেজোলিউশন মাইক্রোস্কোপ রিপোর্ট করেছে। হেল অনুসারে, এই সুপার-রেজোলিউশন পদ্ধতিটি প্রথমবারের জন্য 1 এনএম এর একটি স্থানিক রেজোলিউশন অর্জন করে। উপরন্তু, এটি অন্যান্য পদ্ধতির তুলনায় অন্তত 100 গুণ দ্রুত জীবিত কোষে পৃথক অণু ট্র্যাক করতে পারে। অন্যান্য বিজ্ঞানীরাও MINFLUX মাইক্রোস্কোপের কথা উচ্চারণ করেছেন। "নতুন অ্যাপ্লিকেশন এবং পদ্ধতিগুলি ক্রমাগত বিকাশ করা হচ্ছে, তবে দুটি অগ্রগতি আমার কাছে দাঁড়িয়েছে," শেচম্যান বলেছেন। একটি হল MINFLUX. "এটি খুব সুনির্দিষ্ট আণবিক অবস্থান পেতে একটি বুদ্ধিমান পদ্ধতি ব্যবহার করে।" দ্বিতীয় উত্তেজনাপূর্ণ উন্নয়ন সম্পর্কে, Shechtman স্ট্যানফোর্ড বিশ্ববিদ্যালয়ে WE Moerner এবং তার সহকর্মীদের উল্লেখ করেছেন। মোয়ার্নার রসায়নে 2014 সালের নোবেল পুরস্কারের প্রাপকও ছিলেন। বিজয়ীদের একজন। ফ্লুরোসেন্ট একক অণুর অ্যানিসোট্রপিক বিচ্ছুরণের কারণে ইমেজিং রেজোলিউশনের সীমাবদ্ধতা মোকাবেলা করার জন্য, বিজ্ঞানীরা অণুগুলির অভিযোজন এবং অবস্থান নির্ধারণের জন্য বিভিন্ন উত্তেজনা পোলারাইজেশন ব্যবহার করেছিলেন। উপরন্তু, তারা সূক্ষ্ম ছাত্র পৃষ্ঠতল উন্নত করেছে। এই কৌশলগুলি কাঠামো স্থানীয়করণের ক্ষমতা উন্নত করে। ফ্লুরোসেন্ট লেবেল সম্পর্কে অনেক সুপার-রেজোলিউশন অ্যাপ্লিকেশনে, লেবেল সত্যিই গুরুত্বপূর্ণ। কিছু কোম্পানি আছে যারা সংশ্লিষ্ট পণ্য সরবরাহ করে। উদাহরণস্বরূপ, জার্মানির Miltenyi সুপার-রেজোলিউশন মাইক্রোস্কোপি রঞ্জকগুলির জন্য কাস্টম অ্যান্টিবডি সংযোজন পরিষেবা প্রদানের জন্য স্টেফান হেল দ্বারা প্রতিষ্ঠিত একটি কোম্পানি অ্যাবেরিয়রের সাথে যৌথভাবে কাজ করেছে। অন্যান্য কোম্পানির একটি সংখ্যাও মিলিত মার্কার অফার. "আমাদের ন্যানো-বুস্টারগুলি খুব ছোট, মাত্র 1.5 kDa, এবং অত্যন্ত নির্দিষ্ট," ChromoTek-এর মার্কেটিং অফিসার ক্রিস্টোফ একার্ট বলেছেন৷ এই প্রোটিনগুলি সবুজ এবং লাল ফ্লুরোসেন্ট প্রোটিন (GFP এবং RFP) আবদ্ধ করে। এগুলি আলপাকা অ্যান্টিবডি টুকরো থেকে উদ্ভূত হয়, যা VHH বা ন্যানোবডি নামে পরিচিত, চমৎকার বাঁধাই বৈশিষ্ট্য এবং ব্যাচ-টু-ব্যাচ বৈচিত্র ছাড়াই স্থিতিশীল গুণমান। এই মার্কারগুলি SIM, PALM, STORM এবং STED সহ বিভিন্ন সুপার-রেজোলিউশন কৌশলগুলির জন্য উপযুক্ত৷ Ai-Hui Tang, মেরিল্যান্ড স্কুল অফ মেডিসিন বিশ্ববিদ্যালয়ের একজন সহকারী অধ্যাপক, এবং সহকর্মীরা স্নায়ুতন্ত্রে তথ্য প্রচার অন্বেষণ করতে ChromoTek-এর GFP-বুস্টার এবং STORM ব্যবহার করেছেন৷ তারা আণবিক ন্যানোক্লাস্টার খুঁজে পেয়েছে, যাকে ন্যানোকলাম বলা হয়, প্রিসিন্যাপটিক এবং পোস্টসিনাপটিক নিউরনে। বিজ্ঞানীরা বিশ্বাস করেন যে এই কাঠামোটি দেখায় যে কেন্দ্রীয় স্নায়ুতন্ত্র সিন্যাপটিক দক্ষতা বজায় রাখতে এবং নিয়ন্ত্রণ করতে সহজ নীতিগুলি নিয়োগ করে। সুপার-রেজোলিউশন ইমেজিংয়ের বিভিন্ন সংস্করণ এবং ক্রমবর্ধমান সংখ্যক পদ্ধতি বিজ্ঞানীদের জৈবিক রহস্যের আরও গভীরে নিয়ে যাচ্ছে। দৃশ্যমান আলোর বিচ্ছুরণ সীমা ভেঙ্গে, জীববিজ্ঞানীরা এমনকি কোষের ক্রিয়াগুলিকে "ঘনিষ্ঠভাবে নিরীক্ষণ" করতে পারেন।
