क्रायोफिक्सेशन: Difference between revisions
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क्रायोफिकेशन [[इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी]] और [[क्रायो-इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी]] के लिए | '''क्रायोफिकेशन''' [[इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी]] और [[क्रायो-इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी]] के लिए प्रमाण तैयार करने के पहले चरण के रूप में जैविक सामग्री के निर्धारण या स्थिरीकरण के लिए तकनीक है।<ref name="PilhoferLadinsky2010">{{cite book |last1=Pilhofer|first1=Martin|last2=Ladinsky|first2=Mark S.|last3=McDowall|first3=Alasdair W.|last4=Jensen|first4=Grant J.|title=बैक्टीरियल टीईएम|volume=96|year=2010|pages=21–45|issn=0091-679X|doi=10.1016/S0091-679X(10)96002-0|pmid=20869517|series=Methods in Cell Biology|isbn=9780123810076}}</ref> क्रायोफिक्सेशन के लिए विशिष्ट प्रमाणों में पौधे या पशु [[ऊतक (जीव विज्ञान)]] के छोटे प्रमाण, सूक्ष्मजीवों या सुसंस्कृत कोशिकाओं के सेल निलंबन, [[वायरस]] या [[वायरस कैप्सिड]] के निलंबन और शुद्ध [[बड़े अणुओं]] के प्रमाण, विशेष रूप से [[प्रोटीन]] सम्मिलित हैं।<ref name=Echlin>{{cite book|author=Echlin P|year=1992|title=कम तापमान माइक्रोस्कोपी और विश्लेषण|publisher= Plenum Publishing Corporation|location=New York}}</ref><ref name=Dubochet>{{cite journal|vauthors=Dubochet J, Adrian M, Chang JJ, Homo JC, Lepault J, McDowall AW, Schulz P|year=1988|title=विट्रिफाइड नमूनों की क्रायो-इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी|journal=Quarterly Reviews of Biophysics|volume=21|issue=2|pages=129–228|pmid=3043536|url=http://biomachina.org/courses/structures/download/dubochet_cryo_88.pdf|doi=10.1017/s0033583500004297|s2cid=2741633 }}</ref> | ||
क्रायो निर्धारण प्रकार | क्रायो निर्धारण प्रकार | ||
1. ठंड | 1. ठंड को कम करने | ||
2. हिमीकरण | 2. हिमीकरण प्रतिस्थापन करना | ||
3. ठंड | 3. ठंड की संरचना | ||
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इस विधि में तरल [[नाइट्रोजन]] (−196 °C) या उससे नीचे के तापमान पर छोटे ऊतक या कोशिका के | इस विधि में तरल [[नाइट्रोजन]] (−196 °C) या उससे नीचे के तापमान पर छोटे ऊतक या कोशिका के प्रमाणों को अल्ट्रा-रैपिड कूलिंग करना सम्मिलित है, सभी गति और चयापचय गतिविधि को रोकना और पदार्थ की सभी तरल अवस्था को जमने से आंतरिक संरचना को संरक्षित करना हैं। इस प्रकार सामान्यतः इस प्रमाण के लिए तरल नाइट्रोजन में या तरल नाइट्रोजन द्वारा ठंडा कंटेनर में तरल [[एटैन]] या तरल [[प्रोपेन]] में डाला जाता है। अंतिम उद्देश्य (10<sup>4</sup> से 10<sup>6</sup> K प्रति सेकंड) के प्रमाण को इतनी तेजी से जमाना होता है कि [[बर्फ के क्रिस्टल]] बनने में असमर्थ हैं, या प्रमाण की पूर्ण संरचना को नुकसान पहुंचाने के लिए पर्याप्त रूप से बड़े होने से रोका गया है। [[अनाकार बर्फ]] में प्रमाणों वाले प्रमाणों का निर्माण जैविक क्रायोमिक्रोस्कोपी की पवित्र ग्रेव को प्रदर्शित करता है। | ||
