উচ্চ তাপমাত্রায় জীবন লেজার-হিটেড সোনার ন্যানো পার্টিকেল সহ ভিট্রোতে পরিলক্ষিত হয়

Nature.com পরিদর্শন করার জন্য আপনাকে ধন্যবাদ. আপনি যে ব্রাউজার সংস্করণটি ব্যবহার করছেন তাতে সীমিত CSS সমর্থন রয়েছে৷ সেরা অভিজ্ঞতার জন্য, আমরা আপনাকে একটি আপডেট করা ব্রাউজার ব্যবহার করার পরামর্শ দিই (অথবা ইন্টারনেট এক্সপ্লোরারে সামঞ্জস্য মোড অক্ষম করুন)৷ ইতিমধ্যে, অব্যাহত সমর্থন নিশ্চিত করতে, আমরা স্টাইল এবং জাভাস্ক্রিপ্ট ছাড়াই সাইটটিকে রেন্ডার করব।
থার্মোফাইলস হল অণুজীব যা উচ্চ তাপমাত্রায় উন্নতি লাভ করে। এগুলি অধ্যয়ন করা জীবন কীভাবে চরম অবস্থার সাথে খাপ খায় সে সম্পর্কে মূল্যবান তথ্য সরবরাহ করতে পারে। যাইহোক, প্রচলিত অপটিক্যাল মাইক্রোস্কোপ দিয়ে উচ্চ তাপমাত্রার অবস্থা অর্জন করা কঠিন। স্থানীয় প্রতিরোধী বৈদ্যুতিক উত্তাপের উপর ভিত্তি করে বেশ কয়েকটি বাড়িতে তৈরি সমাধান প্রস্তাব করা হয়েছে, কিন্তু কোন সহজ বাণিজ্যিক সমাধান নেই। এই কাগজে, আমরা ব্যবহারকারীর পরিবেশকে মৃদু রেখে থার্মোফাইল অধ্যয়নের জন্য উচ্চ তাপমাত্রা প্রদানের জন্য মাইক্রোস্কোপের দৃশ্যের ক্ষেত্রে মাইক্রোস্কেল লেজার গরম করার ধারণাটি প্রবর্তন করি। মাঝারি লেজারের তীব্রতায় মাইক্রোস্কেল হিটিং একটি বায়োকম্প্যাটিবল এবং দক্ষ আলো শোষক হিসাবে সোনার ন্যানো পার্টিকেল লেপা সাবস্ট্রেট ব্যবহার করে অর্জন করা যেতে পারে। মাইক্রোস্কেল তরল সংবহন, কোষ ধারণ এবং কেন্দ্রাতিগ থার্মোফোরটিক গতির সম্ভাব্য প্রভাব আলোচনা করা হয়েছে। পদ্ধতিটি দুটি প্রজাতির মধ্যে প্রদর্শিত হয়েছে: (i) জিওব্যাসিলাস স্টিরোথার্মোফিলাস, একটি সক্রিয় থার্মোফিলিক ব্যাকটেরিয়া যা প্রায় 65 ডিগ্রি সেলসিয়াস তাপমাত্রায় পুনরুত্পাদন করে, যা আমরা মাইক্রোস্কেল গরমের অধীনে অঙ্কুরিত, বৃদ্ধি এবং সাঁতার কাটতে দেখেছি; (ii) Thiobacillus sp., একটি সর্বোত্তম হাইপারথার্মোফিলিক আর্কিয়া। 80 ডিগ্রি সেলসিয়াসে। এই কাজটি আধুনিক এবং সাশ্রয়ী মূল্যের মাইক্রোস্কোপি সরঞ্জাম ব্যবহার করে থার্মোফিলিক অণুজীবের সহজ এবং নিরাপদ পর্যবেক্ষণের পথ তৈরি করে।
বিলিয়ন বছর ধরে, পৃথিবীতে জীবন বিস্তৃত পরিবেশগত অবস্থার সাথে খাপ খাইয়ে নিতে বিকশিত হয়েছে যা কখনও কখনও আমাদের মানব দৃষ্টিকোণ থেকে চরম বলে বিবেচিত হয়। বিশেষ করে, থার্মোফাইলস নামক কিছু থার্মোফিলিক অণুজীব (ব্যাকটেরিয়া, আর্কিয়া, ছত্রাক) তাপমাত্রার পরিসরে 45°C থেকে 122°C1, 2, 3, 4 পর্যন্ত বৃদ্ধি পায়। থার্মোফাইলরা বিভিন্ন বাস্তুতন্ত্রে বাস করে, যেমন গভীর সমুদ্রের হাইড্রোথার্মাল ভেন্ট, গরম স্প্রিং বা আগ্নেয়গিরির এলাকা। তাদের গবেষণা অন্তত দুটি কারণে গত কয়েক দশক ধরে অনেক আগ্রহ তৈরি করেছে। প্রথমত, আমরা তাদের কাছ থেকে শিখতে পারি, উদাহরণস্বরূপ, কীভাবে থার্মোফাইলস 5, 6, এনজাইম 7, 8 এবং ঝিল্লি 9 এত উচ্চ তাপমাত্রায় স্থিতিশীল থাকে, বা কীভাবে থার্মোফাইলস চরম মাত্রার বিকিরণ 10 সহ্য করতে পারে। দ্বিতীয়ত, এগুলো হল অনেক গুরুত্বপূর্ণ জৈবপ্রযুক্তিগত প্রয়োগের ভিত্তি ১,১১,১২ যেমন জ্বালানী উৎপাদন ১৩,১৪,১৫,১৬, রাসায়নিক সংশ্লেষণ (ডাইহাইড্রো, অ্যালকোহল, মিথেন, অ্যামিনো অ্যাসিড ইত্যাদি)১৭, বায়োমাইনিং ১৮ এবং থার্মোস্টেবল বায়োক্যাটালিস্ট ৭,১১, 13. বিশেষ করে, বর্তমানে সুপরিচিত পলিমারেজ চেইন রিঅ্যাকশন (PCR)19-এর মধ্যে থার্মোফিলিক ব্যাকটেরিয়া থার্মাস অ্যাকুয়াটিকাস থেকে বিচ্ছিন্ন একটি এনজাইম (Taq পলিমারেজ) জড়িত, যেটি প্রথম আবিষ্কৃত থার্মোফাইলগুলির মধ্যে একটি।
যাইহোক, থার্মোফাইলস অধ্যয়ন একটি সহজ কাজ নয় এবং কোন জৈবিক পরীক্ষাগারে উন্নত করা যাবে না। বিশেষ করে, জীবন্ত থার্মোফাইলগুলিকে কোনো স্ট্যান্ডার্ড লাইট মাইক্রোস্কোপ দিয়ে ভিট্রোতে দেখা যায় না, এমনকি বাণিজ্যিকভাবে উপলব্ধ হিটিং চেম্বারগুলির সাথেও, সাধারণত 40 ডিগ্রি সেলসিয়াস তাপমাত্রার জন্য রেট করা হয়। 1990 এর দশক থেকে, শুধুমাত্র কয়েকটি গবেষণা গোষ্ঠী উচ্চ-তাপমাত্রা মাইক্রোস্কোপি (HTM) সিস্টেমের প্রবর্তনের জন্য নিজেদেরকে উৎসর্গ করেছে। 1994 সালে Glukh et al. হিটিং/কুলিং চেম্বারটি একটি পেল্টিয়ার সেল ব্যবহারের উপর ভিত্তি করে কল্পনা করা হয়েছিল যা আয়তক্ষেত্রাকার কৈশিকগুলির তাপমাত্রা নিয়ন্ত্রণ করে অ্যানেরোবিসিটি 20 বজায় রাখার জন্য। যন্ত্রটিকে 2 °C/s হারে 100 °C পর্যন্ত উত্তপ্ত করা যেতে পারে, যা লেখকদের হাইপারথার্মোফিলিক ব্যাকটেরিয়াম Thermotoga maritima21 এর গতিশীলতা অধ্যয়ন করতে দেয়। 1999 সালে হর্ন এট আল। কোষ বিভাজন/সংযোগ অধ্যয়নের জন্য বাণিজ্যিক মাইক্রোস্কোপির জন্য উপযুক্ত উত্তপ্ত কৈশিকগুলির ব্যবহারের উপর ভিত্তি করে একটি খুব অনুরূপ ডিভাইস তৈরি করা হয়েছে। দীর্ঘ সময়ের আপেক্ষিক নিষ্ক্রিয়তার পর, কার্যকর এইচটিএম-এর অনুসন্ধান 2012 সালে পুনরায় শুরু হয়, বিশেষ করে উইর্থ গ্রুপের একটি সিরিজের কাগজপত্রের সাথে যা হর্ন এট আল দ্বারা উদ্ভাবিত একটি ডিভাইস ব্যবহার করেছিল। পনেরো বছর আগে, হাইপারথার্মোফাইলস সহ প্রচুর সংখ্যক আর্কিয়ার গতিশীলতা 100 ডিগ্রি সেলসিয়াস তাপমাত্রায় উত্তপ্ত কৈশিক 23,24 ব্যবহার করে অধ্যয়ন করা হয়েছিল। তারা দ্রুত উত্তাপ (সেট তাপমাত্রায় পৌঁছাতে 35 মিনিটের পরিবর্তে বেশ কয়েক মিনিট) এবং মাঝারি জুড়ে 2 সেন্টিমিটারের বেশি একটি রৈখিক তাপমাত্রা গ্রেডিয়েন্ট অর্জন করতে মূল মাইক্রোস্কোপটিকেও পরিবর্তন করেছে। এই তাপমাত্রা গ্রেডিয়েন্ট শেপিং ডিভাইস (TGFD) জৈবিকভাবে প্রাসঙ্গিক দূরত্ব 24, 25 এ তাপমাত্রা গ্রেডিয়েন্টের মধ্যে অনেক থার্মোফাইলের গতিশীলতা অধ্যয়ন করতে ব্যবহৃত হয়েছে।
