Ua tsaug rau koj tuaj xyuas Nature.com. Qhov browser version koj siv tau txwv CSS kev txhawb nqa. Rau qhov kev paub zoo tshaj plaws, peb xav kom koj siv qhov browser tshiab (lossis lov tes taw Compatibility Hom hauv Internet Explorer). Nyob rau lub sijhawm no, txhawm rau ua kom muaj kev txhawb nqa txuas ntxiv, peb yuav ua rau lub xaib tsis muaj qauv thiab JavaScript.
Thermophiles yog cov kab mob uas muaj sia nyob ntawm qhov kub thiab txias. Kev kawm lawv tuaj yeem muab cov ntaub ntawv tseem ceeb hais txog yuav ua li cas lub neej hloov mus rau qhov xwm txheej hnyav. Txawm li cas los xij, nws yog qhov nyuaj rau kev ua tiav qhov kub thiab txias nrog cov pa microscopes. Ntau qhov kev daws teeb meem hauv tsev raws li cov hluav taws xob hluav taws xob hauv zos tau raug npaj, tab sis tsis muaj kev lag luam yooj yim daws teeb meem. Hauv daim ntawv no, peb qhia txog lub tswv yim ntawm microscale laser cua sov hla lub tshuab ntsuas qhov pom los muab qhov kub thiab txias rau cov kev tshawb fawb thermophile thaum ua kom tus neeg siv qhov chaw mos. Microscale cua sov ntawm nruab nrab laser siv yuav ua tiav siv ib tug kub nanoparticle coated substrate raws li ib tug biocompatible thiab npaum lub teeb absorber. Cov teebmeem ntawm microscale kua convection, cell retention, thiab centrifugal thermophoretic motion yog tham. Cov txheej txheem tau pom nyob rau hauv ob hom: (i) Geobacillus stearothermophilus, tus kab mob hu ua thermophilic uas rov tsim dua li ntawm 65 ° C, uas peb tau soj ntsuam kom germinate, loj hlob thiab ua luam dej hauv microscale cua sov; (ii) Thiobacillus sp., zoo tshaj plaws hyperthermophilic archaea. ntawm 80 ° C. Txoj haujlwm no ua rau txoj hauv kev yooj yim thiab nyab xeeb kev soj ntsuam ntawm cov kab mob thermophilic siv cov cuab yeej microscopy niaj hnub thiab pheej yig.
Ntau txhiab xyoo dhau los, lub neej hauv ntiaj teb tau hloov kho kom hloov mus rau ntau qhov chaw ib puag ncig uas qee zaum suav tias yog qhov kawg ntawm peb tib neeg txoj kev xav. Tshwj xeeb, qee cov kab mob thermophilic (cov kab mob, archaea, fungi) hu ua thermophiles vam meej nyob rau hauv qhov kub ntawm 45 ° C mus rau 122 ° C1, 2, 3, 4. Thermophiles nyob rau hauv ntau yam ecosystems, xws li dej hiav txwv tob hydrothermal vents, kub springs. los yog thaj chaw volcanic. Lawv cov kev tshawb fawb tau ua rau muaj kev txaus siab ntau hauv ob peb lub xyoo dhau los rau tsawg kawg yog ob qho laj thawj. Ua ntej, peb tuaj yeem kawm los ntawm lawv, piv txwv li, yuav ua li cas thermophiles 5, 6, enzymes 7, 8 thiab daim nyias nyias 9 nyob ruaj khov ntawm qhov kub thiab txias, los yog yuav ua li cas thermophiles tuaj yeem tiv taus cov hluav taws xob ntau heev. Qhov thib ob, lawv yog lub hauv paus rau ntau yam tseem ceeb biotechnological applications1,11,12 xws li roj ntau lawm13,14,15,16, tshuaj synthesis (dihydro, alcohols, methane, amino acids, thiab lwm yam) 17, biomining18 thiab thermostable biocatalysts7 ,11, 13. Tshwj xeeb, tam sim no paub zoo polymerase saw cov tshuaj tiv thaiv (PCR)19 koom nrog ib qho enzyme (Taq polymerase) cais tawm ntawm cov kab mob thermophilic Thermus aquaticus, yog ib qho ntawm thawj cov thermophiles uas tau pom.
Txawm li cas los xij, txoj kev tshawb fawb ntawm thermophiles tsis yog ib txoj haujlwm yooj yim thiab tsis tuaj yeem tsim kho hauv ib qho kev sim tshuaj lom neeg. Tshwj xeeb, cov thermophiles nyob tsis tuaj yeem raug soj ntsuam hauv vitro nrog rau cov qauv teeb pom kev zoo, txawm tias muaj cov khoom siv hluav taws xob, feem ntau ntsuas rau qhov kub thiab txias li 40 ° C. Txij li thaum xyoo 1990, tsuas yog ob peb pawg tshawb fawb tau mob siab rau lawv tus kheej rau kev qhia txog cov tshuab ntsuas kub kub (HTM) tshuab. Xyoo 1994 Glukh et al. Lub tshuab cua sov / cua txias tau tsim los ntawm kev siv Peltier cell uas tswj qhov kub ntawm cov kab hlau rhuav kaw kom tswj tau anaerobicity 20 . Cov cuab yeej tuaj yeem ua kom sov txog 100 ° C ntawm tus nqi ntawm 2 ° C / s, tso cai rau cov kws sau ntawv los kawm txog kev hloov pauv ntawm cov kab mob hyperthermophilic Thermotoga maritima21. Xyoo 1999 Horn et al. Ib qho cuab yeej zoo sib xws tau tsim, tseem ua raws li kev siv cov rhuab capillaries uas tsim nyog rau kev lag luam microscopy los kawm txog cell division / kev sib txuas. Tom qab lub sijhawm ntev ntawm cov txheeb ze tsis ua haujlwm, kev tshawb nrhiav HTMs tau rov pib dua xyoo 2012, tshwj xeeb hauv kev sib txuas nrog cov ntaub ntawv los ntawm pawg Wirth uas siv cov cuab yeej tsim los ntawm Horn li al. Kaum tsib xyoos dhau los, kev hloov pauv ntawm ntau tus archaea, suav nrog hyperthermophiles, tau kawm ntawm qhov kub txog li 100 ° C siv cov rhuab capillaries23,24. Lawv kuj tau hloov kho tus thawj lub tshuab ntsuas kom ua tiav cov cua kub ceev (ntau feeb es tsis txhob 35 feeb kom ncav cuag qhov kub thiab txias) thiab ua tiav cov kab hluav taws xob kub ntawm ntau tshaj 2 cm thoob plaws nruab nrab. Qhov ntsuas kub gradient shaping device (TGFD) tau siv los kawm txog kev txav mus los ntawm ntau cov thermophiles nyob rau hauv qhov kub thiab txias gradients ntawm cov kab mob sib kis 24, 25.
