Electron microscope: Observation of 0.5 nm organs alive!
-Observing living organisms at the nano level-
– Mitochondria, sarcomere, etc. –
Chubu University
Lecturer Masane Shintani (36)
The “DET membrane method” is a new technology that uses an electron microscope to observe the movement of living organisms at the nano level.
It was developed by a research group led by Lecturer Seirei Shintani (36) at Chubu University.
Live observation:
Mitochondria that produce energy, sarcomere that contracts and produces muscle movement, etc.
It is possible to observe “living microorganisms in cells”.
Contribute to the “advancement of various sciences such as elucidation of biological mechanisms”.
Limitations of electron microscopy:
electron microscope
Objects are irradiated with electrons and can be observed at a maximum of 0.5 nm.
The feature is that it looks three-dimensional.
but,
Electrons “must be in a vacuum so that they cannot be absorbed or reflected by air.”
It is extremely difficult to “observe living cells”.
Disadvantages of optical microscopy:
An optical microscope is generally used for living body observation.
The magnification is about 1/400 of that of an electron microscope, and it has the disadvantage that only the surface can be observed.
Lecturer Shintani:
I wanted to use an electron microscope to observe living organisms.
He focused on the chemical substance “polyimide” used for the insulating coating of semiconductors.
Focus on “Polyimide”:
Polyimide is extremely thin with a thickness of 200 to 300 nanometers.
Moreover, the bonds between molecules are strong, so they are hard to break.
Cover with polyimide:
It was also possible to stretch a film along the observed living body.
When the living body was placed in a solution similar to body fluids and covered with polyimide for observation,
I succeeded in seeing the movement three-dimensionally.
reaserch result:
It was published in the electronic version of Microscopy, an international academic journal in the field of microscope science.
The DET film method can elucidate the intricate mechanisms of life.
Motivation for moving live observation:
Lecturer Shintani
Observation of intramyofibrillar organelles of sarcomere,
He used a mathematical model to study “how the heart beats without rest.”
In 2019, he began developing methods for observing living organisms in motion with an electron microscope.
At Chubu University, there was an old electron microscope that was scheduled to be discarded.
Using this microscope, the DET film method was developed.
Mainichi Shimbun
https://mainichi.jp/articles/20220722/k00/00m/040/192000c
Microscope électronique : Observation d’organes de 0,5 nm vivants !
-Observer le vivant à l’échelle nano-
– Mitochondries, sarcomère, etc. –
Université Chubu
Chargé de cours Masane Shintani (36)
La « méthode de la membrane DET » est une nouvelle technologie qui utilise un microscope électronique pour observer le mouvement des organismes vivants au niveau nano.
Il a été développé par un groupe de recherche dirigé par le maître de conférences Seirei Shintani (36 ans) à l’Université de Chubu.
Observation en direct :
Mitochondries qui produisent de l’énergie, sarcomère qui se contracte et produit des mouvements musculaires, etc.
Il est possible d’observer des “micro-organismes vivants dans les cellules”.
Contribuer à “l’avancement de diverses sciences telles que l’élucidation des mécanismes biologiques”.
Limites de la microscopie électronique :
microscope électronique
Les objets sont irradiés avec des électrons et peuvent être observés à un maximum de 0,5 nm.
La caractéristique est qu’il semble en trois dimensions.
mais,
Les électrons “doivent être dans le vide afin qu’ils ne puissent pas être absorbés ou réfléchis par l’air”.
Il est extrêmement difficile “d’observer des cellules vivantes”.
Inconvénients de la microscopie optique :
Un microscope optique est généralement utilisé pour l’observation du corps vivant.
Le grossissement est d’environ 1/400 de celui d’un microscope électronique, et il présente l’inconvénient que seule la surface peut être observée.
Maître de conférences Shintani :
Je voulais utiliser un microscope électronique pour observer les organismes vivants.
Nous nous sommes concentrés sur la substance chimique “polyimide” utilisée pour le revêtement isolant des semi-conducteurs.
Zoom sur “Polyimide”:
Le polyimide est extrêmement fin avec une épaisseur de 200 à 300 nanomètres.
De plus, les liaisons entre les molécules sont fortes, elles sont donc difficiles à rompre.
Recouvrir de polyimide :
Il était également possible d’étirer un film le long du corps vivant observé.
Lorsque le corps vivant a été placé dans une solution similaire aux fluides corporels et recouvert de polyimide pour observation,
J’ai réussi à voir le mouvement en trois dimensions.
résultat de la recherche :
Il a été publié dans la version électronique de Microscopy, une revue académique internationale dans le domaine de la science microscopique.
La méthode du film DET peut élucider les mécanismes complexes de la vie.