বদ্ধ কৈশিকগুলিকে গরম করা লাইভ থার্মোফাইলগুলি পর্যবেক্ষণ করার একমাত্র উপায় নয়। 2012 সালে, কুয়াবারা এট আল। ঘরে তৈরি ডিসপোজেবল পাইরেক্স চেম্বারগুলি তাপ-প্রতিরোধী আঠালো (সুপার এক্স 2; সিমেডিন, জাপান) দিয়ে সিল করা হয়েছিল। নমুনাগুলি একটি বাণিজ্যিকভাবে উপলব্ধ স্বচ্ছ গরম করার প্লেটে (মাইক্রো হিট প্লেট, কিটাজাটো কর্পোরেশন, জাপান) স্থাপন করা হয়েছিল যা 110 ডিগ্রি সেলসিয়াস পর্যন্ত গরম করতে সক্ষম, কিন্তু মূলত বায়োইমেজিংয়ের উদ্দেশ্যে নয়। লেখকরা 65 ডিগ্রি সেলসিয়াসে অ্যানেরোবিক থার্মোফিলিক ব্যাকটেরিয়া (থার্মোসিফো গ্লোবিফরম্যানস, দ্বিগুণ সময় 24 মিনিট) এর দক্ষ বিভাজন পর্যবেক্ষণ করেছেন। 2020 সালে, পুলশেন এট আল। বাণিজ্যিক ধাতব থালা - বাসন (অ্যাটোফ্লোরটিএম, থার্মোফিশার) এর দক্ষ গরম করার দুটি বাড়িতে তৈরি গরম করার উপাদান ব্যবহার করে প্রদর্শিত হয়েছিল: একটি ঢাকনা এবং একটি মঞ্চ (পিসিআর মেশিন-অনুপ্রাণিত কনফিগারেশন)। এই সংযোগের ফলে একটি অভিন্ন তরল তাপমাত্রা হয় এবং ঢাকনার নীচে বাষ্পীভবন এবং ঘনীভবন প্রতিরোধ করে। একটি ও-রিং ব্যবহার পরিবেশের সাথে গ্যাস বিনিময় এড়ায়। সালফোস্কোপ নামক এই HTM, 75°C27-এ সালফোলোবাস অ্যাসিডোক্যালডারিয়াসকে চিত্রিত করতে ব্যবহৃত হয়েছিল।
এই সমস্ত সিস্টেমের একটি স্বীকৃত সীমাবদ্ধতা ছিল বায়ু উদ্দেশ্য ব্যবহারে সীমাবদ্ধতা, যেকোনও তেল নিমজ্জন এই ধরনের উচ্চ তাপমাত্রার জন্য এবং> 1-মিমি পুরু স্বচ্ছ নমুনার মাধ্যমে ইমেজ করার জন্য অনুপযুক্ত। এই সমস্ত সিস্টেমের একটি স্বীকৃত সীমাবদ্ধতা ছিল বায়ু উদ্দেশ্য ব্যবহারে সীমাবদ্ধতা, যেকোনও তেল নিমজ্জন এই ধরনের উচ্চ তাপমাত্রার জন্য এবং> 1-মিমি পুরু স্বচ্ছ নমুনার মাধ্যমে ইমেজ করার জন্য অনুপযুক্ত। Общепризнанным недостатком всех этих систем было ограничение на использование воздушных объективов, поскольбективов в масло не подходило для такой высокой температуры и для визуализации через прозрачные образцы толщиной > 1 এই সমস্ত সিস্টেমগুলির একটি স্বীকৃত ত্রুটি ছিল বায়ু উদ্দেশ্যগুলির ব্যবহারের সীমাবদ্ধতা, যেহেতু কোনও তেল নিমজ্জন এত উচ্চ তাপমাত্রার জন্য এবং 1 মিমি পুরু স্বচ্ছ নমুনার মাধ্যমে দৃশ্যায়নের জন্য উপযুক্ত ছিল না।所有这些系统的一个公认限制是限制使用空气物镜,任何油浸都不适合这样頌厚的透明样品成像. এই সমস্ত সিস্টেমের একটি স্বীকৃত সীমাবদ্ধতা হল একটি বায়ু-নিবেশিত আয়না ব্যবহার করার সীমাবদ্ধতা, কারণ এই ধরনের উচ্চ তাপমাত্রায় 1 মিমি পুরু> স্বচ্ছ নমুনাগুলি ইমেজ করার জন্য কোনও তেল নিমজ্জন অনুপযুক্ত। Общепризнанным недостатком всех этих систем является ограниченное использование воздушных объективов, любовективов сло непригодно для таких высоких температур и визуализации через прозрачные образцы толщиной >1 মিমি। এই সমস্ত সিস্টেমের একটি স্বীকৃত ত্রুটি হল এয়ার লেন্সের সীমিত ব্যবহার, যেকোনও তেল নিমজ্জন এই ধরনের উচ্চ তাপমাত্রার জন্য অনুপযুক্ত এবং স্বচ্ছ নমুনা> 1 মিমি পুরু ভিজ্যুয়ালাইজেশনের মাধ্যমে।অতি সম্প্রতি, এই সীমাবদ্ধতা চার্লস-অরজ্যাগ এট আল দ্বারা প্রত্যাহার করা হয়েছিল। 28, যিনি এমন একটি ডিভাইস তৈরি করেছিলেন যা আর আগ্রহের সিস্টেমের চারপাশে তাপ সরবরাহ করে না, বরং কভার গ্লাসের ভিতরে, আইটিও (ইন্ডিয়াম-টিন অক্সাইড) দ্বারা তৈরি একটি প্রতিরোধকের একটি পাতলা স্বচ্ছ স্তর দিয়ে আবৃত। স্বচ্ছ স্তরের মধ্য দিয়ে বৈদ্যুতিক প্রবাহের মাধ্যমে ঢাকনাকে 75 ডিগ্রি সেলসিয়াস পর্যন্ত উত্তপ্ত করা যায়। যাইহোক, লেখককে অবশ্যই লেন্সটিকে উদ্দেশ্য অনুযায়ী গরম করতে হবে, তবে 65 ডিগ্রি সেলসিয়াসের বেশি নয়, যাতে এটি ক্ষতিগ্রস্ত না হয়।
এই কাজগুলি দেখায় যে দক্ষ উচ্চ-তাপমাত্রার অপটিক্যাল মাইক্রোস্কোপির বিকাশ ব্যাপকভাবে গৃহীত হয়নি, প্রায়শই বাড়িতে তৈরি সরঞ্জামের প্রয়োজন হয় এবং প্রায়শই স্থানিক রেজোলিউশনের ব্যয়ে অর্জন করা হয়, যা একটি গুরুতর অসুবিধা এই কারণে যে থার্মোফিলিক অণুজীবগুলি কয়েকটির চেয়ে বড় নয়। মাইক্রোমিটার এইচটিএম-এর তিনটি অন্তর্নিহিত সমস্যা সমাধানের চাবিকাঠি হল হিটিং ভলিউম হ্রাস করা: দুর্বল স্থানিক রেজোলিউশন, সিস্টেম গরম হয়ে গেলে উচ্চ তাপীয় জড়তা, এবং চরম তাপমাত্রায় পার্শ্ববর্তী উপাদানগুলি (নিমজ্জন তেল, উদ্দেশ্যমূলক লেন্স... বা ব্যবহারকারীর হাত) ক্ষতিকারক গরম করা। )
এই কাগজে, আমরা থার্মোফাইল পর্যবেক্ষণের জন্য একটি এইচটিএম প্রবর্তন করি যা প্রতিরোধী উত্তাপের উপর ভিত্তি করে নয়। পরিবর্তে, আমরা একটি আলো-শোষণকারী সাবস্ট্রেটের লেজার বিকিরণ দ্বারা মাইক্রোস্কোপের দৃশ্যের ক্ষেত্রের একটি সীমিত অঞ্চলের মধ্যে স্থানীয়ভাবে উত্তাপ অর্জন করেছি। তাপমাত্রা বন্টন পরিমাণগত ফেজ মাইক্রোস্কোপি (QPM) ব্যবহার করে কল্পনা করা হয়েছিল। এই পদ্ধতির কার্যকারিতা জিওব্যাসিলাস স্টিরোথার্মোফিলাস দ্বারা প্রদর্শিত হয়, একটি গতিশীল থার্মোফিলিক ব্যাকটেরিয়া যা প্রায় 65 ডিগ্রি সেলসিয়াস তাপমাত্রায় পুনরুত্পাদন করে এবং অল্প দ্বিগুণ সময় (প্রায় 20 মিনিট) এবং সালফোলোবাস শিবাটে, একটি হাইপারথার্মোফিল যা সর্বোত্তমভাবে বৃদ্ধি পায় (80 ডিগ্রি সেলসিয়াস) ব্যাখ্যা করতে তাপমাত্রার একটি ফাংশন হিসাবে স্বাভাবিক প্রতিলিপি হার এবং সাঁতার পরিলক্ষিত হয়। এই লেজার এইচটিএম (এলএ-এইচটিএম) কভারস্লিপের পুরুত্ব বা উদ্দেশ্যের প্রকৃতি (বায়ু বা তেল নিমজ্জন) দ্বারা সীমাবদ্ধ নয়। এটি বাজারের যেকোনো উচ্চ রেজোলিউশন লেন্স ব্যবহার করার অনুমতি দেয়। তাপীয় জড়তার (মিলিসেকেন্ড স্কেলে তাত্ক্ষণিক গরম করার) কারণে এটি ধীরগতিতে উত্তাপে ভুগে না এবং শুধুমাত্র বাণিজ্যিকভাবে উপলব্ধ উপাদান ব্যবহার করে। শুধুমাত্র নতুন নিরাপত্তা উদ্বেগগুলি ডিভাইসের ভিতরে শক্তিশালী লেজার বিমের (সাধারণত 100 মেগাওয়াট পর্যন্ত) উপস্থিতি এবং সম্ভবত চোখের মাধ্যমে, যার জন্য সুরক্ষামূলক চশমা প্রয়োজন।
