آخرين دستاوردها در ارتقاء وضوح ميكروسكوپ نوري: روزنه‌اي براي مشاهدات زيستي در مقياس نانو

Recent progress in upgrading optical microscopy resolution: an opening into biological observations at the nanoscale

ظهور نانوفناوري به­ عنوان يك فناوري نوين با افق­هاي اميدبخش، همواره با نگران ي­هايي در زمينه­ ايمني زيستي و زيست­ محيطي همراه بوده است. به ­ويژه آنكه اين فناوري با دستكاري مواد در مقياسهاي سلولي و مولكولي، ادعاي بهبود عملكرد سامانه­ هاي زيستي با اهداف پزشكي و زيست­فناورانه را مطرح مي­سازد. لذا اطمينان از سلامت اين نانوسامانه ­ها براساس مشاهده مواد و اجزاي زيرسلولي و مطالعه دقيق ساز و كار­هاي عملكرد زيستي آنها در مقياس نانومتري ضروري به نظر مي­رسد. مزيت ميكروسكوپ نوري به ­عنوان ابزاري مهم در توسعه علوم، امكان مشاهده نمونه ­هاي زنده با حداقل اختلال در عملكرد آنها، انعطاف ­پذيري، حساسيت و اختصاصيت است. اما پراش نور و تاثير آن بر وضوح، محدوديت اصلي اين ميكروسكوپ­هاست. اخيراً با توسعه روشهاي جديد تصويربرداري با وضوح بسيار بالا مبتني بر مولكول­هاي حاوي عوامل نشانگر ساختاري به عنوان يك منبع نوري نانومقياس، شكاف بين قدرت تفكيك ميكروسكوپ فلورسنت و الكتروني كاهش چشم گيري يافته است. تصاوير حاصل از اين روشها، حاوي اطلاعات ارزشمندي در بررسي كروموزوم، نقشه­يابي ژنوم، انتقالات غشايي، تقسيم سلولي، آلودگي­ هاي ويروسي و سميت سلولي است. در اين مقاله آخرين پيشرفت­هاي فناورانه در بهبود وضوح ميكروسكوپ­هاي نوري به مقياس­ نانو با اميد ارتقاء دانش عمومي در حوزه­هاي مختلف پزشكي و زيست­ شناسي معرفي مي­گردند.

The advancement of nanotechnology, as a promising novel technology, have been associated with concerns about biosafety and bioenvironmental issues. Specially, since this technology raises the claim of material manipulation in cellular-molecular-level, and improving biological functions of biomaterials with medical and biotechnological aims. In this regard, the safety of nanostructures and sub-cellular components according to the biological observations, and accurate study of biological mechanisms at the nanometer scale is of critical importance. The advantage of optical microscopy as an important tool in development of science is the ability to observe the living sample models, with minimal disruption to their functions, flexibility, sensitivity, and specificity. However, the limitation is the diffraction of light and its effect on the resolution. Recently, improvement of novel super-resolution imaging methods relying on molecules consisting of a labeled structure as nanometer source of light, has led to a significant reduction of resolution gap between fluorescent and electron microscopy. The images obtained by super-resolution technique contain valuable information in areas such as chromosome studies, genome mapping, membrane transport, cell division, viral infection and cytotoxicity. This article introduces the latest scientific achievements of optical microscopy resolution improvement to the nanoscale with hope to upgrade the general information in different field of biology and medicine.