Motivation pour déplacer l’observation en direct :
Chargé de cours Shintani
Observation des organites intramyofibrillaires du sarcomère,
À l’aide d’un modèle mathématique, il a recherché “le mécanisme par lequel le cœur continue de battre sans repos”.
En 2019, il a commencé à développer une méthode d’observation d’organismes vivants en mouvement avec un microscope électronique.
À l’Université de Chubu, il y avait un vieux microscope électronique qui devait être jeté.
À l’aide de ce microscope, la méthode du film DET a été développée.
Mainichi Shimbun
Elektronenmikroskop: Beobachtung von 0,5-nm-Organen am Leben!
-Beobachtung lebender Organismen auf Nanoebene-
– Mitochondrien, Sarkomere usw. –
Chubu-Universität
Dozent Masane Shintani (36)
Die „DET-Membranmethode“ ist eine neue Technologie, die mithilfe eines Elektronenmikroskops die Bewegung lebender Organismen auf Nanoebene beobachtet.
Es wurde von einer Forschungsgruppe unter der Leitung von Dozentin Seirei Shintani (36) an der Chubu University entwickelt.
Live-Beobachtung:
Mitochondrien, die Energie produzieren, Sarkomere, die sich zusammenziehen und Muskelbewegungen erzeugen usw.
Es ist möglich, „lebende Mikroorganismen in Zellen“ zu beobachten.
Tragen Sie zum “Fortschritt verschiedener Wissenschaften wie der Aufklärung biologischer Mechanismen” bei.
Grenzen der Elektronenmikroskopie:
Elektronenmikroskop
Objekte werden mit Elektronen bestrahlt und können bei maximal 0,5 nm beobachtet werden.
Das Merkmal ist, dass es dreidimensional aussieht.
aber,
Elektronen “müssen sich in einem Vakuum befinden, damit sie nicht von Luft absorbiert oder reflektiert werden können.”
Es ist äußerst schwierig, “lebende Zellen zu beobachten”.
Nachteile der optischen Mikroskopie:
Ein optisches Mikroskop wird im Allgemeinen zur Beobachtung lebender Körper verwendet.
Die Vergrößerung beträgt etwa 1/400 eines Elektronenmikroskops und hat den Nachteil, dass nur die Oberfläche betrachtet werden kann.
Dozent Shintani:
Ich wollte mit einem Elektronenmikroskop lebende Organismen beobachten.
Wir konzentrierten uns auf die chemische Substanz „Polyimid“, die für die isolierende Beschichtung von Halbleitern verwendet wird.
Fokus “Polyimid”:
Polyimid ist mit einer Dicke von 200 bis 300 Nanometern extrem dünn.
Darüber hinaus sind die Bindungen zwischen Molekülen stark, sodass sie schwer zu brechen sind.
Abdeckung mit Polyimid:
Es war auch möglich, einen Film entlang des beobachteten lebenden Körpers zu spannen.
Wenn der lebende Körper in eine körperflüssigkeitsähnliche Lösung gelegt und zur Beobachtung mit Polyimid bedeckt wurde,
Mir ist es gelungen, die Bewegung dreidimensional zu sehen.
Forschungsergebnis:
Es wurde in der elektronischen Version von Microscopy veröffentlicht, einer internationalen wissenschaftlichen Zeitschrift auf dem Gebiet der Mikroskopie.
Die DET-Filmmethode kann die komplizierten Mechanismen des Lebens aufklären.
Motivation für bewegte Live-Beobachtung:
Dozent Shintani
Beobachtung intramyofibrillärer Sarkomerorganellen,
Anhand eines mathematischen Modells erforschte er „den Mechanismus, durch den das Herz ohne Pause weiterschlägt“.
2019 begann er mit der Entwicklung einer Methode zur Beobachtung von sich bewegenden lebenden Organismen mit einem Elektronenmikroskop.
An der Chubu-Universität gab es ein altes Elektronenmikroskop, das entsorgt werden sollte.
Unter Verwendung dieses Mikroskops wurde die DET-Filmmethode entwickelt.
Mainichi Shimbun
Real-time scanning electron microscopy of unfixed tissue in the solution using a deformable and electron-transmissive film
Microscopy
Oxford Academic
Abstract
It is difficult to use scanning electron microscopy to observe the structure and movement of biological tissue immersed in the solution.
To enable such observations,
we created a highly deformable and electron-transmissive polyimide film that can withstand the pressure difference between the high-vacuum electron column and the atmospheric-pressure sample chamber.
With this film,
we used scanning electron microscopy to measure the intrinsic fine structure and movement of the contractile fibers of excised mouse heart immersed in physiological solutions.
Our measurements revealed that
the excised heart is a dynamic tissue that undergoes relaxation oscillation based on a three-dimensional force balance.
https://academic.oup.com/jmicro/advance-article/doi/10.1093/jmicro/dfac030/6609566