এলএ-এইচটিএম-এর নীতি হল মাইক্রোস্কোপের দৃশ্যের ক্ষেত্রের মধ্যে স্থানীয়ভাবে নমুনা গরম করার জন্য একটি লেজার ব্যবহার করা (চিত্র 1a)। এটি করার জন্য, নমুনা অবশ্যই হালকা-শোষণকারী হতে হবে। একটি যুক্তিসঙ্গত লেজার শক্তি (100 মেগাওয়াটের কম) ব্যবহার করার জন্য, আমরা তরল মাধ্যম দ্বারা আলোর শোষণের উপর নির্ভর করিনি, তবে কৃত্রিমভাবে সোনার ন্যানো পার্টিকেল (চিত্র 1c) দিয়ে সাবস্ট্রেটের প্রলেপ দিয়ে নমুনার শোষণ বাড়িয়েছি। বায়োমেডিসিন, ন্যানোকেমিস্ট্রি বা সূর্যালোক সংগ্রহ 29,30,31-এ প্রত্যাশিত প্রয়োগ সহ তাপীয় প্লাজমোনিক্সের ক্ষেত্রে আলোর সাথে সোনার ন্যানো পার্টিকেলগুলিকে উত্তপ্ত করা মৌলিক গুরুত্বপূর্ণ। বিগত কয়েক বছর ধরে, আমরা পদার্থবিদ্যা, রসায়ন এবং জীববিদ্যায় তাপীয় প্লাজমা অ্যাপ্লিকেশন সম্পর্কিত বেশ কয়েকটি গবেষণায় এই LA-HTM ব্যবহার করেছি। এই পদ্ধতির প্রধান অসুবিধা হল চূড়ান্ত তাপমাত্রা প্রোফাইল প্রদর্শন করা, যেহেতু উচ্চ তাপমাত্রা নমুনার মধ্যে একটি মাইক্রোস্কেল অঞ্চলে সীমাবদ্ধ। আমরা দেখিয়েছি যে তাপমাত্রা ম্যাপিং চার-তরঙ্গদৈর্ঘ্যের ট্রান্সভার্স শিয়ার ইন্টারফেরোমিটারের সাহায্যে অর্জন করা যেতে পারে, একটি সহজ, উচ্চ-রেজোলিউশন, এবং দ্বি-মাত্রিক ডিফ্র্যাকশন গ্রেটিং (যা ক্রস গ্রেটিং নামেও পরিচিত) ব্যবহারের উপর ভিত্তি করে পরিমাণগত ফেজ মাইক্রোস্কোপির অত্যন্ত সংবেদনশীল পদ্ধতি। 33,34,35,36। ক্রসড গ্রেটিং ওয়েভফ্রন্ট মাইক্রোস্কোপি (সিজিএম) এর উপর ভিত্তি করে এই তাপীয় মাইক্রোস্কোপি কৌশলটির নির্ভরযোগ্যতা গত দশকে প্রকাশিত এক ডজন গবেষণাপত্রে প্রদর্শিত হয়েছে 37,38,39,40,41,42,43।
সমান্তরাল লেজার হিটিং, শেপিং এবং তাপমাত্রা মাইক্রোস্কোপ স্থাপনের পরিকল্পনা। b নমুনা জ্যামিতি যা একটি AttofluorTM চেম্বার সমন্বিত একটি কভারস্লিপ সমন্বিত সোনার ন্যানো পার্টিকেল দিয়ে লেপা। গ নমুনাটি ঘনিষ্ঠভাবে দেখুন (স্কেল করার জন্য নয়)। d ইউনিফর্ম লেজার বিম প্রোফাইল এবং (ই) সোনার ন্যানো পার্টিকেলগুলির নমুনা সমতলে অনুকরণকৃত পরবর্তী তাপমাত্রা বন্টনকে প্রতিনিধিত্ব করে। f হল একটি বৃত্তাকার লেজার রশ্মি প্রোফাইল যা (g) এ দেখানো ফলাফলের তাপমাত্রা বন্টনের সিমুলেশনে দেখানো হিসাবে একটি অভিন্ন তাপমাত্রা তৈরি করার জন্য উপযুক্ত। স্কেল বার: 30 µm।
বিশেষ করে, আমরা সম্প্রতি LA-HTM এবং CGM-এর সাহায্যে স্তন্যপায়ী কোষের উত্তাপ অর্জন করেছি এবং 37-42°C রেঞ্জে সেলুলার হিট শক প্রতিক্রিয়া ট্র্যাক করেছি, একক জীবন্ত কোষের ইমেজিংয়ের জন্য এই কৌশলটির প্রযোজ্যতা প্রদর্শন করে। যাইহোক, উচ্চ তাপমাত্রায় অণুজীবের অধ্যয়নের জন্য LA-HTM-এর প্রয়োগ দ্ব্যর্থহীন নয়, কারণ স্তন্যপায়ী কোষের তুলনায় এটির জন্য আরও সতর্কতা প্রয়োজন: প্রথমত, মাধ্যমটির নীচের অংশকে কয়েক ডিগ্রি (কয়েক ডিগ্রির পরিবর্তে) উত্তপ্ত করে। একটি শক্তিশালী উল্লম্ব তাপমাত্রা গ্রেডিয়েন্টে। তরল পরিচলন 44 তৈরি করতে পারে যা, দৃঢ়ভাবে সাবস্ট্রেটের সাথে সংযুক্ত না হলে, ব্যাকটেরিয়াগুলির অবাঞ্ছিত চলাচল এবং মিশ্রণ ঘটাতে পারে। এই পরিচলন তরল স্তরের পুরুত্ব হ্রাস করে নির্মূল করা যেতে পারে। এই উদ্দেশ্যে, নীচে উপস্থাপিত সমস্ত পরীক্ষায়, ব্যাকটেরিয়া সাসপেনশন দুটি কভারস্লিপের মধ্যে স্থাপন করা হয়েছিল প্রায় 15 µm পুরু একটি ধাতব কাপের ভিতরে স্থাপন করা হয়েছিল (AttofluorTM, Thermofisher, Fig. 1b,c)। নীতিগতভাবে, পরিচলন এড়ানো যেতে পারে যদি তরলের বেধ হিটিং লেজারের মরীচি আকারের চেয়ে ছোট হয়। দ্বিতীয়ত, এই ধরনের সীমিত জ্যামিতিতে কাজ করা বায়বীয় জীবের শ্বাসরোধ করতে পারে (চিত্র S2 দেখুন)। এই সমস্যাটি অক্সিজেনের (বা অন্য কোন অত্যাবশ্যক গ্যাস) প্রবেশযোগ্য একটি সাবস্ট্রেট ব্যবহার করে, কভারস্লিপের ভিতরে আটকে থাকা বায়ু বুদবুদগুলি রেখে বা উপরের কভারস্লিপে ছিদ্র করে (চিত্র S1 দেখুন) 45 এড়ানো যেতে পারে। এই গবেষণায়, আমরা পরবর্তী সমাধানটি বেছে নিয়েছি (চিত্র 1 বি এবং এস 1)। অবশেষে, লেজার হিটিং অভিন্ন তাপমাত্রা বন্টন প্রদান করে না। এমনকি লেজার রশ্মির একই তীব্রতায় (চিত্র 1d), তাপমাত্রা বন্টন অভিন্ন নয়, বরং তাপীয় প্রসারণের কারণে গাউসিয়ান বন্টনের সাথে সাদৃশ্যপূর্ণ (চিত্র 1e)। যখন লক্ষ্য হল জৈবিক ব্যবস্থা অধ্যয়নের জন্য দৃশ্যের ক্ষেত্রে সুনির্দিষ্ট তাপমাত্রা স্থাপন করা, তখন অসম প্রোফাইলগুলি আদর্শ নয় এবং ব্যাকটেরিয়াগুলির থার্মোফোরেটিক আন্দোলনের দিকেও যেতে পারে যদি তারা সাবস্ট্রেটকে না মেনে চলে (চিত্র দেখুন। S3, S4)39। এই লক্ষ্যে, আমরা একটি প্রদত্ত জ্যামিতিক এলাকার মধ্যে পুরোপুরি অভিন্ন তাপমাত্রা বন্টন অর্জনের জন্য নমুনার সমতলে রিং (চিত্র 1f) এর আকৃতি অনুযায়ী ইনফ্রারেড লেজার রশ্মিকে আকৃতি দিতে একটি স্থানিক আলো মডুলেটর (SLM) ব্যবহার করেছি, তাপীয় প্রসারণ সত্ত্বেও (চিত্র 1d) 39 , 42, 46. একটি ধাতব থালা (চিত্র 1b) এর উপরে একটি শীর্ষ কভারস্লিপ রাখুন যাতে মাধ্যমের বাষ্পীভবন এড়াতে এবং অন্তত কয়েক দিনের জন্য পর্যবেক্ষণ করুন। যেহেতু এই শীর্ষ কভারস্লিপটি সিল করা হয়নি, প্রয়োজনে অতিরিক্ত মাধ্যমটি যে কোনও সময় সহজেই যোগ করা যেতে পারে।