Cov cua sov kaw capillaries tsis yog tib txoj hauv kev los saib xyuas cov thermophiles nyob. Nyob rau hauv 2012, Kuwabara et al. Pyrex cov khoom siv hauv tsev kaw nrog cov nplaum tiv thaiv tshav kub (Super X2; Cemedine, Nyiv) tau siv. Cov qauv no tau muab tso rau hauv cov khoom lag luam uas muaj pob tshab cua sov phaj (Micro Heat Plate, Kitazato Corporation, Nyiv) muaj peev xwm ua kom sov txog 110 ° C, tab sis tsis yog tsim los rau bioimaging. Cov kws sau ntawv tau pom zoo faib cov kab mob anaerobic thermophilic (Thermosipho globiformans, ob npaug rau 24 min) ntawm 65 ° C. Xyoo 2020, Pulshen et al. Kev ua kom muaj cua sov zoo ntawm cov tais diav hlau ua lag luam (AttofluorTM, Thermofisher) tau pom tias siv ob lub tshuab cua sov hauv tsev: lub hau thiab ib theem (PCR tshuab-tsim kev teeb tsa). Qhov kev sib koom ua ke no ua rau cov kua dej tsis sib xws thiab tiv thaiv evaporation thiab condensation nyob rau hauv qab ntawm lub hau. Kev siv lub nplhaib O-ring zam kev sib pauv roj nrog ib puag ncig. Qhov HTM no, hu ua Sulfoscope, tau siv los ua duab Sulfolobus acidocaldarius ntawm 75 ° C27.
Ib qho kev lees paub txog kev txwv ntawm tag nrho cov tshuab no yog kev txwv rau kev siv huab cua lub hom phiaj, cov roj immersion tsis haum rau qhov kub thiab txias thiab kev ntsuas los ntawm> 1-mm tuab pob tshab qauv. Ib qho kev lees paub txog kev txwv ntawm tag nrho cov tshuab no yog kev txwv rau kev siv huab cua lub hom phiaj, cov roj immersion tsis haum rau qhov kub thiab txias thiab kev ntsuas los ntawm> 1-mm tuab pob tshab qauv. Общепризнанным недостатком всех этих систем было ограничение на использование воздушных объективов, поспользование воздушных объективовильос погружение в масло не подходило для такой высокой температуры и для визуализации через промпературы и для визуализации через промщрачрны > Ib qho kev lees paub tsis txaus ntawm tag nrho cov tshuab no yog qhov txwv rau kev siv huab cua lub hom phiaj, vim tias cov roj immersion tsis haum rau qhov kub thiab txias thiab kev pom los ntawm cov qauv pob tshab> 1 hli tuab.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的咘料渳的咘透明样品成像. Ib qho kev lees paub txog kev txwv ntawm tag nrho cov tshuab no yog kev txwv ntawm kev siv daim iav hauv huab cua, vim tias cov roj immersion tsis tsim nyog rau cov duab pob tshab qauv> 1 hli tuab ntawm qhov kub thiab txias. Общепризнанным недостатком всех этих систем является ограниченное использование воздушных объекивионов, жение в масло непригодно для таких высоких температур и визуализации через прозрачные образщий тол Ib qho kev lees paub qhov tsis zoo ntawm tag nrho cov tshuab no yog qhov txwv tsis pub siv cov iav tsom iav, cov roj immersion tsis haum rau qhov kub thiab txias thiab pom los ntawm cov qauv pob tshab> 1 hli tuab.Tsis ntev los no, qhov kev txwv no tau raug tshem tawm los ntawm Charles-Orzag li al. 28, leej twg tsim ib lub cuab yeej uas tsis muab cua sov nyob ib ncig ntawm lub system ntawm kev txaus siab, tab sis nyob rau hauv lub hau npog nws tus kheej, npog nrog ib tug nyias pob tshab txheej ntawm ib tug resistor ua los ntawm ITO (indium-tin oxide). Lub hau tuaj yeem ua kom sov txog li 75 ° C los ntawm kev hla hluav taws xob los ntawm txheej pob tshab. Txawm li cas los xij, tus kws sau ntawv yuav tsum ua kom sov lub lens rau lub hom phiaj, tab sis tsis tshaj 65 ° C, thiaj li tsis ua rau nws puas.
Cov hauj lwm no qhia tau hais tias txoj kev loj hlob ntawm qhov kub thiab txias optical microscopy tsis tau siv dav, feem ntau xav tau cov cuab yeej siv hauv tsev, thiab feem ntau ua tiav ntawm tus nqi ntawm qhov kev daws teeb meem, uas yog qhov tsis zoo vim tias cov kab mob thermophilic tsis loj dua li ob peb. micrometers. Txo cov cua sov ntim yog tus yuam sij rau kev daws peb qhov teeb meem ntawm HTM: kev daws teeb meem tsis zoo, siab thermal inertia thaum lub cev ua kom sov, thiab cov cua kub tsis zoo ntawm cov khoom nyob ib puag ncig (cov roj tso rau hauv, lub hom phiaj lens ... lossis cov neeg siv txhais tes) ntawm qhov kub thiab txias. ).
Hauv daim ntawv no, peb qhia txog HTM rau kev soj ntsuam thermophile uas tsis yog raws li cov cua sov tiv thaiv. Hloov chaw, peb tau ua tiav cov cua sov hauv ib cheeb tsam ntawm thaj tsam ntawm lub tshuab ntsuas qhov pom los ntawm laser irradiation ntawm lub teeb-absorbing substrate. Kev faib tawm qhov kub thiab txias tau pom los ntawm kev siv ntau theem microscopy (QPM). Qhov ua tau zoo ntawm txoj kev no yog pom los ntawm Geobacillus stearothermophilus, cov kab mob thermophilic motile uas rov tsim dua li ntawm 65 ° C thiab muaj lub sijhawm luv luv ob npaug (kwv yees 20 feeb), thiab Sulfolobus shibatae, hyperthermophile uas loj hlob zoo ntawm 80 ° C (archaea) ua piv txwv. Ib txwm replication tus nqi thiab ua luam dej tau pom raws li qhov ua haujlwm ntawm qhov kub thiab txias. Lub laser HTM (LA-HTM) no tsis txwv los ntawm lub thickness ntawm cov ntaub npog los yog los ntawm qhov xwm ntawm lub hom phiaj (cua cua lossis roj immersion). Qhov no tso cai rau txhua qhov kev daws teeb meem siab ntawm lub lag luam siv. Nws kuj tsis raug kev txom nyem los ntawm cua sov qeeb vim thermal inertia (ua tiav cov cua sov tam sim ntawm ib millisecond scale) thiab siv cov khoom lag luam tsuas yog muaj. Tsuas yog kev txhawj xeeb txog kev nyab xeeb tshiab tsuas yog cuam tshuam nrog kev muaj cov kab hluav taws xob muaj zog (feem ntau txog li 100 mW) hauv lub cuab yeej thiab tej zaum yuav yog los ntawm qhov muag, uas yuav tsum muaj cov tsom iav tiv thaiv.