व्यवहारिक रूप से, इसकी मोटाई में कुछ [[माइक्रोमीटर]] से अधिक के प्रमाणों में अनाकार बर्फ का उत्पादन करने के लिए पर्याप्त उच्च शीतलन दर प्राप्त करना बहुत कठिन है। इस प्रयोजन के लिए, प्रमाण को उसके क्वथनांक (-196 °C) पर तरल नाइट्रोजन में डुबाना<ref name=Battersby>{{cite journal|vauthors=Battersby BJ, Sharp JC, Webb RI, Barnes GT|year=1994|title=Vitrification of aqueous suspensions from a controlled environment for electron microsocopy: an improved plunge-cooling device|journal=Journal of Microscopy |volume=176|issue=2|pages=110–120|doi=10.1111/j.1365-2818.1994.tb03505.x|s2cid=95926972 }}</ref> कई कारणों से प्रमाण सदैव पर्याप्त तेजी से स्थिर नहीं होता है। इस प्रकार सबसे पहले तरल नाइट्रोजन रोधन की फिल्म बनाने वाले प्रमाण के चारों ओर तेजी से उबलती है, इस प्रकार {{chem|N|2}} गैस जो क्रायोजेनिक तरल में गर्मी हस्तांतरण को धीमा कर देती है, जिसे इस प्रकार लीडेनफ्रॉस्ट प्रभाव के रूप में जाना जाता है। प्रमाण को उसमें डुबाने से पहले कुछ दस सेकंड के लिए [[ रोटरी फलक वैक्यूम पंप |रोटरी फलक वैक्यूम पंप]] के साथ तरल नाइट्रोजन को पंप करके शीतलन दर में सुधार किया जा सकता है। इस प्रकार यह तरल नाइट्रोजन के तापमान को उसके क्वथनांक से कम कर देता है, जिससे कि जब प्रमाण को इसमें डुबाया जाए, तो यह थोड़े समय के लिए प्रमाण को बारीकी से ढँक देता है और इससे अधिक कुशलता से गर्मी निकालता है। इस प्रकार तरल प्रोपेन या ईथेन में प्रमाणों को डुबाकर भी तेजी से शीतलन प्राप्त किया जा सकता है (ईथेन अधिक कुशल पाया गया है)<ref>{{cite journal | author = Ryan, Keith P. | title = Cryofixation of tissues for electron microscopy: a review of plunge cooling methods. | journal = Scan. Microsc. | volume = 6 | issue = 3 | pages = 715–743 | year = 1992 | url = http://xrm.phys.northwestern.edu/research/pdf_papers/1992/ryan_scanning_1992.pdf}}</ref> तरल नाइट्रोजन का उपयोग करके उनके [[गलनांक]] के बहुत करीब ठंडा किया जाता है।<ref name=Bald1984>{{cite journal|author=Bald WB|year=1984|title=क्रायोजेनिक नमूनों की तीव्र शमन-शीतलन में उपयोग किए जाने वाले क्रायोजेनिक तरल पदार्थों की सापेक्ष दक्षता|journal=Journal of Microscopy|volume=134|issue=3|pages=261–270|doi=10.1111/j.1365-2818.1984.tb02519.x|s2cid=97233738 }}</ref> इस प्रकार तांबे या चांदी से बनी अत्यधिक पॉलिश की गई तरल नाइट्रोजन-ठंडी धातु की सतहों के विरूद्ध प्रमाण को पटक कर प्राप्त करते हैं।<ref name=Allison>{{cite journal|vauthors=Allison DP, Daw CS, Rorvik MC|year=1987|title=इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी के लिए एक सरल और सस्ती स्लैम फ्रीजिंग डिवाइस का निर्माण और संचालन|journal=Journal of Microscopy|volume=147|issue=Pt 1|pages=103–108|pmid=3305955|doi=10.1111/j.1365-2818.1987.tb02822.x|s2cid=112876 }}</ref> दूसरे रूप में पानी के दो गुण ही बड़े प्रमाणों में तेजी से क्रायोफिकेशन को रोकते हैं।<ref name=Bald1987>{{cite book|author=Bald WB|year=1987|title=मात्रात्मक क्रायोफिकेशन|publisher=Adam Hilger|location=Bristol and Philadelphia}}</ref> [[धातुओं]] की तुलना में बर्फ की [[ऊष्मीय चालकता]] बहुत कम होती है, और पानी जमने के साथ-साथ संलयन की अव्यक्त गर्मी को छोड़ता है, जिससे कुछ माइक्रोमीटर से अधिक मोटे प्रमाणों में तेजी से ठंडा हो जाता है। | |||
== उच्च दबाव | == उच्च दबाव बर्फ == | ||