LA-HTM কীভাবে কাজ করে তা ব্যাখ্যা করার জন্য এবং থার্মোফিলিক গবেষণায় এর প্রযোজ্যতা প্রদর্শন করতে, আমরা বায়বীয় ব্যাকটেরিয়া জিওব্যাসিলাস স্টিরোথার্মোফিলাস অধ্যয়ন করেছি, যার সর্বোত্তম বৃদ্ধির তাপমাত্রা প্রায় 60-65 ডিগ্রি সেলসিয়াস। ব্যাকটেরিয়াটিতে ফ্ল্যাজেলা এবং সাঁতার কাটার ক্ষমতাও রয়েছে, যা স্বাভাবিক সেলুলার কার্যকলাপের আরেকটি সূচক প্রদান করে।
নমুনাগুলি (চিত্র 1বি) এক ঘন্টার জন্য 60 ডিগ্রি সেলসিয়াস তাপমাত্রায় আগে থেকে ইনকিউব করা হয়েছিল এবং তারপরে একটি LA-HTM নমুনা ধারকের মধ্যে স্থাপন করা হয়েছিল। এই প্রাক-ইনকিউবেশন ঐচ্ছিক, কিন্তু এখনও দরকারী, দুটি কারণে: প্রথমত, যখন লেজার চালু করা হয়, তখন এটি কোষগুলিকে অবিলম্বে বৃদ্ধি এবং বিভাজিত করে (পরিপূরক পদার্থে M1 মুভি দেখুন)। প্রাক-ইনকিউবেশন ব্যতীত, প্রতিবার নমুনায় একটি নতুন দেখার জায়গা উত্তপ্ত হলে ব্যাকটেরিয়া বৃদ্ধি সাধারণত প্রায় 40 মিনিট বিলম্বিত হয়। দ্বিতীয়ত, 1 ঘন্টা প্রাক-ইনকিউবেশন ব্যাকটেরিয়াকে কভারস্লিপে আনুগত্য করে, লেজার চালু করার সময় থার্মোফোরসিসের কারণে কোষগুলিকে দৃশ্যের ক্ষেত্র থেকে প্রবাহিত হতে বাধা দেয় (পরিপূরক পদার্থে M2 ফিল্ম দেখুন)। থার্মোফোরেসিস হল তাপমাত্রার গ্রেডিয়েন্ট বরাবর কণা বা অণুর চলাচল, সাধারণত গরম থেকে ঠান্ডা, এবং ব্যাকটেরিয়াও এর ব্যতিক্রম নয়43,47। লেজার রশ্মিকে আকার দিতে এবং সমতল তাপমাত্রা বন্টন অর্জন করতে SLM ব্যবহার করে একটি প্রদত্ত এলাকায় এই অবাঞ্ছিত প্রভাব দূর করা হয়।
ডুমুর উপর. চিত্র 2 একটি বৃত্তাকার লেজার রশ্মি (চিত্র 1f) সহ সোনার ন্যানো পার্টিকেল দিয়ে লেপা একটি গ্লাস সাবস্ট্রেট বিকিরণ করে প্রাপ্ত CGM দ্বারা পরিমাপ করা তাপমাত্রা বন্টন দেখায়। লেজার রশ্মি দ্বারা আচ্ছাদিত সমগ্র এলাকায় একটি সমতল তাপমাত্রা বিতরণ পরিলক্ষিত হয়েছে। এই অঞ্চলটি 65 ডিগ্রি সেলসিয়াসে সেট করা হয়েছিল, সর্বোত্তম বৃদ্ধির তাপমাত্রা। এই অঞ্চলের বাইরে, তাপমাত্রার বক্ররেখা স্বাভাবিকভাবেই \(1/r\) এ পড়ে (যেখানে \(r\) রেডিয়াল স্থানাঙ্ক)।
একটি বৃত্তাকার এলাকায় একটি সমতল তাপমাত্রা প্রোফাইল প্রাপ্ত করার জন্য সোনার ন্যানো পার্টিকেলগুলির একটি স্তরকে বিকিরণ করার জন্য একটি বৃত্তাকার লেজার রশ্মি ব্যবহার করে প্রাপ্ত CGM পরিমাপের একটি তাপমাত্রা মানচিত্র। b তাপমাত্রা মানচিত্রের আইসোথার্ম (a) লেজার রশ্মির কনট্যুরটি একটি ধূসর বিন্দুযুক্ত বৃত্ত দ্বারা উপস্থাপিত হয়। পরীক্ষাটি দুবার পুনরাবৃত্তি হয়েছিল (পরিপূরক উপকরণ, চিত্র S4 দেখুন)।
LA-HTM ব্যবহার করে ব্যাকটেরিয়া কোষের কার্যকারিতা কয়েক ঘন্টা ধরে পর্যবেক্ষণ করা হয়েছিল। ডুমুর উপর. 3 একটি 3 ঘন্টা 20 মিনিটের মুভি থেকে নেওয়া চারটি ছবির জন্য সময়ের ব্যবধান দেখায় (মুভি M3, পরিপূরক তথ্য)। ব্যাকটেরিয়া লেজার দ্বারা সংজ্ঞায়িত বৃত্তাকার এলাকায় সক্রিয়ভাবে প্রসারিত হতে দেখা গেছে যেখানে তাপমাত্রা সর্বোত্তম ছিল, 65 ডিগ্রি সেলসিয়াসের কাছাকাছি। বিপরীতে, 10 সেকেন্ডের জন্য তাপমাত্রা 50 ডিগ্রি সেলসিয়াসের নিচে নেমে গেলে কোষের বৃদ্ধি উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস পায়।
বিভিন্ন সময়ে লেজার গরম করার পরে বেড়ে ওঠা জি স্টিরোথার্মোফিলাস ব্যাকটেরিয়াগুলির অপটিক্যাল গভীরতার চিত্র, (a) t = 0 মিনিট, (b) 1 ঘন্টা 10 মিনিট, (c) 2 ঘন্টা 20 মিনিট, (d) 3 ঘন্টা 20 মিনিট, এর মধ্যে 200 একটি এক মিনিটের ফিল্ম (সম্পূরক তথ্যে দেওয়া M3 ফিল্ম) থেকে উত্তোলন করা হয়েছে যা সংশ্লিষ্ট তাপমাত্রার মানচিত্রে সুপারইম্পোজ করা হয়েছে। লেজার সময়ে চালু হয় \(t=0\)। আইসোথার্মগুলি তীব্রতার চিত্রটিতে যুক্ত করা হয়েছে।
কোষের বৃদ্ধি এবং তাপমাত্রার উপর তার নির্ভরতা আরও পরিমাপ করার জন্য, আমরা মুভি এম 3 ফিল্ড অফ ভিউতে প্রাথমিকভাবে বিচ্ছিন্ন ব্যাকটেরিয়ার বিভিন্ন উপনিবেশের বায়োমাসের বৃদ্ধি পরিমাপ করেছি (চিত্র 4)। মিনি কলোনি ফর্মিং ইউনিট (mCFU) গঠনের শুরুতে নির্বাচিত প্যারেন্ট ব্যাকটেরিয়া চিত্র S6 এ দেখানো হয়েছে। শুকনো ভর পরিমাপ একটি CGM 48 ক্যামেরা দিয়ে নেওয়া হয়েছিল যা তাপমাত্রা বন্টন মানচিত্র করতে ব্যবহৃত হয়েছিল। শুষ্ক ওজন এবং তাপমাত্রা পরিমাপ করার জন্য CGM এর ক্ষমতা হল LA-HTM এর শক্তি। প্রত্যাশিত হিসাবে, উচ্চ তাপমাত্রা দ্রুত ব্যাকটেরিয়া বৃদ্ধি ঘটায় (চিত্র 4a)। চিত্র 4b-এর সেমি-লগ প্লটে দেখানো হয়েছে, সমস্ত তাপমাত্রায় বৃদ্ধি সূচকীয় বৃদ্ধিকে অনুসরণ করে, যেখানে ডেটা সূচকীয় ফাংশন ব্যবহার করে \(m={m}_{0}{10}^{t/\ tau }+ {{ \mbox{cst}}}, যেখানে \(\tau {{{{\rm{log }}}}}}2\) – প্রজন্মের সময় (বা দ্বিগুণ সময়), \( g =1/ \tau\) - বৃদ্ধির হার (প্রতি ইউনিট সময় বিভাগের সংখ্যা)। ডুমুর উপর. 4c তাপমাত্রার একটি ফাংশন হিসাবে সংশ্লিষ্ট বৃদ্ধির হার এবং প্রজন্মের সময় দেখায়। দ্রুত বর্ধনশীল mCFU গুলিকে দুই ঘন্টা পর বৃদ্ধির সম্পৃক্ততা দ্বারা চিহ্নিত করা হয়, উচ্চ ব্যাকটেরিয়ার ঘনত্বের কারণে একটি প্রত্যাশিত আচরণ (শাস্ত্রীয় তরল সংস্কৃতিতে স্থির পর্যায়ের অনুরূপ)। সাধারণ আকৃতি \(g\left(T\right)\) (চিত্র 4c) G. স্টিরোথার্মোফিলাসের জন্য প্রত্যাশিত দ্বি-পর্যায়ের বক্ররেখার সাথে মিলে যায় যার সর্বোত্তম বৃদ্ধির হার প্রায় 60-65°C। একটি কার্ডিনাল মডেল (চিত্র S5)49 ব্যবহার করে ডেটা মেলান যেখানে \(\left({{G}_{0}{;\;T}}_{{\min }};{T}_{{opt}}} ;{T}_{{\max}}\right)\) = (0.70 ± 0.2; 40 ± 4; 65 ± 1.6; 67 ± 3) °C, যা সাহিত্যে উদ্ধৃত অন্যান্য মানগুলির সাথে ভালভাবে একমত। যদিও তাপমাত্রা নির্ভর পরামিতিগুলি পুনরুত্পাদনযোগ্য, তবে \({G}_{0}\) এর সর্বাধিক বৃদ্ধির হার এক পরীক্ষা থেকে অন্য পরিবর্তিত হতে পারে (চিত্র S7-S9 এবং চলচ্চিত্র M4 দেখুন)। তাপমাত্রা ফিটিং পরামিতিগুলির বিপরীতে, যা সর্বজনীন হওয়া উচিত, সর্বাধিক বৃদ্ধির হার পর্যবেক্ষণ করা মাইক্রোস্কেল জ্যামিতির মধ্যে মাধ্যমের বৈশিষ্ট্যের (পুষ্টির প্রাপ্যতা, অক্সিজেনের ঘনত্ব) উপর নির্ভর করে।
বিভিন্ন তাপমাত্রায় একটি মাইক্রোবিয়াল বৃদ্ধি। mCFU: ক্ষুদ্র কলোনি গঠন ইউনিট। তাপমাত্রা গ্রেডিয়েন্টে বাড়ন্ত একটি একক ব্যাকটেরিয়ামের ভিডিও থেকে প্রাপ্ত ডেটা (মুভি M3)। b একই (a), আধা-লগারিদমিক স্কেল। গ বৃদ্ধির হার\(\tau\) এবং প্রজন্মের সময়\(g\) লিনিয়ার রিগ্রেশন (b) থেকে গণনা করা হয়। অনুভূমিক ত্রুটি বার: তাপমাত্রা পরিসীমা যার উপর mCFUs বৃদ্ধির সময় দৃশ্যের ক্ষেত্রে প্রসারিত হয়। উল্লম্ব ত্রুটি বার: লিনিয়ার রিগ্রেশন স্ট্যান্ডার্ড ত্রুটি।
স্বাভাবিক বৃদ্ধির পাশাপাশি, কিছু ব্যাকটেরিয়া কখনও কখনও লেজার গরম করার সময় দৃশ্যে ভেসে ওঠে, যা ফ্ল্যাজেলা সহ ব্যাকটেরিয়ার জন্য একটি প্রত্যাশিত আচরণ। অতিরিক্ত তথ্যের M5 চলচ্চিত্রটি এই ধরনের সাঁতারের কার্যকলাপ দেখায়। এই পরীক্ষায়, একটি তাপমাত্রা গ্রেডিয়েন্ট তৈরি করতে অভিন্ন লেজার বিকিরণ ব্যবহার করা হয়েছিল, যেমন চিত্র 1d, e এবং S3 এ দেখানো হয়েছে। চিত্র 5 এম 5 মুভি থেকে নির্বাচিত দুটি চিত্র ক্রম দেখায় যে একটি ব্যাকটেরিয়া দিকনির্দেশনামূলক গতি প্রদর্শন করে যখন অন্য সমস্ত ব্যাকটেরিয়া গতিহীন থাকে।
দুটি সময় ফ্রেম (a) এবং (b) বিন্দুযুক্ত বৃত্ত দ্বারা চিহ্নিত দুটি ভিন্ন ব্যাকটেরিয়ার সাঁতার দেখায়। চিত্রগুলি এম 5 মুভি থেকে নেওয়া হয়েছিল (পরিপূরক উপাদান হিসাবে সরবরাহ করা হয়েছে)।
G. stearothermophilus-এর ক্ষেত্রে, লেজার রশ্মি চালু হওয়ার কয়েক সেকেন্ড পরে ব্যাকটেরিয়ার সক্রিয় নড়াচড়া শুরু হয় (চিত্র 5)। এই পর্যবেক্ষণটি তাপমাত্রা বৃদ্ধিতে এই থার্মোফিলিক অণুজীবের সাময়িক প্রতিক্রিয়ার উপর জোর দেয়, যেমনটি ইতিমধ্যে মোরা এট আল দ্বারা পর্যবেক্ষণ করা হয়েছে। 24। LA-HTM ব্যবহার করে ব্যাকটেরিয়ার গতিশীলতা এবং এমনকি থার্মোট্যাক্সিসের বিষয়টি আরও অন্বেষণ করা যেতে পারে।
মাইক্রোবিয়াল সাঁতারকে অন্যান্য ধরণের শারীরিক গতির সাথে বিভ্রান্ত করা উচিত নয়, যথা (i) ব্রাউনিয়ান গতি, যা কোন নির্দিষ্ট দিকনির্দেশ ছাড়াই বিশৃঙ্খল গতি বলে মনে হয়, (ii) পরিচলন 50 এবং থার্মোফোরেসিস 43, যা তাপমাত্রা বরাবর গতির নিয়মিত প্রবাহে গঠিত। গ্রেডিয়েন্ট
জি. স্টিরোথার্মোফিলাস প্রতিরক্ষা হিসাবে প্রতিকূল পরিবেশগত অবস্থার সংস্পর্শে এলে অত্যন্ত প্রতিরোধী স্পোর (স্পোর গঠন) উৎপাদন করার ক্ষমতার জন্য পরিচিত। যখন পরিবেশগত অবস্থা আবার অনুকূল হয়, তখন স্পোরগুলি অঙ্কুরিত হয়, জীবিত কোষ গঠন করে এবং আবার বৃদ্ধি শুরু করে। যদিও এই স্পোরুলেশন/অংকুরোদগম প্রক্রিয়াটি সুপরিচিত, এটি বাস্তব সময়ে কখনও দেখা যায়নি। LA-HTM ব্যবহার করে, আমরা এখানে G. stearothermophilus-এ অঙ্কুরোদগমের ঘটনাগুলির প্রথম পর্যবেক্ষণের প্রতিবেদন করি।
ডুমুর উপর. 6a 13টি স্পোরের একটি CGM সেট ব্যবহার করে প্রাপ্ত অপটিক্যাল গভীরতার (OT) টাইম-ল্যাপস চিত্রগুলি দেখায়। সংগ্রহের সম্পূর্ণ সময়ের জন্য (15 ঘন্টা 6 মিনিট, \(t=0\) - লেজার গরম করার শুরু), 13টির মধ্যে 4টি স্পোর অঙ্কুরিত হয়েছে, পরপর সময় বিন্দুতে \(t=2\) h, \( 3\ ) h \(10 \)', \(9\) h \(40\)' এবং \(11\) h \(30\)'। যদিও এই ইভেন্টগুলির মধ্যে শুধুমাত্র একটি চিত্র 6-এ দেখানো হয়েছে, M6 মুভিতে সম্পূরক উপাদানে 4টি অঙ্কুরোদগম ঘটনা লক্ষ্য করা যায়। মজার বিষয় হল, অঙ্কুরোদগম এলোমেলো বলে মনে হচ্ছে: পরিবেশগত অবস্থার একই পরিবর্তন সত্ত্বেও সমস্ত বীজ অঙ্কুরিত হয় না এবং একই সময়ে অঙ্কুরিত হয় না।
একটি টাইম-ল্যাপস যার মধ্যে 8টি OT চিত্র রয়েছে (তেল নিমজ্জন, 60x, 1.25 NA উদ্দেশ্য) এবং (b) জি. স্টিরোথার্মোফিলাস সমষ্টির জৈববস্তু বিবর্তন। c (b) বৃদ্ধির হারের রৈখিকতা (ড্যাশড লাইন) হাইলাইট করার জন্য একটি আধা-লগ স্কেলে আঁকা।
ডুমুর উপর. 6b,c তথ্য সংগ্রহের পুরো সময়কালে সময়ের একটি ফাংশন হিসাবে দৃশ্যের ক্ষেত্রে কোষের জনসংখ্যার জৈববস্তু দেখায়। ডুমুরে \(t=5\)ঘন্টায় শুষ্ক ভরের দ্রুত ক্ষয় দেখা গেছে। 6b, c, দৃশ্যের ক্ষেত্র থেকে কিছু কোষের প্রস্থানের কারণে। এই চারটি ঘটনার বৃদ্ধির হার হল \(0.77\pm 0.1\) h-1। এই মান চিত্র 3. 3 এবং 4 এর সাথে যুক্ত বৃদ্ধির হারের চেয়ে বেশি, যেখানে কোষগুলি স্বাভাবিকভাবে বৃদ্ধি পায়। স্পোর থেকে G. স্টিরোথার্মোফিলাসের বৃদ্ধির হারের কারণ স্পষ্ট নয়, তবে এই পরিমাপগুলি LA-HTM-এর আগ্রহকে তুলে ধরে এবং কোষের জীবনের গতিশীলতা সম্পর্কে আরও জানতে একক কোষ স্তরে (বা একক mCFU স্তরে) কাজ করে। .