Lub hauv paus ntsiab lus ntawm LA-HTM yog siv lub laser los ua kom sov cov qauv hauv zos hauv thaj tsam ntawm kev pom ntawm lub tshuab tsom iav (Daim duab 1a). Ua li no, cov qauv yuav tsum yog lub teeb-absorbing. Txhawm rau siv lub zog laser tsim nyog (tsawg dua 100 mW), peb tsis tso siab rau kev nqus ntawm lub teeb los ntawm cov kua nruab nrab, tab sis ua kom muaj zog ntxiv qhov nqus ntawm cov qauv los ntawm txheej txheej substrate nrog kub nanoparticles (Fig. 1c). Cov cua kub kub nanoparticles nrog lub teeb yog qhov tseem ceeb rau kev ua haujlwm ntawm thermal plasmonics, nrog rau cov kev xav tau hauv biomedicine, nanochemistry lossis tshav ntuj sau 29,30,31. Ob peb xyoos dhau los, peb tau siv LA-HTM no hauv ntau qhov kev tshawb fawb ntsig txog thermal plasma daim ntawv thov hauv physics, chemistry thiab biology. Qhov teeb meem tseem ceeb ntawm txoj kev no yog nyob rau hauv kev nthuav qhia qhov ntsuas kub kawg, vim qhov ntsuas kub siab yog txwv rau thaj tsam microscale hauv cov qauv. Peb tau pom tias kev ntsuas kub tuaj yeem ua tiav nrog plaub-wavelength transverse shear interferometer, ib qho yooj yim, high-resolution, thiab rhiab heev ntawm kev ntsuas theem microscopy raws li kev siv ob-dimensional diffraction gratings (tseem hu ua cross gratings) 33, 34, 35, 36. Qhov kev ntseeg siab ntawm cov txheej txheem thermal microscopy no, raws li kev hla dhau grating wavefront microscopy (CGM), tau pom nyob rau hauv kaum ob cov ntaub ntawv luam tawm xyoo dhau los 37,38,39,40,41,42,43.
Scheme ntawm installation ntawm parallel laser cua sov, shaping thiab kub microscope. b Cov qauv geometry muaj xws li AttofluorTM chamber uas muaj cov npog npog coated nrog kub nanoparticles. c Saib ze ntawm tus qauv (tsis yog ntsuas). d sawv cev rau cov qauv laser beam profile thiab (e) simulated tom qab kub faib ntawm cov qauv dav hlau ntawm cov kub nanoparticles. f yog ib qho annular laser beam profile haum rau tsim kom muaj qhov sib txawv ntawm qhov kub thiab txias raws li qhia hauv kev simulation ntawm qhov tshwm sim qhov kub thiab txias faib tau pom hauv (g). Scale bar: 30 µm.
Tshwj xeeb, peb tsis ntev los no tau ua tiav cov cua sov ntawm cov tsiaj nyeg nrog LA-HTM thiab CGM thiab taug qab cov cellular heat shocks teb nyob rau thaj tsam ntawm 37-42 ° C, ua kom pom qhov siv tau ntawm cov txheej txheem no rau tib lub cell duab. Txawm li cas los xij, daim ntawv thov ntawm LA-HTM rau kev kawm txog cov kab mob ntawm qhov kub thiab txias tsis yog qhov tsis meej, vim nws yuav tsum tau ceev faj ntau dua piv rau cov tsiaj txhu: ua ntej, cua sov hauv qab ntawm qhov nruab nrab los ntawm kaum degrees (ntau dua li ob peb degrees) ua rau. mus rau qhov muaj zog ntsug kub gradient. tuaj yeem tsim cov kua dej convection 44 uas, yog tias tsis ruaj khov rau hauv lub substrate, tuaj yeem ua rau lub zog tsis zoo thiab sib xyaw ntawm cov kab mob. Qhov no convection yuav raug tshem tawm los ntawm kev txo cov thickness ntawm cov kua txheej. Rau lub hom phiaj no, nyob rau hauv tag nrho cov kev sim uas tau hais hauv qab no, cov kab mob raug tshem tawm ntawm ob lub hau npog kwv yees li 15 µm tuab muab tso rau hauv lub khob hlau (AttofluorTM, Thermofisher, Fig. 1b, c). Nyob rau hauv txoj cai, convection yuav zam tau yog hais tias lub thickness ntawm cov kua yog me dua lub beam loj ntawm lub cua sov laser. Qhov thib ob, kev ua haujlwm hauv ib qho kev txwv geometry tuaj yeem ua rau muaj kab mob aerobic (saib daim duab S2). Qhov teeb meem no tuaj yeem zam tau los ntawm kev siv lub substrate uas yog permeable rau oxygen (los yog lwm yam roj tseem ceeb), los ntawm kev tawm hauv cov pa npuas hauv cov ntaub npog, lossis los ntawm qhov drilling qhov nyob rau hauv cov ntaub ntawv saum toj kawg nkaus (saib daim duab S1) 45 . Hauv txoj kev tshawb no, peb xaiv qhov kev daws teeb meem tom kawg (Figures 1b thiab S1). Thaum kawg, laser cua sov tsis muab qhov kub thiab txias faib. Txawm tias nyob rau tib lub zog ntawm lub laser beam (Daim duab 1d), qhov kub thiab txias tsis sib xws, tab sis zoo ib yam li Gaussian tis vim thermal diffusion (Fig. 1e). Thaum lub hom phiaj yog los tsim kom muaj qhov kub thiab txias nyob rau hauv qhov kev pom rau kev kawm txog cov kab mob lom, tsis sib xws profiles tsis zoo tagnrho thiab tseem tuaj yeem ua rau cov kab mob thermophoretic txav yog tias lawv tsis ua raws li cov substrate (saib daim duab S3, S4)39. Txog rau qhov kawg no, peb siv lub spatial light modulator (SLM) los ua lub teeb infrared laser beam raws li cov duab ntawm lub nplhaib (Fig. 1f) nyob rau hauv lub dav hlau ntawm cov qauv kom ua tau ib tug zoo kawg nkaus kub kub faib nyob rau hauv ib tug geometric cheeb tsam, Txawm hais tias thermal diffusion (Daim duab 1d) 39 , 42, 46. Muab ib lub hau npog sab saum toj ntawm lub tais hlau (Daim duab 1b) kom tsis txhob evaporation ntawm qhov nruab nrab thiab soj ntsuam tsawg kawg ob peb hnub. Vim tias daim npog saum toj no tsis raug kaw, qhov nruab nrab ntxiv tuaj yeem yooj yim ntxiv txhua lub sijhawm yog tias tsim nyog.
Txhawm rau ua piv txwv li cas LA-HTM ua haujlwm thiab ua kom pom tias nws muaj peev xwm siv tau hauv kev tshawb fawb thermophilic, peb tau kawm cov kab mob aerobic Geobacillus stearothermophilus, uas muaj qhov zoo tshaj plaws kev loj hlob ntawm ib ncig ntawm 60-65 ° C. Cov kab mob kuj muaj flagella thiab muaj peev xwm ua luam dej, muab lwm qhov qhia txog kev ua haujlwm ntawm tes.