उच्च दबाव बर्फ के बड़े क्रिस्टल के गठन को रोकने में मदद करता है। सेल्फ प्रेशराइज्ड रैपिड फ्रीजिंग ( | '''उच्च दबाव बर्फ''' के बड़े क्रिस्टल के गठन को रोकने में मदद करता है। सेल्फ प्रेशराइज्ड रैपिड फ्रीजिंग (एसपीआरएफ) कई अलग-अलग क्रायोजेन्स का उपयोग कर सकता है, जिसे हाल ही में ऊच्च दबाव पर आधारित फ्रीजिंग (एचपीएफ) के लिए आकर्षक और कम लागत वाले विकल्प के रूप में देखा गया है।<ref>{{cite journal | author = Leunissen Jan L.M. and Yi H. | title = Self-pressurized rapid freezing (SPRF): a novel cryofixation method for specimen preparation in electron microscopy | journal = J. Microsc. | volume = 235 | issue = 1 | pages = 25–35 | year = 2009 | pmid = 19566624 | doi = 10.1111/j.1365-2818.2009.03178.x | s2cid = 205342519 | url = http://www3.interscience.wiley.com/journal/122464006/abstract | archive-url = https://archive.today/20130105065718/http://www3.interscience.wiley.com/journal/122464006/abstract | url-status = dead | archive-date = 2013-01-05 }}</ref> इस प्रकार ठंडी दबाव निहित नाइट्रोजन लगभग 123K तापमान पर इथेनॉल को प्रतिस्थापित करता है। इसके पश्चात गर्म इथेनॉल को LN2 को जमने से निष्कासित कर दिया जाता है और सबसे अधिक संभावना इथेनॉल नाइट्रोजन के मिश्रण का उत्पादन करती है जो धीरे-धीरे ठंडा और ठंडा हो जाता है। | ||
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उचित फ्रीज सुखाने के साथ सुखाने का समय 30% तक कम हो जाता है। <ref>{{Cite journal |last1=Silva |first1=A. C. C. |last2=Schmidt |first2=F. C. |date=2019-10-01 |title=विभिन्न प्रक्रिया स्थितियों के तहत कॉफी निकालने का वैक्यूम फ्रीजिंग|url=https://doi.org/10.1007/s11947-019-02314-x |journal=Food and Bioprocess Technology |language=en |volume=12 |issue=10 |pages=1683–1695 |doi=10.1007/s11947-019-02314-x |s2cid=201644501 |issn=1935-5149}}</ref> | उचित फ्रीज सुखाने के साथ सुखाने का समय 30% तक कम हो जाता है। <ref>{{Cite journal |last1=Silva |first1=A. C. C. |last2=Schmidt |first2=F. C. |date=2019-10-01 |title=विभिन्न प्रक्रिया स्थितियों के तहत कॉफी निकालने का वैक्यूम फ्रीजिंग|url=https://doi.org/10.1007/s11947-019-02314-x |journal=Food and Bioprocess Technology |language=en |volume=12 |issue=10 |pages=1683–1695 |doi=10.1007/s11947-019-02314-x |s2cid=201644501 |issn=1935-5149}}</ref> | ||
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Latest revision as of 17:04, 16 May 2023
क्रायोफिकेशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी और क्रायो-इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी के लिए प्रमाण तैयार करने के पहले चरण के रूप में जैविक सामग्री के निर्धारण या स्थिरीकरण के लिए तकनीक है।[1] क्रायोफिक्सेशन के लिए विशिष्ट प्रमाणों में पौधे या पशु ऊतक (जीव विज्ञान) के छोटे प्रमाण, सूक्ष्मजीवों या सुसंस्कृत कोशिकाओं के सेल निलंबन, वायरस या वायरस कैप्सिड के निलंबन और शुद्ध बड़े अणुओं के प्रमाण, विशेष रूप से प्रोटीन सम्मिलित हैं।[2][3]
क्रायो निर्धारण प्रकार
1. ठंड को कम करने
2. हिमीकरण प्रतिस्थापन करना
3. ठंड की संरचना
ठंड लगना
