thủy tinh hóa
/ˌvɪtrɪfɪˈkeɪʃn//ˌvɪtrɪfɪˈkeɪʃn/The word "vitrification" originated from the Latin word "vitrus," which means glass, and the French word "fixer," which means to fix. The term was coined in the mid-1800s by a French scientist, Louis Pasteur, to describe a process used in electron microscopy to preserve biological samples. During vitrification, a sample is rapidly frozen at extremely low temperatures (around -180°C) in a thin layer of liquid ethane or propane. This process prevents ice crystals from forming in the sample, which can cause damage to the delicate structures of cells and tissues being studied. Instead, the sample is transformed into a vitreous (glassy) state, preserving its molecular arrangement and providing a clear image for detailed study. The term vitrification reflects the similarity between the amorphous structure of glass and the structure of a vitrified sample, which is also non-crystalline and unlike ice crystals. Overall, this process has revolutionized the field of electron microscopy by enabling scientists to study biological samples in greater detail without causing irreversible damage.
Các nhà nghiên cứu sử dụng kỹ thuật thủy tinh hóa để bảo quản các mẫu sinh học ở nhiệt độ cực thấp, ngăn ngừa sự hình thành tinh thể băng và cho phép chụp ảnh chi tiết các cấu trúc bên trong tế bào.
Quá trình thủy tinh hóa cho phép chúng ta nắm bắt được cấu trúc ba chiều của protein và đại phân tử, cung cấp những hiểu biết có giá trị về chức năng và tính ổn định của chúng.
Trong công nghệ đông lạnh, quá trình thủy tinh hóa đóng vai trò quan trọng trong việc bảo quản tính toàn vẹn của các linh kiện điện tử và thiết bị bán dẫn mỏng manh trong quá trình bảo quản đông lạnh.
Quá trình thủy tinh hóa cho phép các nhà khoa học nghiên cứu cấu trúc và động lực của các quá trình tế bào phức tạp ở cấp độ nano, giúp hiểu sâu hơn về cơ chế và bệnh tật của tế bào.
Bằng cách thủy tinh hóa các mẫu sinh học ở nhiệt độ rất thấp, chúng ta có thể bảo toàn cấu trúc và sinh lý hoàn hảo của chúng, khiến chúng hữu ích cho kính hiển vi điện tử và sinh học cấu trúc.
Trong lĩnh vực khoa học vật liệu, quá trình thủy tinh hóa đóng vai trò quan trọng trong việc nghiên cứu các vật liệu cấu trúc, bao gồm gốm sứ, polyme và thủy tinh, cho phép xác định đặc tính cấu trúc vi mô và nano của chúng.
Trong các thủ thuật y tế như bảo quản trứng bằng phương pháp thủy tinh hóa, việc đông lạnh tế bào nhanh chóng đóng vai trò quan trọng để ngăn ngừa sự hình thành tinh thể băng có thể gây hại cho tế bào.
Trong việc bảo tồn di sản văn hóa và phục hồi các hiện vật lịch sử, thủy tinh hóa là một quá trình thiết yếu để bảo vệ các vật liệu mỏng manh như giấy, hàng dệt và bản thảo khỏi bị mục nát, ẩm ướt và các yếu tố gây hư hỏng khác.
Những tiến bộ trong công nghệ thủy tinh hóa đã mở đường cho kính hiển vi điện tử đông lạnh 3D (Cryo-EM), một phương pháp mang tính cách mạng cho phép chúng ta hình dung các cấu trúc đại phân tử trong điều kiện gần giống với điều kiện tự nhiên.
Quá trình thủy tinh hóa giúp giảm căng thẳng do mất nước ở tế bào trong quá trình bảo quản, đây là yếu tố quan trọng đảm bảo khả năng sống tối ưu trong quá trình bảo quản lâu dài.