LA-HTM-এর বহুমুখীতা এবং উচ্চ তাপমাত্রায় এর কার্যকারিতা আরও প্রদর্শনের জন্য, আমরা সালফোলোবাস শিবাটের বৃদ্ধি পরীক্ষা করেছি, একটি হাইপারথার্মোফিলিক অ্যাসিডোফিলিক আর্কিয়া যার সর্বোত্তম বৃদ্ধির তাপমাত্রা 80°C51। G. stearothermophilus-এর সাথে তুলনা করে, এই আর্কিয়াগুলিরও একটি খুব আলাদা অঙ্গসংস্থান রয়েছে, যা দীর্ঘায়িত রড (ব্যাসিলি) এর পরিবর্তে 1 মাইক্রন গোলকের (cocci) অনুরূপ।
চিত্র 7a সিজিএম ব্যবহার করে প্রাপ্ত S. shibatae mCFU-এর ক্রমিক অপটিক্যাল গভীরতার চিত্রগুলি নিয়ে গঠিত (পরিপূরক সামগ্রীতে M7 ফিচার ফিল্ম দেখুন)। এই mCFU প্রায় 73°C এ বৃদ্ধি পায়, সর্বোত্তম তাপমাত্রা 80°C এর নিচে, কিন্তু সক্রিয় বৃদ্ধির জন্য তাপমাত্রার সীমার মধ্যে। আমরা একাধিক ফিশন ইভেন্ট পর্যবেক্ষণ করেছি যা mCFU গুলিকে কয়েক ঘন্টা পরে আর্কিয়ার মাইক্রোগ্রাপের মতো দেখায়। এই ওটি চিত্রগুলি থেকে, এমসিএফইউ বায়োমাস সময়ের সাথে পরিমাপ করা হয়েছিল এবং চিত্র 7 বি এ উপস্থাপিত হয়েছিল। মজার বিষয় হল, S. shibatae mCFU গুলি G. stearothermophilus mCFUs-এর সাথে দেখা সূচকীয় বৃদ্ধির পরিবর্তে রৈখিক বৃদ্ধি দেখিয়েছে। কোষের বৃদ্ধির হারের প্রকৃতি সম্পর্কে একটি দীর্ঘস্থায়ী আলোচনা হয়েছে 52: যখন কিছু গবেষণায় জীবাণুর বৃদ্ধির হার রিপোর্ট করা হয়েছে যা তাদের আকারের (সূচকীয় বৃদ্ধি) সমানুপাতিক, অন্যরা একটি ধ্রুবক হার (রৈখিক বা বাইলিনিয়ার বৃদ্ধি) দেখায়। Tzur et al.53 দ্বারা ব্যাখ্যা করা হয়েছে, সূচকীয় এবং (দ্বি) রৈখিক বৃদ্ধির মধ্যে পার্থক্য করার জন্য জৈববস্তু পরিমাপে <6% এর নির্ভুলতা প্রয়োজন, যা বেশিরভাগ QPM কৌশলগুলির নাগালের বাইরে, এমনকি ইন্টারফেরোমেট্রি জড়িত। Tzur et al.53 দ্বারা ব্যাখ্যা করা হয়েছে, সূচকীয় এবং (দ্বি) রৈখিক বৃদ্ধির মধ্যে পার্থক্য করার জন্য জৈববস্তু পরিমাপে <6% এর নির্ভুলতা প্রয়োজন, যা বেশিরভাগ QPM কৌশলগুলির নাগালের বাইরে, এমনকি ইন্টারফেরোমেট্রি জড়িত। Как объяснили Цур и др.৫৩, различение экспоненциального и (би)линейного роста требует точности <6% в измерениях бисмерениях бисмерениях бисмененциального, QPM মেটোডোভ, даже с использованием интерферометрии. Zur et al.53 দ্বারা ব্যাখ্যা করা হয়েছে, সূচকীয় এবং (দ্বি) রৈখিক বৃদ্ধির মধ্যে পার্থক্য করার জন্য জৈববস্তু পরিমাপে <6% নির্ভুলতা প্রয়োজন, যা বেশিরভাগ QPM পদ্ধতির জন্য অপ্রাপ্য, এমনকি ইন্টারফেরোমেট্রি ব্যবহার করেও।Zur et al দ্বারা ব্যাখ্যা করা হয়েছে। 53, সূচকীয় এবং (দ্বি) রৈখিক বৃদ্ধির মধ্যে পার্থক্য করার জন্য বায়োমাস পরিমাপে 6% এর কম নির্ভুলতা প্রয়োজন, যা বেশিরভাগ QPM পদ্ধতির জন্য অপ্রাপ্য, এমনকি যখন ইন্টারফেরোমেট্রি ব্যবহার করা হয়। CGM বায়োমাস পরিমাপ 36,48 সাব-পিজি নির্ভুলতার সাথে এই নির্ভুলতা অর্জন করে।
একটি টাইম-ল্যাপস যার মধ্যে 6টি OT ইমেজ রয়েছে (তেল নিমজ্জন, 60x, NA উদ্দেশ্য 1.25) এবং (b) মাইক্রো-সিএফইউ বায়োমাস বিবর্তন CGM দিয়ে পরিমাপ করা হয়েছে। আরও তথ্যের জন্য চলচ্চিত্র M7 দেখুন।
S. shibatae-এর পুরোপুরি রৈখিক বৃদ্ধি অপ্রত্যাশিত ছিল এবং এখনও রিপোর্ট করা হয়নি। যাইহোক, সূচকীয় বৃদ্ধি প্রত্যাশিত, অন্তত কারণ সময়ের সাথে সাথে, 2, 4, 8, 16 … কোষের একাধিক বিভাজন ঘটতে হবে। আমরা অনুমান করেছি যে রৈখিক বৃদ্ধি ঘন কোষ প্যাকিংয়ের কারণে কোষের বাধার কারণে হতে পারে, ঠিক যেমন কোষের বৃদ্ধি ধীর হয়ে যায় এবং অবশেষে একটি সুপ্ত অবস্থায় পৌঁছে যখন কোষের ঘনত্ব খুব বেশি হয়।
আমরা পর্যায়ক্রমে নিম্নলিখিত পাঁচটি আগ্রহের বিষয় নিয়ে আলোচনা করে শেষ করি: গরম করার পরিমাণ হ্রাস, তাপীয় জড়তা হ্রাস, সোনার ন্যানো পার্টিকেলগুলিতে আগ্রহ, পরিমাণগত ফেজ মাইক্রোস্কোপিতে আগ্রহ এবং একটি সম্ভাব্য তাপমাত্রা পরিসীমা যেখানে LA-HTM ব্যবহার করা যেতে পারে।
প্রতিরোধী গরম করার তুলনায়, এইচটিএম বিকাশের জন্য ব্যবহৃত লেজার হিটিং বিভিন্ন সুবিধা দেয়, যা আমরা এই গবেষণায় তুলে ধরেছি। বিশেষ করে, মাইক্রোস্কোপের দৃশ্যের ক্ষেত্রে তরল মিডিয়াতে, গরম করার ভলিউমটি কয়েক (10 μm) 3 ভলিউমের মধ্যে রাখা হয়। এইভাবে, শুধুমাত্র পর্যবেক্ষিত জীবাণুগুলি সক্রিয় থাকে, যখন অন্যান্য ব্যাকটেরিয়াগুলি সুপ্ত থাকে এবং নমুনাটি আরও অধ্যয়ন করতে ব্যবহার করা যেতে পারে - প্রতিবার নতুন তাপমাত্রা পরীক্ষা করার জন্য নমুনা পরিবর্তন করার দরকার নেই। উপরন্তু, মাইক্রোস্কেল হিটিং তাপমাত্রার একটি বৃহৎ পরিসরের সরাসরি পরীক্ষা করার অনুমতি দেয়: চিত্র 4c একটি 3-ঘন্টার চলচ্চিত্র (মুভি M3) থেকে প্রাপ্ত হয়েছিল, যার জন্য সাধারণত বেশ কয়েকটি নমুনার প্রস্তুতি এবং পরীক্ষার প্রয়োজন হয় – অধ্যয়নাধীন প্রতিটি নমুনার জন্য একটি। y হল পরীক্ষার দিনের সংখ্যার প্রতিনিধিত্বকারী তাপমাত্রা। উত্তপ্ত ভলিউম হ্রাস করা মাইক্রোস্কোপের আশেপাশের সমস্ত অপটিক্যাল উপাদানগুলিকে, বিশেষ করে অবজেক্টিভ লেন্সকে ঘরের তাপমাত্রায় রাখে, যা এখন পর্যন্ত সম্প্রদায়ের মুখোমুখি একটি বড় সমস্যা। LA-HTM তেল নিমজ্জন লেন্স সহ যেকোন লেন্সের সাথে ব্যবহার করা যেতে পারে এবং দৃশ্যের ক্ষেত্রে চরম তাপমাত্রার সাথেও ঘরের তাপমাত্রায় থাকবে। লেজার হিটিং পদ্ধতির প্রধান সীমাবদ্ধতা যা আমরা এই গবেষণায় রিপোর্ট করেছি যে কোষগুলি যেগুলি মেনে চলে না বা ভাসতে পারে না সেগুলি দৃশ্যের ক্ষেত্র থেকে দূরে এবং অধ্যয়ন করা কঠিন হতে পারে। কয়েকশ মাইক্রনের বেশি তাপমাত্রা বৃদ্ধি পেতে কম ম্যাগনিফিকেশন লেন্স ব্যবহার করা একটি সমাধান হতে পারে। এই সতর্কতা স্থানিক রেজোলিউশন হ্রাস দ্বারা অনুষঙ্গী হয়, কিন্তু যদি লক্ষ্য অণুজীবের গতিবিধি অধ্যয়ন করা হয়, উচ্চ স্থানিক রেজোলিউশন প্রয়োজন হয় না।
সিস্টেমটি গরম করার (এবং ঠান্ডা করার) সময় স্কেল \({{{{{\rm{\tau }}}}}}}}}}}}}}} {{{\mbox{D}}}}\) এর আকারের উপর নির্ভর করে, আইন অনুযায়ী \({{{({\rm{\tau }}}}}}__{{{\mbox{D}}}}={L}^{2}/D\), যেখানে \ (L\ ) হল তাপের উৎসের বৈশিষ্ট্যগত আকার (আমাদের গবেষণায় লেজার রশ্মির ব্যাস \(L\ প্রায় 100\) μm), \(D\) হল পরিবেশের তাপীয় বিচ্ছুরণ (আমাদের গড় কেস, গ্লাস এবং ওয়াটার ডিফিউশন রেট\(D\ প্রায় 2\গুণ {10}^{-7}\) m2/s) তাই, এই গবেষণায়, 50 ms এর সময় প্রতিক্রিয়া, অর্থাৎ, আধা-তাত্ক্ষণিক। তাপমাত্রার পরিবর্তন, তাপমাত্রা বৃদ্ধির এই তাত্ক্ষণিক প্রতিষ্ঠা শুধুমাত্র পরীক্ষার সময়কালকেই কমিয়ে দেয় না, তবে তাপমাত্রার প্রভাবের যেকোনো গতিশীল অধ্যয়নের জন্য সুনির্দিষ্ট সময়কে অনুমতি দেয়।