Cov qauv (Fig. 1b) tau ua ntej incubated ntawm 60 ° C rau ib teev thiab ces muab tso rau hauv ib tug LA-HTM qauv yas dhos. Qhov no pre-incubation yog xaiv tau, tab sis tseem muaj txiaj ntsig, rau ob qho laj thawj: Ua ntej, thaum lub laser qhib, nws ua rau cov hlwb loj hlob sai thiab faib (saib yeeb yaj kiab M1 hauv Cov Khoom Siv Ntxiv). Yog tsis muaj pre-incubation, kab mob kev loj hlob feem ntau ncua li ntawm 40 feeb txhua lub sij hawm ib tug tshiab saib cheeb tsam yog rhuab rau cov qauv. Qhov thib ob, 1 teev ua ntej incubation txhawb nqa adhesion ntawm cov kab mob mus rau cov ntaub npog, tiv thaiv cov hlwb los ntawm kev tawm ntawm qhov kev pom vim yog thermophoresis thaum lub laser tau qhib (saib zaj duab xis M2 hauv Cov Khoom Siv Ntxiv). Thermophoresis yog qhov txav ntawm cov khoom los yog cov molecules raws li qhov kub thiab txias, feem ntau los ntawm kub mus rau txias, thiab cov kab mob tsis muaj qhov tshwj xeeb 43,47. Cov txiaj ntsig tsis zoo no raug tshem tawm ntawm thaj chaw uas tau muab los ntawm kev siv SLM los tsim cov kab teeb ci laser thiab ua tiav qhov kev faib ua kom sov.
Ntawm daim duab. Daim duab 2 qhia txog qhov kub thiab txias uas ntsuas los ntawm CGM tau los ntawm irradiating iav substrate coated nrog kub nanoparticles nrog ib tug annular laser beam (Fig. 1f). Kev faib tawm ntawm qhov chaw tiaj tus tau pom nyob rau tag nrho cheeb tsam uas npog los ntawm laser beam. Thaj chaw no tau teem rau 65 ° C, qhov pom kev loj hlob kub. Sab nraum cheeb tsam no, qhov kub ntawm qhov nkhaus ib txwm poob rau \(1 / r\) (qhov twg \(r\) yog lub radial coordinate).
Daim ntawv qhia qhov kub thiab txias ntawm CGM ntsuas tau los ntawm kev siv lub voj voog laser rau irradiate ib txheej ntawm kub nanoparticles kom tau txais qhov ntsuas kub ntawm qhov chaw nyob ib puag ncig. b Isotherm ntawm daim ntawv qhia qhov kub thiab txias (a). Lub contour ntawm lub laser beam yog sawv cev los ntawm ib tug grey dotted lub voj voog. Qhov kev sim tau rov ua dua ob zaug (saib Cov Khoom Siv Ntxiv, Daim duab S4).
Kev muaj peev xwm ntawm cov kab mob tau raug saib xyuas rau ob peb teev siv LA-HTM. Ntawm daim duab. 3 qhia lub sijhawm ncua sij hawm rau plaub daim duab coj los ntawm 3 teev 20 feeb ua yeeb yaj kiab (Movie M3, Cov Ntaub Ntawv Ntxiv). Cov kab mob tau pom kom nquag plias nyob rau hauv lub voj voog cheeb tsam uas tau teev tseg los ntawm lub laser qhov twg qhov kub zoo tshaj plaws, nce mus txog 65 ° C. Hauv qhov sib piv, kev loj hlob ntawm tes tau txo qis thaum qhov kub qis dua 50 ° C rau 10 s.
Optical depth dluab ntawm G. stearothermophilus kab mob loj hlob tom qab laser cua sov ntawm lub sij hawm sib txawv, (a) t = 0 min, (b) 1 h 10 min, (c) 2 h 20 min, (d) 3 h 20 min, tawm ntawm 200 Extracted los ntawm ib-feeb zaj duab xis (M3 zaj duab xis muab nyob rau hauv Cov Lus Qhia Ntxiv) superimposed rau ntawm daim ntawv qhia qhov kub thiab txias. Lub laser tig rau lub sijhawm \(t = 0\). Isotherms tau ntxiv rau cov duab siv.
Txhawm rau kom muaj nuj nqis ntxiv ntawm kev loj hlob ntawm tes thiab nws qhov kev cia siab ntawm qhov kub thiab txias, peb tau ntsuas qhov nce hauv biomass ntawm ntau lub cheeb tsam ntawm cov kab mob uas tau pib cais tawm hauv Movie M3 qhov chaw saib (Fig. 4). Cov kab mob niam txiv tau xaiv thaum pib ntawm kev tsim cov tsev me me (mCFU) yog qhia hauv daim duab S6. Kev ntsuas huab cua qhuav tau raug coj los nrog CGM 48 lub koob yees duab uas tau siv los ua daim ntawv qhia qhov kub thiab txias. Lub peev xwm ntawm CGM los ntsuas qhov hnyav qhuav thiab kub yog lub zog ntawm LA-HTM. Raws li qhov xav tau, qhov kub thiab txias ua rau cov kab mob loj hlob sai (Fig. 4a). Raws li pom nyob rau hauv lub semi-log zaj duab xis nyob rau hauv daim duab 4b, kev loj hlob ntawm tag nrho cov kub raws li exponential kev loj hlob, qhov twg cov ntaub ntawv siv lub exponential muaj nuj nqi \(m={m}_{0}{10}^{t/\ tau }+ {{ \mbox{cst}}}\), where \(\tau {{{{{\rm{log }}}}}}2\) – tiam (los yog ob npaug), \( g =1/ \tau\) – growth rate (number of divisions per unit time ). Ntawm daim duab. 4c qhia txog qhov kev loj hlob ntawm tus nqi thiab lub sijhawm tiam raws li qhov ua haujlwm ntawm qhov kub thiab txias. Kev loj hlob sai ntawm mCFUs yog tus cwj pwm los ntawm kev loj hlob ntawm kev loj hlob tom qab ob teev, qhov kev xav ntawm tus cwj pwm vim muaj kab mob siab heev (zoo ib yam li cov theem nyob ruaj khov hauv cov kab lis kev cai qub). Cov duab dav dav \(g\sab laug(T\right)\) (Fig. 4c) sib haum mus rau qhov xav tau ob-theem nkhaus rau G. stearothermophilus nrog kev pom kev loj hlob ntawm 60-65 ° C. Sib piv cov ntaub ntawv siv tus qauv cardinal (Daim duab S5)49 qhov twg \(\left({{G}_{0}{;\;T}}_{{\min }};{T}_{{opt} } } ;{T}_{{\max}}\right)\) = (0.70 ± 0.2; 40 ± 4; 65 ± 1.6; 67 ± 3) °C, uas pom zoo nrog rau lwm yam txiaj ntsig tau hais hauv cov ntaub ntawv49. Txawm hais tias qhov ntsuas kub ntawm qhov ntsuas tsis tuaj yeem rov ua dua, qhov siab tshaj plaws kev loj hlob ntawm \({G}_{0}\) yuav txawv ntawm ib qho kev sim mus rau lwm qhov (saib cov duab S7-S9 thiab movie M4). Nyob rau hauv sib piv rau qhov kub thiab txias tsis haum, uas yuav tsum tau universal, qhov siab tshaj plaws kev loj hlob tus nqi nyob ntawm seb cov khoom ntawm nruab nrab (muaj cov as-ham, oxygen concentration) nyob rau hauv lub soj ntsuam microscale geometry.
Microbial kev loj hlob ntawm ntau yam kub. mCFU: Cov Me Me Colony Tsim Cov Chav. Cov ntaub ntawv tau los ntawm kev yees duab ntawm ib tus kab mob loj hlob nyob rau hauv qhov kub thiab txias gradient (movie M3). b Ib yam li (a), semi-logarithmic scale. c Growth rate\(\tau\) and generation time\(g\) xam los ntawm linear regression (b). Kab rov tav yuam kev: qhov kub thiab txias tshaj qhov mCFUs nthuav dav rau hauv qhov kev pom thaum lub sij hawm loj hlob. Vertical error bars: linear regression standard yuam kev.
