Krev, která koluje v cévním systému lidského těla, reguluje tělesnou teplotu, roznáší ke tkáním kyslík a potřebné živiny, a naopak odvádí zplodiny. Krev je vazká červená tekutina. Průměrný člověk má kolem 5 litrů krve. Krev se skládá ještě z krevní plazmy, čiré, slámově žluté tekutiny. Tvoří ji z 93 % voda. Kromě vody obsahuje plazma různé bílkoviny, zejména albumin, jehož hlavní funkcí je udržovat tekutinu v cévách a tím udržovat krev tekutou. Dále v ní plavou ionty sodíku, draslíku, vápníku a dalších solí, tukové částice, močovina, kreatinin, a mnoho dalších látek, zkrátka vše, co buňky buď potřebují, nebo "odhazují".
Člověk patří mezi tzv. teplokrevné živočichy, je schopen udržet si stálou teplotu těla. Krevní elementy se tvoří v kostní dřeni. Krev proudí v cévách; tepny vedou krev od srdce, žíly ji vrací k srdci. Krev je nosičem kyslíku - erytrocyty (červené krvinky) vážou kyslík na hemoglobin a odvádějí oxid uhličitý. Bílé krvinky (leukocyty) chrání před infekcemi a tvoří imunitu, krevní destičky zase zajišťují srážení krve. Příliš mnoho i nedostatek krve mohou ohrozit tělo, což se projevuje únavou, bledostí, potížemi s dýcháním či krvácením.
V medicíně je světelná mikroskopie tradiční metodou zobrazování buněk; ale její rozlišení je omezeno vlnovou délkou viditelného světla. Superrozlišovací mikroskopie zvyšuje rozlišovací schopnost na nejvýše několik desítek nanometrů. Pro detailní zobrazení ultrastruktur buněk a materiálů však nestačí; k tomu přistupuje elektronová mikroskopie, která nahrazuje fotony elektrony a používá elektromagnetické čočky.
Princip a druhy elektronového mikroskopu
Elektronový mikroskop je obdoba světelného mikroskopu, ale s elektronikou. Transmisní elektronový mikroskop (TEM) prozařuje vzorek elektrony, které procházejí tenkým vzorkem, a z těchto průchodů vzniká obraz. Rastrovací elektronový mikroskop (SEM) skenuje povrch vzorku úzkým svazkem elektronů a vytváří obraz na základě znaků odrazů a emisí.
Náš transmisní elektronový mikroskop JEOL JEM-1400+ pracuje s urychlovacími napětími 40-120 kV a je vhodný pro pozorování biologických vzorků, ultrastruktur nanomateriálů a tenkých materiálových vzorků. Maximální garantované rozlišení dosahuje 0,38 nm (bodový obraz) a 0,2 nm (mřížkový obraz). K generování elektronového svazku se používá katoda LaB6 pro vyšší intenzitu a rovnoměrné ozáření vzorku. Pro pozorování v TEM je potřeba připravit vzorky o tloušťce kolem 100 nm a k tomu slouží ultra mikrotom pro krájení.
Další typ, skenovací elektronový mikroskop (SEM), umožňuje vysoké a nízké vakuum a je vybaven detektory sekundárních elektronů (SED), zpětně odražených elektronů (BED) a EDS detektorem pro chemickou analýzu. SEM dosahuje rozlišení ≤1,5 nm při 15 kV ve vysokém vakuu a ≤1,8 nm při nízkém vakuu.
Praktické využití elektronové mikroskopie ve výzkumu krve a buněk
Leukocyty (bílé krvinky) hrají klíčovou roli v imunitě; mikroskopické zobrazení jejich různých typů (bazilofil, eozinofil, neutrofil, monocyt, lymfocyt) pomáhá pochopit jejich funkce. Elektronové mikroskopy umožňují zkoumat detaily buněčné ultrastruktury a jejich interakce s infekcemi, viry či parazity, které světelná mikroskopie nedokáže vždy spolehlivě zobrazit. Krevní destičky tvoří esenciální součást srážení krve a jejich poruchy vedou k nadměrnému krvácení, které lze studovat na úrovni buněčných kontaktů a mikrostruktury stěn cév.
V laboratorních podmínkách se vzorky připravují pro TEM standardně tenké kolem 100 nm; někdy se používá i kryo-technika pro zachování ultrastruktury a imuno-detekčních postupů. Kryogenická příprava vzorků a automatické krájení umožňují získat sérii plátků pro trojrozměrnou rekonstrukci studovaného objektu, například celé buňky či mikroskopické struktury. Takové postupy usnadňují porozumění tomu, jak jsou v buňkách uspořádány organely a jak fungují na mikroskopické úrovni.
Historie a současnost elektronové mikroskopie v ČR
Historie elektronové mikroskopie v Brně začala v roce 1947, kdy byly do Československa dodány prvé elektronové mikroskopy. Tým pod vedením profesora Aleše Bláhy a dalších členů sestrojil první československý komerčně dostupný elektronový mikroskop Tesla BS 241. Následně vznikl stolní mikro mikroskop Tesla BS 242, který získal význam na EXPO 1958 v Bruselu. V Brně dnes působí tři významní výrobci: Thermo Fisher Scientific, Tescan a Delong Instruments; ročně vyrobí kolem 700 kusů mikroskopů. Jemně vybalancované mezi optickými a elektronovými mikroskopy, elektronové přístroje umožňují zobrazování na ještě vyšších zvětšeních a s lepšími rozlišeními než optika.
V České republice probíhají i aktivity zpřístupňující elektronovou mikroskopii veřejnosti - exkurze, přednášky a laborky. Například v Brně byly instalovány mikroskopy v hvězdárně a v dalších institucích; zkoumají se biologické preparáty, materiály a archeologické zajímavosti. Nové techniky jako 3D rastrovací elektronová mikroskopie (Apreo VS) otevírají možnosti trojrozměrného zobrazení vzorků a studia uspořádání buněk a dalších biologických objektů s rozlišením až 600 000x a detaily kolem nanometru. Tato technika umožňuje chápat vnitřní struktury buněk a jejich funkcionalitu na dosud nedostupné úrovni.
V muzeích a vzdělávacích centrech bývají často programy zaměřené na veřejnost a děti, jakož i výzkumné projekty, které ukazují, jak elektronová mikroskopie posouvá medicínu, archeologii, kriminalistiku a další obory. Kriminalisté v ČR také využívají elektronovou mikroskopii k prokázání pravosti uměleckých předmětů či analýze stop po výbušninách, kdy se získávají mikroskopické stopy pro identifikaci materiálů a jejich původu. Přístup veřejnosti do těchto laboratoří je obvykle omezený kvůli citlivým technologiím a ochraně vzorků, ale zprostředkované ukázky a expozice umožňují návštěvníkům pochopit principy a význam elektronové mikroskopie.
Současná technika a praxe
Vypadají tak rozdílně, ale spojuje je stejný cíl: detailně porozumět struktuře vzorků na molekulárním a buněčném úrovni. Elektronové mikroskopy poskytují pohled do mikro-paradoxů a ultrastruktur, které nejsou jinými technologiemi dostupné. Ze světla se dá dostat jen na určité rozlišení, zatímco elektrony dokážou zobrazit detaily až na úrovni nanometrů. Vznik a rozvoj elektronových mikroskopů tak umožnily vědecký pokrok v medicíně, výzkumu nových léčiv, v kriminalistice i v průmyslové oblasti materiálů.
tags: #elektronovy #mikroskop #bile #krvinky