আমাদের প্রস্তাবিত পদ্ধতি যেকোন আলো-শোষণকারী সাবস্ট্রেটের জন্য প্রযোজ্য (উদাহরণস্বরূপ, আইটিও আবরণ সহ বাণিজ্যিক নমুনা)। যাইহোক, সোনার ন্যানো পার্টিকেলগুলি ইনফ্রারেডে উচ্চ শোষণ এবং দৃশ্যমান পরিসরে কম শোষণ প্রদান করতে সক্ষম, যার পরবর্তী বৈশিষ্ট্যগুলি দৃশ্যমান পরিসরে কার্যকর অপটিক্যাল পর্যবেক্ষণের জন্য আগ্রহের বিষয়, বিশেষ করে যখন ফ্লুরোসেন্স ব্যবহার করা হয়। উপরন্তু, স্বর্ণ জৈব সামঞ্জস্যপূর্ণ, রাসায়নিকভাবে নিষ্ক্রিয়, অপটিক্যাল ঘনত্ব 530 এনএম থেকে কাছাকাছি ইনফ্রারেডে সামঞ্জস্য করা যেতে পারে এবং নমুনা তৈরি করা সহজ এবং লাভজনক29।
ট্রান্সভার্স গ্রেটিং ওয়েভফ্রন্ট মাইক্রোস্কোপি (সিজিএম) শুধুমাত্র মাইক্রোস্কেলে তাপমাত্রা ম্যাপিংই নয়, জৈববস্তু পর্যবেক্ষণেরও অনুমতি দেয়, এটি LA-HTM-এর সাথে একত্রে বিশেষভাবে উপযোগী (যদি প্রয়োজন না হয়) করে। গত এক দশকে, অন্যান্য তাপমাত্রা মাইক্রোস্কোপি কৌশলগুলি তৈরি করা হয়েছে, বিশেষ করে বায়োইমেজিংয়ের ক্ষেত্রে, এবং তাদের বেশিরভাগের জন্য তাপমাত্রা-সংবেদনশীল ফ্লুরোসেন্ট প্রোব 54,55 ব্যবহার করা প্রয়োজন। যাইহোক, এই পদ্ধতিগুলির সমালোচনা করা হয়েছে এবং কিছু রিপোর্টে কোষের মধ্যে অবাস্তব তাপমাত্রার পরিবর্তনগুলি পরিমাপ করা হয়েছে, সম্ভবত এই কারণে যে ফ্লুরোসেন্স তাপমাত্রা ছাড়া অন্য অনেক কারণের উপর নির্ভর করে। উপরন্তু, অধিকাংশ ফ্লুরোসেন্ট প্রোব উচ্চ তাপমাত্রায় অস্থির। অতএব, QPM এবং বিশেষ করে CGM অপটিক্যাল মাইক্রোস্কোপি ব্যবহার করে উচ্চ তাপমাত্রায় জীবন অধ্যয়নের জন্য একটি আদর্শ তাপমাত্রা মাইক্রোস্কোপি কৌশল উপস্থাপন করে।
S. shibatae-এর অধ্যয়ন, যা 80°C তাপমাত্রায় সর্বোত্তমভাবে বসবাস করে, দেখায় যে LA-HTM শুধুমাত্র সাধারণ থার্মোফাইল নয়, হাইপারথার্মোফাইল অধ্যয়নের জন্য প্রয়োগ করা যেতে পারে। নীতিগতভাবে, LA-HTM ব্যবহার করে যে তাপমাত্রায় পৌঁছানো যায় তার কোনো সীমা নেই, এবং এমনকি 100°C এর উপরে তাপমাত্রাও বায়ুমণ্ডলীয় চাপে ফুটন্ত ছাড়াই পৌঁছানো যেতে পারে, যেমনটি বায়ুমণ্ডলীয়তে হাইড্রোথার্মাল রসায়ন প্রয়োগে আমাদের 38-এর গ্রুপ দ্বারা প্রদর্শিত হয়েছে। চাপ A. একইভাবে সোনার ন্যানো পার্টিকেল 40 গরম করার জন্য একটি লেজার ব্যবহার করা হয়। সুতরাং, LA-HTM স্ট্যান্ডার্ড অবস্থার অধীনে (অর্থাৎ পরিবেশগত চাপের অধীনে) স্ট্যান্ডার্ড উচ্চ রেজোলিউশন অপটিক্যাল মাইক্রোস্কোপি সহ অভূতপূর্ব হাইপারথার্মোফাইলগুলি পর্যবেক্ষণ করতে ব্যবহার করার সম্ভাবনা রয়েছে।
কোহলার আলোকসজ্জা (এলইডি, এম625এল3, থরল্যাবস, 700 মেগাওয়াট), ম্যানুয়াল xy মুভমেন্ট সহ নমুনা ধারক, উদ্দেশ্যগুলি (অলিম্পাস, 60x, 0.7 NA, বায়ু, LUCPlanFLN60X, O1520, Olympus, 60x, 0.7 NA, air, LUCPlanFLN60X, O150. , UPLFLN60XOI), CGM ক্যামেরা (QLSI ক্রস গ্রেটিং, 39 µm পিচ, Andor Zyla ক্যামেরা সেন্সর থেকে 0.87 mm) তীব্রতা এবং ওয়েভফ্রন্ট ইমেজিং প্রদানের জন্য, এবং sCMOS ক্যামেরা (ORCA Flash 4.0 V3, 16-বিট মোড, হামামাতসু থেকে রেকর্ড করতে) চিত্র 5 এ দেখানো তথ্য (ব্যাকটেরিয়া সাঁতার)। ডাইক্রোয়িক বিম স্প্লিটার হল একটি 749 nm ব্রাইটলাইন প্রান্ত (Semrock, FF749-SDi01)। ক্যামেরার সামনের ফিল্টারটি হল একটি 694 শর্ট পাস ফিল্টার (FF02-694/SP-25, Semrock)। টাইটানিয়াম স্যাফায়ার লেজার (লেজার ভার্ডি G10, 532 nm, 10 W, পাম্প করা সুনামি লেজার গহ্বর, চিত্র 2-5-এ স্পেকট্রা-ফিজিক্স, আরও মিলেনিয়া লেজার দ্বারা প্রতিস্থাপিত, স্পেকট্রাফিজিক্স 10 W, পাম্পড মিরা লেজার গহ্বর, Fig.2 এর জন্য। -5)। 6 এবং 7) তরঙ্গদৈর্ঘ্য \({{{({\rm{\lambda }}}}}}=800\) nm সেট করা হয়, যা সোনার ন্যানো পার্টিকেলের প্লাজমন রেজোন্যান্স বর্ণালীর সাথে মিলে যায়। স্থানিক আলো মডুলেটর (1920 × 1152 পিক্সেল) মিডোলার্ক অপটিক্স থেকে কেনা হয়েছিল 39-এ বর্ণিত গারচবার্গ-স্যাক্সটন অ্যালগরিদম ব্যবহার করে।
ক্রস গ্রেটিং ওয়েভফ্রন্ট মাইক্রোস্কোপি (CGM) হল একটি অপটিক্যাল মাইক্রোস্কোপি কৌশল যা একটি প্রচলিত ক্যামেরার সেন্সর থেকে এক মিলিমিটার দূরত্বে একটি দ্বি-মাত্রিক ডিফ্র্যাকশন গ্রেটিং (যা ক্রস গ্রেটিং নামেও পরিচিত) একত্রিত করে। এই গবেষণায় আমরা যে CGM ব্যবহার করেছি তার সবচেয়ে সাধারণ উদাহরণটিকে বলা হয় চার-তরঙ্গদৈর্ঘ্যের ট্রান্সভার্স শিফট ইন্টারফেরোমিটার (QLSI), যেখানে ক্রস-গ্রেটিং একটি তীব্রতা/ফেজ চেকারবোর্ড প্যাটার্ন নিয়ে গঠিত যা প্রিমোট এট আল দ্বারা প্রবর্তিত এবং পেটেন্ট করা হয়েছে। 200034 সালে। উল্লম্ব এবং অনুভূমিক ঝাঁঝরি রেখাগুলি সেন্সরে গ্রিডের মতো ছায়া তৈরি করে, যার বিকৃতিটি ঘটনা আলোর অপটিক্যাল ওয়েভফ্রন্ট বিকৃতি (বা সমতুল্য ফেজ প্রোফাইল) পেতে রিয়েল টাইমে সংখ্যাগতভাবে প্রক্রিয়া করা যেতে পারে। যখন একটি মাইক্রোস্কোপে ব্যবহার করা হয়, একটি CGM ক্যামেরা ন্যানোমিটার 36 এর ক্রমানুসারে একটি সংবেদনশীলতার সাথে একটি চিত্রিত বস্তুর অপটিক্যাল পাথ পার্থক্য প্রদর্শন করতে পারে, যা অপটিক্যাল গভীরতা (OT) নামেও পরিচিত। যেকোন CGM পরিমাপে, অপটিক্যাল উপাদান বা বীমের কোনো ত্রুটি দূর করার জন্য, একটি প্রাথমিক রেফারেন্স OT ইমেজ নিতে হবে এবং পরবর্তী যেকোনো ছবি থেকে বিয়োগ করতে হবে।
রেফারেন্সে বর্ণিত সিজিএম ক্যামেরা ব্যবহার করে তাপমাত্রা মাইক্রোস্কোপি করা হয়েছিল। 32. সংক্ষেপে, একটি তরল গরম করলে তার প্রতিসরাঙ্ক সূচক পরিবর্তন হয়, একটি তাপীয় লেন্স প্রভাব তৈরি করে যা ঘটনা রশ্মিকে বিকৃত করে। এই ওয়েভফ্রন্ট বিকৃতি CGM দ্বারা পরিমাপ করা হয় এবং তরল মাধ্যমে ত্রিমাত্রিক তাপমাত্রা বন্টন পেতে একটি ডিকনভোলিউশন অ্যালগরিদম ব্যবহার করে প্রক্রিয়া করা হয়। যদি সোনার ন্যানো পার্টিকেলগুলি পুরো নমুনা জুড়ে সমানভাবে বিতরণ করা হয়, তবে তাপমাত্রা ম্যাপিং ব্যাকটেরিয়া-মুক্ত এলাকায় আরও ভাল ছবি তৈরি করতে করা যেতে পারে, যা আমরা কখনও কখনও করি। রেফারেন্স CGM চিত্রটি গরম না করেই (লেজার বন্ধ করে) অর্জিত হয়েছিল এবং পরবর্তীতে লেজার চালু রেখে চিত্রের একই স্থানে ক্যাপচার করা হয়েছিল।
