Elektron Mikroskobu ve Kullanım Alanları
Ayça İrgit - Moleküler Biyoloji ve Genetik, Fen - Edebiyat Fakültesi, İstanbul Teknik Üniversitesi
Elektron mikroskobu (EM) aydınlatma kaynağı olarak ışık yerine elektronların kullanıldığı mikroskop çeşididir. İlk elektron mikroskobu 1933 yılında Max Knoll ve Ernst Ruska tarafından görüntüyü oluşturmak için foton yerine elektronun kullanılması ile Almanya’da geliştirilmiştir. Elektron mikroskobunun biyolojide etkin olarak kullanılması ise ancak 1970’li yıllarda gerçekleşmiştir[2]. Elektron mikroskopları, aydınlatma kaynağı olarak ışığın kullanıldığı ışık mikroskoplarına kıyasla birçok avantaja sahiptir.
Şekil1: Elektron mikroskobunun ve ışık mikroskobunun özelliklerinin karşılaştırılması[2].
Elektron mikroskobunun dalga boyunun ışığın dalga boyundan daha küçük olması ışık mikroskobu ile görüntülenemeyen küçük boyuttaki nesnelerin elektron mikroskobu ile görüntülenebilmesine olanak vermektedir[3]. Elektron mikroskobu 0.1 nm olan ayırt etme gücü ile ayırt etme güçlerinin sırası ile 0.1 mm ve 0.2 μm olan insan gözünün ve ışık mikroskobunun çok ötesinde bir çözünürlük ile incelemeye olanak vermektedir[1].
Şekil2: İnsan gözünün, ışık mikroskobunun ve elektron mikroskobunun görme sınırı[3].
Büyük bir alan derinliğine ve yüksek çözünürlüğe sahip olan elektron mikroskobu yüksek rezolüsyonlu görüntülerin elde edilmesine olanak sağlamaktadır. Rezolüsyon gücünün 0,5- l mikron olduğu ışık mikroskoplarına kıyasla rezolüsyon gücünün 2-20 angstrom olduğu elektron mikroskopları ile daha yüksek çözünürlükte mikroskobik görüntüler elde edilebilmektedir. Elektron mikroskobunun keşfinin daha yüksek çözünürlükte görüntülerin elde edilmesini ve ışık mikroskobu ile gözlemlenemeyen daha küçük boyuttaki yapıların gözlenebilmesine olanak vermesi ile virüsler, hücre organelleri, organellerin yapısı ve hücre içi dağılımı, hücre zarı ve çekirdeği, dokuların organizasyonu, metabolit birikimler, katı cisimlerin yüzeyleri gözlemlenebilir hale gelmiştir[4].
Elektron mikroskobunun, Geçirimli Elektron Mikroskobu (Transmission Electron Microscopy [TEM]) ve Taramalı Elektron Mikroskobu (Scanning Electron Microscopy [SEM]) olmak üzere iki temel alt tipi bulunmaktadır. Daha az kullanım alanına sahip Taramalı Geçirimli Elektron Mikroskobu (Scanning Transmission Electron Microscopy [STEM]) da üçüncü tip elektron mikroskobu olarak bilinmektedir. İncelenmek istenen materyalin özelliğine göre kullanılan mikroskop çeşidi de değişmektedir. Sağlıklı incelemeler yapabilmek için araştırmaya en uygun mikroskop türü tercih edilmelidir. TEM yumuşak dokuların incelenmesinde tercih edilirken SEM yüzey farklarının incelenmesinde kullanılmaktadır[2].
Geçirimli Elektron Mikroskobu (TEM)
TEM örnekleri 600.000 kat büyüterek iç yapılarının gözlemlenebilmesine olanak veren elektron mikroskobu çeşididir[4].
Şekil3: Geçirimli elektron mikroskobu ile alınmış bir görüntü[5].
TEM başta hücre biyolojisi, mikrobiyoloji, patoloji, biyokimya, adli tıp ve anatomi alanlarında sağladığı yüksek çözünürlüklü görüntüler ile biyoloji ve tıp alanlarındaki gelişmelere katkı sağlamıştır. TEM ile hücre organellerinin, yapı taşlarının, hücre zarının ve hücre çekirdeğinin görüntülenebilmesi mümkün hale gelmiştir. Hücre ve doku kültürünün incelenmesinde, doku mühendisliği uygulamalarında, tümör tanılarının konulmasında kullanılan başlıca mikroskop çeşidi TEM’dir[4].
Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM)
SEM örnekleri 100.000 kat büyüterek yüzey yapılarının gözlemlenebilmesine olanak sağlayan elektron mikroskobu çeşididir[6].
Şekil4: Taramalı elektron mikroskobu ile alınmış bir görüntü[5].
SEM, üç boyutlu bir görüntü sağlayarak örneklerin yüzey yapılarındaki meydana gelen farkların incelenmesine olanak sağlamaktadır. SEM; medikal uygulamalarda kan ve doku örneklerinde hastalık etkenlerinin saptanmasında, kontrol gruplarında ilacın etkisinin belirlenmesinde; adli tıp uygulamalarında delillerin incelenmesinde; farklı sıcaklık koşullarında metallerin dayanaklılığının belirlenmesinde; bilim uygulamalarında kimya laboratuvarlarında mikroskobik kristalleri, plastikleri ve seramikleri incelemek için ve biyoloji laboratuvarlarında bitki ve hayvan dokularını incelemek için kullanılmaktadır[6,7].
Taramalı Geçirmeli Elektron Mikroskobu (STEM)
STEM, hem TEM hem de SEM’in özelliklerine sahiptir. Atomik elementlerin yayılımı ve varlığını saptamada ve elektron demetlerinin ince örnekleri delerek taranmasında STEM tercih edilmektedir. STEM en yaygın olarak analizlerde kulllanılmaktadır[6].
Referanslar
Karakoç, Z., Ketani, M. A., & Ketani, Ş. (2016). Mikroskopların Çalışma Mekanizması Ve Çeşitleri. Dicle Üniversitesi Veteriner Fakültesi Dergisi, (1), 1-6.
Akçayöz, D., Köken, K., Kunt, G., Müldür, İ. B., & Saykal, S. G. Elektron Mikroskobun Tıpta Kullanım Alanları, Erişim Adresi: http://tip.baskent.edu.tr/kw/upload/464/dosyalar/cg/sempozyum/ogrsmpzsnm12/11.2.pdf
Arıkoğlu, H., Kaya, D. E., Köksoy, H., Göktürk, F. & Yılmaz, İ., (2015-2016), Tıbbi Biyoloji Laboratuvar Kılavuzu, Selçuk Üniversitesi Tıp Fakültesi, Erişim Adresi: https://webadmin.selcuk.edu.tr/BirimDosyalar/Dosyalar/tip/tibbibiyoloji.pdf
Kapakin, K. A. T. (2007). Transmission Elektron Mikroskobu. Yüzüncü Yıl Üniversitesi Veteriner Fakültesi Dergisi, 18(1), 105-110
Ankara Üniversitesi, Nükleer Bilimler Enstitüsü, Teknik Altyapı: Elektron Mikroskobu, Erişim Adresi: http://nukbilimler.ankara.edu.tr/elektron-mikroskobu/
Kapakin, K. A. T. (2006). Scanning-Elektron Mikroskobu. Yüzüncü Yıl Üniversitesi Veteriner Fakültesi Dergisi, 17(1), 55-58.
Erdin, N. (1987). Tarama elektron mikroskobunun temel prensipleri ve numune hazırlığı. Journal of the Faculty of Forestry Istanbul University, 102-124.