Ntxiv rau qhov kev loj hlob ib txwm muaj, qee cov kab mob qee zaum ntab mus rau hauv qhov pom thaum lub sij hawm laser cua sov, uas yog ib qho kev xav rau cov kab mob nrog flagella. Cov yeeb yaj kiab M5 hauv cov ntaub ntawv ntxiv qhia tau hais tias muaj kev ua luam dej li no. Hauv qhov kev sim no, cov hluav taws xob tsis sib xws tau siv los tsim qhov kub thiab txias, raws li pom hauv daim duab 1d, e thiab S3. Daim duab 5 qhia txog ob daim duab uas tau xaiv los ntawm cov yeeb yaj kiab M5 qhia tias ib tus kab mob ua rau pom kev txav mus los thaum tag nrho lwm cov kab mob nyob twj ywm.
Ob lub sijhawm (a) thiab (b) qhia txog kev ua luam dej ntawm ob tus kab mob sib txawv uas cim nrog lub voj voog. Cov duab tau muab rho tawm los ntawm M5 yeeb yaj kiab (muab los ua cov khoom siv ntxiv).
Nyob rau hauv cov ntaub ntawv ntawm G. stearothermophilus, lub active zog ntawm cov kab mob (Fig. 5) pib ob peb feeb tom qab lub laser beam tau qhib. Qhov kev soj ntsuam no qhia txog cov lus teb ntawm lub cev ntawm cov kab mob thermophilic no kom nce qhov kub thiab txias, raws li twb tau pom los ntawm Mora li al. 24. Cov ncauj lus ntawm cov kab mob motility thiab txawm tias thermotaxis tuaj yeem tshawb xyuas ntxiv siv LA-HTM.
Microbial ua luam dej yuav tsum tsis txhob totaub nrog lwm hom kev tawm dag zog lub cev, uas yog (i) Brownian motion, uas zoo nkaus li chaotic motion uas tsis muaj kev taw qhia meej, (ii) convection 50 thiab thermophoresis 43, muaj nyob rau hauv ib txwm drift ntawm kev txav raws qhov kub thiab txias. gradient.
G. stearothermophilus paub txog nws lub peev xwm los tsim spores resistant heev (spores tsim) thaum raug rau ib puag ncig tsis zoo raws li kev tiv thaiv. Thaum ib puag ncig tej yam kev mob ua tau zoo dua, cov spores germinate, tsim nyob rau hauv lub hlwb thiab resuming kev loj hlob. Txawm hais tias cov txheej txheem sporulation / germination no paub zoo, nws yeej tsis tau pom nyob rau lub sijhawm. Siv LA-HTM, peb tshaj tawm ntawm no thawj qhov kev soj ntsuam ntawm cov txheej xwm germination hauv G. stearothermophilus.
Ntawm daim duab. 6a qhia lub sij hawm-lapse dluab ntawm qhov tob tob (OT) tau siv CGM teeb ntawm 13 spores. Rau tag nrho lub sij hawm sau (15 h 6 min, \(t = 0\) - pib ntawm laser cua sov), 4 tawm ntawm 13 spores germinated, ntawm successive lub ntsiab lus \(t = 2\) h, \( 3\ ) h \(10\)', \(9\) h \(40\)' and \(11\) h \(30\)'. Txawm hais tias tsuas yog ib qho ntawm cov xwm txheej no tau pom nyob rau hauv daim duab 6, 4 germination txheej xwm tuaj yeem pom hauv M6 cov yeeb yaj kiab hauv cov khoom siv ntxiv. Interestingly, germination zoo li random: tsis yog tag nrho cov spores germinate thiab tsis germinate nyob rau tib lub sij hawm, txawm tias tib yam kev hloov nyob rau hauv ib puag ncig tej yam kev mob.
Lub Sijhawm-lapse muaj 8 OT duab (roj immersion, 60x, 1.25 NA lub hom phiaj) thiab (b) biomass evolution ntawm G. stearothermophilus aggregates. c (b) Kos rau ntawm qhov ntsuas ib nrab los qhia txog qhov linearity ntawm txoj kev loj hlob (dashed kab).
Ntawm daim duab. 6b,c qhia txog biomass ntawm cov neeg ntawm tes nyob rau hauv qhov kev pom raws li kev ua haujlwm ntawm lub sijhawm nyob rau tag nrho lub sijhawm ntawm kev sau cov ntaub ntawv. Qhov nrawm nrawm ntawm qhov qhuav pom ntawm \(t = 5\) h hauv daim duab. 6b, c, vim yog tawm ntawm qee lub hlwb los ntawm kev pom. Qhov kev loj hlob ntawm plaub qhov xwm txheej no yog \(0.77\pm 0.1\) h-1. Tus nqi no siab dua qhov kev loj hlob uas cuam tshuam nrog daim duab 3. 3 thiab 4, uas cov hlwb loj hlob ib txwm. Yog vim li cas rau kev loj hlob ntawm G. stearothermophilus los ntawm spores yog tsis paub meej, tab sis cov kev ntsuas no qhia txog qhov kev txaus siab ntawm LA-HTM thiab ua hauj lwm nyob rau hauv ib tug cell theem (los yog nyob rau hauv ib tug mCFU theem) kom paub ntau ntxiv txog lub zog ntawm lub cell lub neej. .
Txhawm rau ua kom pom qhov ua tau zoo ntawm LA-HTM thiab nws qhov kev ua tau zoo ntawm qhov kub thiab txias, peb tau soj ntsuam kev loj hlob ntawm Sulfolobus shibatae, hyperthermophilic acidophilic archaea nrog kev loj hlob zoo ntawm 80 ° C51. Muab piv rau G. stearothermophilus, cov archaea no kuj muaj qhov sib txawv heev, zoo li 1 micron spheres (cocci) es tsis yog elongated rods (bacilli).