তাপমাত্রা ইমেজ করার জন্য ব্যবহৃত একই CGM ক্যামেরা ব্যবহার করে শুকনো ভর পরিমাপ করা হয়। ব্যাকটেরিয়ার উপস্থিতির কারণে OT-তে যেকোন অসামঞ্জস্যতা গড়ার উপায় হিসাবে এক্সপোজারের সময় নমুনাটিকে দ্রুত x এবং y তে সরানোর মাধ্যমে CGM রেফারেন্স চিত্রগুলি প্রাপ্ত হয়েছিল। ব্যাকটেরিয়ার OT ইমেজ থেকে, তাদের বায়োমাস ম্যাটল্যাবের হোমমেড সেগমেন্টেশন অ্যালগরিদম (উপবিভাগ "সংখ্যাসূচক কোড" দেখুন) ব্যবহার করে নির্বাচিত এলাকার উপর চিত্রগুলির একটি সংকলন ব্যবহার করে প্রাপ্ত করা হয়েছিল, রেফ-এ বর্ণিত পদ্ধতি অনুসরণ করে। 48. সংক্ষেপে, আমরা সম্পর্ক ব্যবহার করি \(m={\alpha}^{-1}\iint {{\mbox{OT}}}\left(x,y\right){{\mbox{d}} } x{{\mbox{d}}y\), যেখানে \({{\mbox{OT}}}\left(x,y\right)\) হল অপটিক্যাল গভীরতার চিত্র, \(m\) হল শুষ্ক ওজন এবং \({{{{\rm{\alpha }}}}}\) একটি ধ্রুবক। আমরা বেছে নিয়েছি \({{{{\rm{\alpha))))))=0.18\) µm3/pg, যা জীবিত কোষের জন্য একটি সাধারণ ধ্রুবক।
একটি কভার স্লিপ 25 মিমি ব্যাস এবং সোনার ন্যানো পার্টিকেল সহ 150 µm পুরু প্রলেপ একটি AttofluorTM চেম্বারে (থার্মোফিশার) সোনার ন্যানো পার্টিকেলগুলির মুখোমুখি হয়ে স্থাপন করা হয়েছিল। জিওব্যাসিলাস স্টিরোথার্মোফিলাস রাতারাতি LB মিডিয়ামে (200 rpm, 60°C) পরীক্ষার আগে প্রিকালচার করা হয়েছিল। 0.3 থেকে 0.5 এর অপটিক্যাল ঘনত্ব (OD) সহ G. স্টিরোথার্মোফিলাসের সাসপেনশনের 5 μl একটি ড্রপ সোনার ন্যানো পার্টিকেল সহ একটি কভার স্লিপে স্থাপন করা হয়েছিল। তারপরে, কেন্দ্রে 5 মিমি ব্যাসের একটি গর্ত সহ 18 মিমি ব্যাসের একটি বৃত্তাকার কভার স্লিপটি ড্রপের উপরে ফেলে দেওয়া হয়েছিল এবং একই অপটিক্যাল ঘনত্বের সাথে 5 μl ব্যাকটেরিয়া সাসপেনশন বারবার গর্তের কেন্দ্রে প্রয়োগ করা হয়েছিল। কভারস্লিপের কূপগুলি রেফ-এ বর্ণিত পদ্ধতি অনুসারে প্রস্তুত করা হয়েছিল। 45 (আরো তথ্যের জন্য পরিপূরক তথ্য দেখুন)। তারপর কভারস্লিপে 1 মিলি এলবি মিডিয়াম যোগ করুন যাতে তরল স্তরটি শুকিয়ে না যায়। শেষ কভারস্লিপটি Attofluor™ চেম্বারের বন্ধ ঢাকনার উপরে রাখা হয় যাতে ইনকিউবেশনের সময় মাধ্যমের বাষ্পীভবন রোধ করা যায়। অঙ্কুরোদগম পরীক্ষা-নিরীক্ষার জন্য, আমরা স্পোর ব্যবহার করেছি, যা, প্রচলিত পরীক্ষার পরে, কখনও কখনও উপরের কভারস্লিপকে ঢেকে রাখে। একটি অনুরূপ পদ্ধতি সালফোলোবাস শিবাটে প্রাপ্ত করার জন্য ব্যবহার করা হয়েছিল। তিন দিন (200 rpm, 75°C) থিওবাসিলাস সেরাটার প্রাথমিক চাষ মাঝারি 182 (DSMZ) এ করা হয়েছিল।
সোনার ন্যানো পার্টিকেলগুলির নমুনাগুলি মাইকেলার ব্লক কপোলিমার লিথোগ্রাফি দ্বারা প্রস্তুত করা হয়েছিল। এই প্রক্রিয়াটি চ্যাপে বিস্তারিতভাবে বর্ণিত হয়েছে। 60. সংক্ষেপে, টোলুইনে HAuCl4-এর সাথে কপোলিমার মিশ্রিত করে সোনার আয়নগুলিকে সংশ্লেষিত করে সংশ্লেষিত করা হয়েছিল। পরিষ্কার করা কভারস্লিপগুলি তারপরে দ্রবণে ডুবিয়ে দেওয়া হয় এবং সোনার বীজ পাওয়ার জন্য একটি হ্রাসকারী এজেন্টের উপস্থিতিতে UV বিকিরণ দিয়ে চিকিত্সা করা হয়। অবশেষে, KAuCl4 এবং ইথানোলামাইনের জলীয় দ্রবণের সাথে একটি কভারস্লিপের সাথে 16 মিনিটের জন্য যোগাযোগ করে সোনার বীজ জন্মানো হয়েছিল, যার ফলে কাছাকাছি ইনফ্রারেডে অ-গোলাকার স্বর্ণ ন্যানো পার্টিকেলগুলির একটি আধা-পর্যায়ক্রমিক এবং খুব অভিন্ন বিন্যাস হয়েছিল।
ইন্টারফেরোগ্রামগুলিকে OT ইমেজে রূপান্তর করতে, আমরা একটি হোমমেড অ্যালগরিদম ব্যবহার করেছি, লিঙ্কে বিশদ হিসাবে। 33 এবং নিম্নলিখিত পাবলিক রিপোজিটরিতে একটি Matlab প্যাকেজ হিসাবে উপলব্ধ: https://github.com/baffou/CGMprocess. প্যাকেজটি রেকর্ড করা ইন্টারফেরোগ্রাম (রেফারেন্স ইমেজ সহ) এবং ক্যামেরা অ্যারে দূরত্বের উপর ভিত্তি করে তীব্রতা এবং OT চিত্রগুলি গণনা করতে পারে।
একটি প্রদত্ত তাপমাত্রা প্রোফাইল প্রাপ্ত করার জন্য SLM-এ প্রয়োগ করা ফেজ প্যাটার্ন গণনা করতে, আমরা পূর্বে তৈরি করা একটি হোমমেড অ্যালগরিদম 39,42 ব্যবহার করেছি যা নিম্নলিখিত পাবলিক রিপোজিটরিতে পাওয়া যায়: https://github.com/baffou/SLM_temperatureShaping। ইনপুটটি পছন্দসই তাপমাত্রার ক্ষেত্র, যা ডিজিটালভাবে বা একরঙা bmp চিত্রের মাধ্যমে সেট করা যেতে পারে।
কোষগুলিকে ভাগ করতে এবং তাদের শুষ্ক ওজন পরিমাপ করতে, আমরা নিম্নলিখিত পাবলিক রিপোজিটরিতে প্রকাশিত আমাদের ম্যাটল্যাব অ্যালগরিদম ব্যবহার করেছি: https://github.com/baffou/CGM_magicWandSegmentation। প্রতিটি চিত্রে, ব্যবহারকারীকে অবশ্যই ব্যাকটেরিয়া বা mCFU-তে ক্লিক করতে হবে, কাঠির সংবেদনশীলতা সামঞ্জস্য করতে হবে এবং নির্বাচন নিশ্চিত করতে হবে।
অধ্যয়নের নকশা সম্পর্কে আরও তথ্যের জন্য, এই নিবন্ধের সাথে লিঙ্ক করা প্রকৃতি গবেষণা প্রতিবেদন বিমূর্ত দেখুন।
এই গবেষণার ফলাফল সমর্থনকারী ডেটা যুক্তিসঙ্গত অনুরোধের ভিত্তিতে সংশ্লিষ্ট লেখকদের কাছ থেকে পাওয়া যায়।
এই গবেষণায় ব্যবহৃত সোর্স কোডটি পদ্ধতি বিভাগে বিশদ বিবরণ দেওয়া হয়েছে, এবং ডিবাগ সংস্করণগুলি https://github.com/baffou/ থেকে নিম্নলিখিত সংগ্রহস্থলগুলিতে ডাউনলোড করা যেতে পারে: SLM_temperatureShaping, CGMprocess, এবং CGM_magicWandSegmentation।
মেহতা, আর., সিংগাল, পি., সিং, এইচ., দামলে, ডি. এবং শর্মা, এ কে ইনসাইট ইন থার্মোফাইলস এবং তাদের ব্যাপক-স্পেকট্রাম অ্যাপ্লিকেশন। মেহতা, আর., সিংগাল, পি., সিং, এইচ., দামলে, ডি. এবং শর্মা, এ কে ইনসাইট ইন থার্মোফাইলস এবং তাদের ব্যাপক-স্পেকট্রাম অ্যাপ্লিকেশন।মেহতা, আর., সিংগাল, পি., সিং, এইচ., দামলে, ডি. এবং শর্মা, AK ওভারভিউ অফ থার্মোফাইলস এবং তাদের ব্যাপক প্রয়োগ। মেহতা, আর., সিংগাল, পি., সিং, এইচ., দামলে, ডি. ও শর্মা, AK 深入了解嗜热菌及其广谱应用। মেহতা, আর., সিংগাল, পি., সিং, এইচ., দামলে, ডি. ও শর্মা, এ.কে.মেহতা আর., সিংগাল পি., সিং এইচ., দামলে ডি. এবং শর্মা এ.কে.3 বায়োটেকনোলজি 6, 81 (2016)।