इस विधि में तरल नाइट्रोजन (−196 °C) या उससे नीचे के तापमान पर छोटे ऊतक या कोशिका के प्रमाणों को अल्ट्रा-रैपिड कूलिंग करना सम्मिलित है, सभी गति और चयापचय गतिविधि को रोकना और पदार्थ की सभी तरल अवस्था को जमने से आंतरिक संरचना को संरक्षित करना हैं। इस प्रकार सामान्यतः इस प्रमाण के लिए तरल नाइट्रोजन में या तरल नाइट्रोजन द्वारा ठंडा कंटेनर में तरल एटैन या तरल प्रोपेन में डाला जाता है। अंतिम उद्देश्य (104 से 106 K प्रति सेकंड) के प्रमाण को इतनी तेजी से जमाना होता है कि बर्फ के क्रिस्टल बनने में असमर्थ हैं, या प्रमाण की पूर्ण संरचना को नुकसान पहुंचाने के लिए पर्याप्त रूप से बड़े होने से रोका गया है। अनाकार बर्फ में प्रमाणों वाले प्रमाणों का निर्माण जैविक क्रायोमिक्रोस्कोपी की पवित्र ग्रेव को प्रदर्शित करता है।
व्यवहारिक रूप से, इसकी मोटाई में कुछ माइक्रोमीटर से अधिक के प्रमाणों में अनाकार बर्फ का उत्पादन करने के लिए पर्याप्त उच्च शीतलन दर प्राप्त करना बहुत कठिन है। इस प्रयोजन के लिए, प्रमाण को उसके क्वथनांक (-196 °C) पर तरल नाइट्रोजन में डुबाना[4] कई कारणों से प्रमाण सदैव पर्याप्त तेजी से स्थिर नहीं होता है। इस प्रकार सबसे पहले तरल नाइट्रोजन रोधन की फिल्म बनाने वाले प्रमाण के चारों ओर तेजी से उबलती है, इस प्रकार N
2 गैस जो क्रायोजेनिक तरल में गर्मी हस्तांतरण को धीमा कर देती है, जिसे इस प्रकार लीडेनफ्रॉस्ट प्रभाव के रूप में जाना जाता है। प्रमाण को उसमें डुबाने से पहले कुछ दस सेकंड के लिए रोटरी फलक वैक्यूम पंप के साथ तरल नाइट्रोजन को पंप करके शीतलन दर में सुधार किया जा सकता है। इस प्रकार यह तरल नाइट्रोजन के तापमान को उसके क्वथनांक से कम कर देता है, जिससे कि जब प्रमाण को इसमें डुबाया जाए, तो यह थोड़े समय के लिए प्रमाण को बारीकी से ढँक देता है और इससे अधिक कुशलता से गर्मी निकालता है। इस प्रकार तरल प्रोपेन या ईथेन में प्रमाणों को डुबाकर भी तेजी से शीतलन प्राप्त किया जा सकता है (ईथेन अधिक कुशल पाया गया है)[5] तरल नाइट्रोजन का उपयोग करके उनके गलनांक के बहुत करीब ठंडा किया जाता है।[6] इस प्रकार तांबे या चांदी से बनी अत्यधिक पॉलिश की गई तरल नाइट्रोजन-ठंडी धातु की सतहों के विरूद्ध प्रमाण को पटक कर प्राप्त करते हैं।[7] दूसरे रूप में पानी के दो गुण ही बड़े प्रमाणों में तेजी से क्रायोफिकेशन को रोकते हैं।[8] धातुओं की तुलना में बर्फ की ऊष्मीय चालकता बहुत कम होती है, और पानी जमने के साथ-साथ संलयन की अव्यक्त गर्मी को छोड़ता है, जिससे कुछ माइक्रोमीटर से अधिक मोटे प्रमाणों में तेजी से ठंडा हो जाता है।
उच्च दबाव बर्फ
उच्च दबाव बर्फ के बड़े क्रिस्टल के गठन को रोकने में मदद करता है। सेल्फ प्रेशराइज्ड रैपिड फ्रीजिंग (एसपीआरएफ) कई अलग-अलग क्रायोजेन्स का उपयोग कर सकता है, जिसे हाल ही में ऊच्च दबाव पर आधारित फ्रीजिंग (एचपीएफ) के लिए आकर्षक और कम लागत वाले विकल्प के रूप में देखा गया है।[9] इस प्रकार ठंडी दबाव निहित नाइट्रोजन लगभग 123K तापमान पर इथेनॉल को प्रतिस्थापित करता है। इसके पश्चात गर्म इथेनॉल को LN2 को जमने से निष्कासित कर दिया जाता है और सबसे अधिक संभावना इथेनॉल नाइट्रोजन के मिश्रण का उत्पादन करती है जो धीरे-धीरे ठंडा और ठंडा हो जाता है।
फ्रीज-सुखाने
उचित फ्रीज सुखाने के साथ सुखाने का समय 30% तक कम हो जाता है। [11]
यह भी देखें
संदर्भ
- ↑ Pilhofer, Martin; Ladinsky, Mark S.; McDowall, Alasdair W.; Jensen, Grant J. (2010). बैक्टीरियल टीईएम. Methods in Cell Biology. Vol. 96. pp. 21–45. doi:10.1016/S0091-679X(10)96002-0. ISBN 9780123810076. ISSN 0091-679X. PMID 20869517.