Daim duab 7a muaj cov duab qhov tob qhov tob ntawm S. shibatae mCFU tau siv CGM (saib M7 feature zaj duab xis hauv Cov Khoom Siv Ntxiv). Qhov mCFU no loj hlob nyob ib ncig ntawm 73 ° C, qis dua qhov kub siab tshaj ntawm 80 ° C, tab sis nyob rau hauv qhov kub thiab txias rau kev loj hlob. Peb tau pom ntau qhov xwm txheej fission uas ua rau mCFUs zoo li micrograpes ntawm archaea tom qab ob peb teev. Los ntawm cov duab OT no, mCFU biomass tau ntsuas lub sijhawm thiab nthuav tawm hauv daim duab 7b. Interestingly, S. shibatae mCFUs pom kev loj hlob linear es tsis yog kev loj hlob exponential pom nrog G. stearothermophilus mCFUs. Muaj kev sib tham ntev ntev 52 txog qhov xwm txheej ntawm kev loj hlob ntawm tes: thaum qee qhov kev tshawb fawb qhia txog kev loj hlob ntawm cov kab mob microbes uas yog proportional rau lawv qhov loj (exponential loj hlob), lwm tus qhia tus nqi tas li (linear lossis bilinear kev loj hlob). Raws li tau piav qhia los ntawm Tzur et al.53, qhov txawv ntawm exponential thiab (bi) linear kev loj hlob yuav tsum muaj qhov tseeb ntawm <6% hauv kev ntsuas biomass, uas tsis ncav cuag rau feem ntau QPM cov tswv yim, txawm tias muaj kev cuam tshuam. Raws li tau piav qhia los ntawm Tzur et al.53, qhov txawv ntawm exponential thiab (bi) linear kev loj hlob yuav tsum muaj qhov tseeb ntawm <6% hauv kev ntsuas biomass, uas tsis ncav cuag rau feem ntau QPM cov tswv yim, txawm tias muaj kev cuam tshuam. Как объяснили Цур и др.53, различение экспоненциального и (би)линейного роста требует тохносвти сме точносвти сметичасм недостижимо для большинства методов QPM, даже с использованием интерферометрии. Raws li tau piav qhia los ntawm Zur et al.53, qhov txawv ntawm exponential thiab (bi) linear txoj kev loj hlob yuav tsum tau <6% qhov tseeb hauv biomass ntsuas, uas yog unattainable rau feem ntau QPM txoj kev, txawm siv interferometry.Raws li piav los ntawm Zur et al. 53, qhov txawv ntawm exponential thiab (bi) linear kev loj hlob yuav tsum muaj tsawg dua 6% qhov tseeb hauv biomass ntsuas, uas tsis tuaj yeem ua tiav rau feem ntau QPM txoj kev, txawm tias siv interferometry. CGM ua tiav qhov raug nrog sub-pg qhov tseeb hauv biomass ntsuas36,48.
Lub Sijhawm-lapse muaj 6 OT cov duab (roj immersion, 60x, NA lub hom phiaj 1.25) thiab (b) micro-CFU biomass evolution ntsuas nrog CGM. Saib movie M7 kom paub ntxiv.
Txoj kev loj hlob zoo kawg nkaus ntawm S. shibatae tau npaj txhij txog thiab tseem tsis tau tshaj tawm. Txawm li cas los xij, kev loj hlob exponential yuav tsum tau, tsawg kawg yog vim lub sijhawm dhau los, ntau qhov sib faib ntawm 2, 4, 8, 16 ... cell yuav tsum tshwm sim. Peb xav tias txoj kev loj hlob tuaj yeem yog vim cell inhibition vim li cas los xij ntawm tes loj hlob qeeb qeeb thiab thaum kawg mus txog lub siab dormant thaum lub siab cell siab dhau.
Peb xaus lus los ntawm kev sib tham txog tsib lub ntsiab lus hauv qab no: txo qhov ntim cua sov, txo cov thermal inertia, kev txaus siab rau cov nanoparticles kub, txaus siab rau ntau theem microscopy, thiab qhov kub thiab txias ntau yam uas LA-HTM tuaj yeem siv tau.
Piv nrog rau cov cua sov tiv thaiv, laser cua sov siv rau HTM txoj kev loj hlob muaj ntau yam zoo, uas peb piav qhia hauv qhov kev tshawb fawb no. Tshwj xeeb, hauv cov kua dej hauv kev saib ntawm lub tshuab tsom iav, cov cua kub ntim tau khaws cia hauv ob peb (10 μm) 3 ntim. Nyob rau hauv txoj kev no, tsuas yog pom cov kab mob microbes ua haujlwm, thaum lwm cov kab mob nyob twj ywm thiab tuaj yeem siv los kawm ntxiv cov qauv - tsis tas yuav hloov tus qauv txhua zaus yuav tsum tau kuaj xyuas qhov kub thiab txias. Tsis tas li ntawd, microscale cua sov tso cai rau kev soj ntsuam ncaj qha ntawm ntau qhov kub thiab txias: Daim duab 4c tau txais los ntawm 3-teev yeeb yaj kiab (Movie M3), uas feem ntau xav tau kev npaj thiab tshuaj xyuas ntawm ntau qhov qauv - ib qho rau txhua qhov qauv hauv kev kawm. y yog qhov ntsuas kub uas sawv cev rau cov hnub hauv qhov kev sim. Txo cov cua sov ntim kuj tseem ua rau tag nrho cov khoom siv kho qhov muag nyob ib puag ncig ntawm lub tshuab tsom iav, tshwj xeeb tshaj yog lub hom phiaj lens, nyob rau hauv chav tsev kub, uas yog ib qho teeb meem loj uas cov zej zog ntsib tam sim no. LA-HTM tuaj yeem siv tau nrog txhua lub lens, suav nrog roj immersion lo ntsiab muag, thiab yuav nyob hauv chav tsev txawm tias muaj qhov kub thiab txias hauv qhov pom. Qhov kev txwv tseem ceeb ntawm txoj kev siv hluav taws xob laser uas peb tau tshaj tawm hauv txoj kev tshawb no yog cov hlwb uas tsis ua raws lossis ntab yuav nyob deb ntawm qhov pom thiab nyuaj rau kev kawm. Ib qho kev daws teeb meem tuaj yeem yog siv cov lo ntsiab muag qis kom ua tiav qhov kub thiab txias ntau dua li ntawm ob peb puas microns. Qhov kev ceeb toom no yog nrog los ntawm kev txo qis hauv kev daws teeb meem spatial, tab sis yog tias lub hom phiaj yog los kawm txog kev txav ntawm cov kab mob, tsis tas yuav muaj kev daws teeb meem siab.
Lub sij hawm ntsuas cua sov (thiab txias) lub system \({{{{{\rm{\tau }}}}}}}}_{{{\mbox{D}}}}\) nyob ntawm nws qhov loj, raws li txoj cai \({{{(\rm{\tau }}}}}}_{{{\mbox{D}}}}={L}^{2}/D\), where \ (L\ ) yog tus yam ntxwv loj ntawm lub tshav kub qhov chaw (txoj kab uas hla ntawm lub laser beam nyob rau hauv peb txoj kev kawm yog \(L\ txog 100\) μm), \(D\) yog lub thermal diffusivity ntawm ib puag ncig (nruab nrab ntawm peb. rooj plaub, iav thiab dej Diffusion tus nqi\(D\ txog 2\fold {10}^{-7}\) m2/s). Kev hloov pauv kub, tuaj yeem xav tau qhov kev tsim kho tam sim no ntawm qhov kub thiab txias tsis tsuas yog txo lub sijhawm ntawm qhov kev sim, tab sis kuj tso cai rau lub sijhawm meej \(t = 0\) rau txhua qhov kev tshawb fawb txog qhov kub thiab txias.
Peb txoj kev npaj muaj feem xyuam rau txhua lub teeb-absorbing substrate (piv txwv li, coj mus muag kuaj nrog ITO txheej). Txawm li cas los xij, kub nanoparticles muaj peev xwm muab kev nqus siab hauv infrared thiab tsis tshua pom kev hauv qhov pom, cov yam ntxwv tom kawg uas muaj kev txaus siab rau kev soj ntsuam zoo hauv qhov pom, tshwj xeeb tshaj yog thaum siv fluorescence. Tsis tas li ntawd, kub yog biocompatible, chemically inert, optical density yuav raug kho los ntawm 530 nm mus rau ze infrared, thiab cov qauv kev npaj yog yooj yim thiab economical29.
Transverse grating wavefront microscopy (CGM) tso cai tsis tsuas yog ntsuas qhov ntsuas kub ntawm microscale, tab sis kuj saib xyuas biomass, ua rau nws muaj txiaj ntsig tshwj xeeb (yog tias tsis tsim nyog) ua ke nrog LA-HTM. Ntau xyoo dhau los, lwm yam kev ntsuas ntsuas kub tau tsim, tshwj xeeb tshaj yog nyob rau hauv bioimaging, thiab feem ntau ntawm lawv yuav tsum tau siv qhov ntsuas kub-sensitive fluorescent probes54,55. Txawm li cas los xij, cov txheej txheem no tau raug thuam thiab qee cov ntawv tshaj tawm tau ntsuas qhov ntsuas kub tsis muaj tseeb hauv cov hlwb, tej zaum yog vim qhov tseeb tias fluorescence nyob ntawm ntau yam tsis yog qhov kub thiab txias. Tsis tas li ntawd, feem ntau cov fluorescent probes tsis ruaj khov ntawm qhov kub thiab txias. Yog li ntawd, QPM thiab tshwj xeeb tshaj yog CGM sawv cev rau qhov zoo tshaj plaws kub microscopy txheej txheem rau kev kawm lub neej ntawm qhov kub thiab txias siv optical microscopy.
Kev tshawb fawb ntawm S. shibatae, uas nyob zoo ntawm 80 ° C, qhia tias LA-HTM tuaj yeem siv rau kev kawm hyperthermophiles, tsis yog cov thermophiles yooj yim xwb. Raws li txoj cai, tsis muaj kev txwv rau qhov ntsuas kub uas tuaj yeem ncav cuag siv LA-HTM, thiab txawm tias qhov kub siab tshaj 100 ° C tuaj yeem ncav cuag ntawm atmospheric siab yam tsis muaj boiling, raws li pom los ntawm peb pab pawg ntawm 38 hauv hydrothermal chemistry daim ntaub ntawv ntawm atmospheric. siab A. Ib lub laser yog siv rau cua sov kub nanoparticles 40 nyob rau hauv tib txoj kev. Yog li, LA-HTM muaj lub peev xwm los siv los soj ntsuam qhov tsis tau pom dua los ntawm hyperthermophiles nrog cov qauv kev daws teeb meem kho qhov muag tsom iav raws li tus qauv (piv txwv li nyob rau hauv ib puag ncig kev ntxhov siab).
Txhua qhov kev sim tau ua los ntawm kev siv lub tshuab ntsuas hauv tsev, suav nrog Köhler illumination (nrog LED, M625L3, Thorlabs, 700 mW), cov khoom ntim nrog phau ntawv xy txav, lub hom phiaj (Olympus, 60x, 0.7 NA, cua, LUCPlanFLN60X lossis 65x, NA2. , UPLFLN60XOI), CGM lub koob yees duab (QLSI cross grating, 39 µm suab, 0.87 mm los ntawm Andor Zyla lub koob yees duab sensor) los muab kev siv zog thiab wavefront duab, thiab sCMOS lub koob yees duab (ORCA Flash 4.0 V3, 16-ntsis hom, los ntawm Hamamatsu) los sau cov cov ntaub ntawv qhia hauv daim duab 5 (cov kab mob ua luam dej). Lub dichroic beam splitter yog 749 nm BrightLine ntug (Semrock, FF749-SDi01). Lub lim rau pem hauv ntej ntawm lub koob yees duab yog 694 luv pass lim (FF02-694 / SP-25, Semrock). Titanium sapphire laser (Laser Verdi G10, 532 nm, 10 W, pumped tsunami laser kab noj hniav, Spectra-Physics hauv daim duab. 2-5, ntxiv hloov los ntawm Millenia laser, Spectraphysics 10 W, pumped Mira laser kab noj hniav, Coherent, rau daim duab 2. -5). 6 thiab 7) yog teem rau lub wavelength \({{({\rm{\lambda }}}}}} = 800\) nm, uas sib raug rau plasmon resonance spectrum ntawm kub nanoparticles. Spatial light modulators (1920 × 1152 pixels) tau yuav los ntawm Meadowlark Optics Cov holograms tau suav nrog Gerchberg-Saxton algorithm raws li tau piav qhia hauv qhov txuas 39.
Hla grating wavefront microscopy (CGM) yog cov txheej txheem kho qhov muag tsom iav raws li kev sib txuas ob-dimensional diffraction grating (tseem hu ua cross grating) ntawm qhov deb ntawm ib millimeter los ntawm lub koob yees duab pom zoo. Cov piv txwv feem ntau ntawm CGM uas peb tau siv hauv txoj kev tshawb no yog hu ua plaub-wavelength transverse shift interferometer (QLSI), qhov uas tus ntoo khaub lig-grating muaj ib qho kev siv / theem checkerboard qauv qhia thiab patented los ntawm Primot li al. nyob rau hauv 200034. Cov kab ntsug thiab kab rov tav grating tsim daim phiaj-zoo li duab ntxoov ntxoo ntawm lub sensor, qhov distortion ntawm uas tuaj yeem ua tiav cov lej hauv lub sijhawm tiag tiag kom tau txais qhov kho qhov muag wavefront distortion (lossis sib npaug theem profile) ntawm qhov teeb meem teeb meem. Thaum siv rau ntawm lub tshuab tsom, lub koob yees duab CGM tuaj yeem pom qhov sib txawv ntawm qhov pom qhov sib txawv ntawm cov duab kos duab, tseem hu ua qhov tob tob (OT), nrog rau kev nkag siab ntawm qhov kev txiav txim ntawm nanometers36. Nyob rau hauv ib qho kev ntsuas CGM, txhawm rau tshem tawm qhov tsis xws luag hauv cov khoom siv kho qhov muag lossis kab teeb, thawj daim duab OT yuav tsum raug coj mus thiab rho tawm ntawm cov duab tom ntej.
Kub microscopy tau ua tiav siv lub koob yees duab CGM raws li tau piav qhia hauv kev siv. 32. Nyob rau hauv luv luv, cua sov cov kua hloov nws refractive index, tsim ib tug thermal lens nyhuv uas distorts qhov teeb meem beam. Qhov kev hloov pauv ntawm lub ntsej muag no yog ntsuas los ntawm CGM thiab ua tiav siv cov txheej txheem deconvolution kom tau txais qhov ntsuas kub ntawm peb sab hauv cov kua nruab nrab. Yog tias cov nanoparticles kub sib npaug sib npaug thoob plaws hauv cov qauv, qhov ntsuas kub tuaj yeem ua tiav hauv thaj chaw tsis muaj kab mob los tsim cov duab zoo dua, uas yog qee zaum peb ua. Daim duab siv CGM tau txais yam tsis muaj cua sov (nrog lub laser tawm) thiab tom qab ntawd ntes ntawm tib qhov chaw hauv daim duab nrog lub laser rau.