- ↑ Echlin P (1992). कम तापमान माइक्रोस्कोपी और विश्लेषण. New York: Plenum Publishing Corporation.
- ↑ Dubochet J, Adrian M, Chang JJ, Homo JC, Lepault J, McDowall AW, Schulz P (1988). "विट्रिफाइड नमूनों की क्रायो-इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी" (PDF). Quarterly Reviews of Biophysics. 21 (2): 129–228. doi:10.1017/s0033583500004297. PMID 3043536. S2CID 2741633.
- ↑ Battersby BJ, Sharp JC, Webb RI, Barnes GT (1994). "Vitrification of aqueous suspensions from a controlled environment for electron microsocopy: an improved plunge-cooling device". Journal of Microscopy. 176 (2): 110–120. doi:10.1111/j.1365-2818.1994.tb03505.x. S2CID 95926972.
- ↑ Ryan, Keith P. (1992). "Cryofixation of tissues for electron microscopy: a review of plunge cooling methods" (PDF). Scan. Microsc. 6 (3): 715–743.
- ↑ Bald WB (1984). "क्रायोजेनिक नमूनों की तीव्र शमन-शीतलन में उपयोग किए जाने वाले क्रायोजेनिक तरल पदार्थों की सापेक्ष दक्षता". Journal of Microscopy. 134 (3): 261–270. doi:10.1111/j.1365-2818.1984.tb02519.x. S2CID 97233738.
- ↑ Allison DP, Daw CS, Rorvik MC (1987). "इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी के लिए एक सरल और सस्ती स्लैम फ्रीजिंग डिवाइस का निर्माण और संचालन". Journal of Microscopy. 147 (Pt 1): 103–108. doi:10.1111/j.1365-2818.1987.tb02822.x. PMID 3305955. S2CID 112876.
- ↑ Bald WB (1987). मात्रात्मक क्रायोफिकेशन. Bristol and Philadelphia: Adam Hilger.
- ↑ Leunissen Jan L.M. and Yi H. (2009). "Self-pressurized rapid freezing (SPRF): a novel cryofixation method for specimen preparation in electron microscopy". J. Microsc. 235 (1): 25–35. doi:10.1111/j.1365-2818.2009.03178.x. PMID 19566624. S2CID 205342519. Archived from the original on 2013-01-05.
- ↑ Studer, D (September 1995). "उच्च दबाव ठंड द्वारा आर्टिकुलर उपास्थि का विट्रिफिकेशन". Journal of Microscopy. 179 (3): 321–322. doi:10.1111/j.1365-2818.1995.tb03648.x. PMID 7473694. S2CID 32347571.
- ↑ Silva, A. C. C.; Schmidt, F. C. (2019-10-01). "विभिन्न प्रक्रिया स्थितियों के तहत कॉफी निकालने का वैक्यूम फ्रीजिंग". Food and Bioprocess Technology (in English). 12 (10): 1683–1695. doi:10.1007/s11947-019-02314-x. ISSN 1935-5149. S2CID 201644501.