Kev ntsuas huab cua qhuav yog ua tiav siv tib lub koob yees duab CGM siv rau kev ntsuas kub. CGM siv cov duab tau txais los ntawm kev txav cov qauv sai sai hauv x thiab y thaum raug raws li qhov nruab nrab ntawm qhov tsis sib xws hauv OT vim muaj cov kab mob. Los ntawm OT cov duab ntawm cov kab mob, lawv cov biomass tau txais los ntawm kev siv ib pawg ntawm cov duab hla thaj chaw uas tau xaiv los ntawm Matlab's homemade segmentation algorithm (saib ntu "Cov lej lej"), ua raws li cov txheej txheem tau piav qhia hauv ref. 48. In short, we use the relation \(m={\alpha}^{-1}\iint {{\mbox{OT}}}\left(x,y\right){{\mbox{d}} } x{{\mbox{d}}}y\), where \({{\mbox{OT}}}\left(x,y\right)\) is the optical depth image, \(m\) is lub qhov hnyav qhuav thiab \({{{{{\rm{\alpha }}}}}}\) yog qhov tsis tu ncua. Peb xaiv \({{{{\rm{\alpha)))))) = 0.18\) µm3/pg, uas yog ib txwm nyob rau hauv lub hlwb.
Ib daim npog npog 25 hli inch thiab 150 µm tuab coated nrog kub nanoparticles tau muab tso rau hauv AttofluorTM chamber (Thermofisher) nrog cov kub nanoparticles tig. Geobacillus stearothermophilus tau precultured hmo ntuj hauv LB nruab nrab (200 rpm, 60 ° C) ua ntej txhua hnub ntawm kev sim. Ib qho poob ntawm 5 µl ntawm kev ncua ntawm G. stearothermophilus nrog qhov pom kev ceev (OD) ntawm 0.3 txog 0.5 tau muab tso rau ntawm daim npog npog nrog cov nanoparticles kub. Tom qab ntawd, ib lub voj voog ncig 18 hli nyob rau hauv txoj kab uas hla nrog lub qhov 5 hli nyob rau hauv lub cheeb nyob rau hauv qhov chaw raug muab tso rau hauv lub ncoo, thiab 5 μl ntawm cov kab mob ncua kev kawm ntawv nrog tib optical ceev tau rov siv dua rau qhov chaw ntawm lub qhov. Cov qhov dej ntawm cov ntawv npog tau npaj ua raws li cov txheej txheem tau piav qhia hauv ref. 45 (saib Cov Lus Qhia Ntxiv rau cov lus qhia ntxiv). Tom qab ntawd ntxiv 1 ml ntawm LB nruab nrab rau lub npog npog kom tiv thaiv cov txheej txheem ua kom qhuav. Qhov kawg npog npog yog muab tso rau ntawm lub hau kaw ntawm Attofluor™ chamber kom tiv thaiv evaporation ntawm nruab nrab thaum lub sij hawm incubation. Rau kev sim germination, peb siv spores, uas, tom qab cov pa thwmsim, qee zaum npog cov npog saum toj kawg nkaus. Ib txoj kev zoo sib xws tau siv kom tau txais Sulfolobus shibatae. Peb hnub (200 rpm, 75 ° C) ntawm kev cog qoob loo ua ntej ntawm Thiobacillus serrata tau ua nyob rau hauv nruab nrab 182 (DSMZ).
Cov qauv ntawm kub nanoparticles tau npaj los ntawm micellar block copolymer lithography. Cov txheej txheem no tau piav qhia meej hauv Tshooj Lus. 60. luv luv, micelles encapsulating kub ions tau tsim los ntawm kev sib xyaw cov copolymer nrog HAuCl4 hauv toluene. Tom qab ntawd cov ntaub npog ntxuav tau muab tso rau hauv cov tshuaj thiab kho nrog UV irradiation nyob rau hauv lub xub ntiag ntawm ib tug txo tus neeg sawv cev kom tau txais cov noob kub. Thaum kawg, cov noob kub tau loj hlob los ntawm kev tiv tauj ib daim npog npog nrog cov tshuaj aqueous ntawm KAuCl4 thiab ethanolamine rau 16 feeb, uas ua rau muaj kev sib xyaw ua ke thiab zoo ib yam ntawm cov khoom tsis yog kheej kheej kub nanoparticles nyob ze infrared.
Txhawm rau hloov cov interferograms rau OT cov duab, peb siv cov txheej txheem hauv tsev, raws li tau piav qhia hauv qhov txuas. 33 thiab muaj nyob rau hauv pob Matlab hauv cov chaw khaws ntaub ntawv pej xeem hauv qab no: https://github.com/baffou/CGMprocess. Lub pob tuaj yeem suav qhov siv zog thiab OT cov duab raws li cov ntaub ntawv interferograms (nrog rau cov duab siv) thiab lub koob yees duab array nrug.
Txhawm rau xam cov theem qauv siv rau SLM kom tau txais qhov ntsuas kub, peb tau siv cov txheej txheem tsim hauv tsev yav dhau los 39,42 uas muaj nyob rau hauv cov chaw khaws ntaub ntawv pej xeem hauv qab no: https://github.com/baffou/SLM_temperatureShaping. Cov tswv yim yog qhov xav tau qhov kub thiab txias, uas tuaj yeem teeb tsa digitally lossis ntawm cov duab monochrome bmp.
Txhawm rau faib cov hlwb thiab ntsuas lawv qhov hnyav qhuav, peb siv peb Matlab algorithm luam tawm hauv cov chaw khaws ntaub ntawv pej xeem hauv qab no: https://github.com/baffou/CGM_magicWandSegmentation. Ntawm txhua daim duab, tus neeg siv yuav tsum nyem rau ntawm cov kab mob los yog mCFU ntawm kev txaus siab, kho lub wand rhiab heev, thiab paub meej tias kev xaiv.
Yog xav paub ntxiv txog kev tsim qauv, saib Nature Research Report abstract linked to this article.
Cov ntaub ntawv txhawb nqa cov txiaj ntsig ntawm txoj kev tshawb fawb no muaj los ntawm cov kws sau ntawv raws li qhov kev thov tsim nyog.
Cov cai siv hauv qhov kev tshawb fawb no tau piav qhia nyob rau hauv Cov Txheej Txheem Tshooj, thiab cov kev debug versions tuaj yeem rub tawm los ntawm https://github.com/baffou/ hauv cov chaw khaws khoom hauv qab no: SLM_temperatureShaping, CGMprocess, thiab CGM_magicWandSegmentation.
Mehta, R., Singhal, P., Singh, H., Damle, D. & Sharma, AK Kev Pom Zoo rau cov thermophiles thiab lawv cov kev siv dav dav. Mehta, R., Singhal, P., Singh, H., Damle, D. & Sharma, AK Kev Pom Zoo rau cov thermophiles thiab lawv cov kev siv dav dav.Mehta, R., Singhal, P., Singh, H., Damle, D. thiab Sharma, AK Txheej txheem cej luam ntawm thermophiles thiab lawv daim ntawv thov dav. Mehta, R., Singhal, P., Singh, H., Damle, D. & Sharma, AK 深入了解嗜热菌及其广谱应用. Mehta, R., Singhal, P., Singh, H., Damle, D. & Sharma, AK.Mehta R., Singhal P., Singh H., Damle D. thiab Sharma AK Kev nkag siab tob txog cov thermophiles thiab ntau yam kev siv.3 Biotechnology 6, 81 (2016).
Post lub sij hawm: Sep-26-2022