الدرجة الحرارية هي أحد أهم العوامل الفيزيائية الأساسية التي تؤثر على العمليات البيولوجية حيث أن التغيرات الدقيقة يمكن أن تؤثر بشكل عميق على تطور الخلايا، الوظائف الفسيولوجية،والحياة البشريةومع ذلك، واجه الباحثون منذ فترة طويلة القيود التقنية في منصات التصوير المجهرية فيما يتعلق بتنظيم درجة الحرارة - بما في ذلك توزيع درجة حرارة العينة غير المتساوي،معدلات تسخين / تبريد بطيئة، وتقلبات متكررة، وعدم القدرة على تحقيق تحكم دقيق في درجة حرارة البيئة.

تم تطوير نظام جديد لمراقبة درجة حرارة التصوير المجهري لمعالجة هذه التحديات المستمرة.يحقق النظام تنظيمًا دقيقًا عبر نطاق فسيولوجي واسع (20 درجة مئوية إلى 30 درجة مئوية) مع تقليل منحدرات درجة الحرارة بشكل كبير داخل العيناتخاصة بالنسبة للكائنات النموذجية الكبيرة مثل أجنة سمك الزبرة، يقدم النظام دقة درجة حرارة غير مسبوقة،تمكين سبل بحثية جديدة في علم الأحياء التنموية والدراسات الفسيولوجيةوقد أظهرت التطبيقات الأولية بنجاح قدرة النظام على قياس التغيرات في إيقاع القلب المعتمدة على درجة الحرارة في أجنة سمك الزبرة.يظهر تأثيرات حرارة عميقة على النشاط الفسيولوجي.

نظام التحكم في درجة الحرارة يدمج التكنولوجيا الحرارية الكهربائية المتقدمة بيلتيير مع الهندسة الدقيقة، ويتكون من مكونين رئيسيين:وحدة لمرحلة العينة عالية الدقة وحدة متكاملة لتبريد/تسخين العدسةتوفر المزدوجات الحرارية من النوع K مراقبة درجة الحرارة في الوقت الحقيقي لكلا الوحدات ، مع تنظيم ديناميكي عبر عناصر Peltier.يحتوي النظام على أجهزة غسيل الحرارة من الألومنيوم المبردة بالماء لإدارة الحرارة ويتميز بمركز حرارة NTC إضافي لمراقبة مساحة العينة المحسنةجهاز تحكم درجة حرارة PID مزدوج القنوات (TEC-1122-SV) يضمن استقرارًا واستجابة استثنائية ،مع محولات مخصصة مصممة للاندماج السلس مع مراحل المجهر Zeiss Axiovert XY.

أظهرت الاختبارات الصارمة دقة التحكم في درجة الحرارة المذهلة: دقة ± 0.1 °C ودقة 0.5 °C عند 30 °C ، حيث يصل كلا المقاييسين إلى 0.1 °C عند 20 °C.النظام يحقق تحولات سريعة لمدة 10 دقائق بين 20 و 30 درجة مئوية. Thermal uniformity assessments using a third temperature probe revealed axial and planar temperature gradients below 1°C/mm in sample central regions when implementing objective cooling rings - a critical achievement for high-precision experiments.

تم إظهار إمكانات البحث في النظام من خلال دراسات إيقاع القلب في أجنة سمك الزبرة، حيث تظهر حساسية الخلايا العضلية للكالسيوم اعتماداً معروفًا على درجة الحرارة.أظهرت كل من أجنة بعد 24 ساعة من الإخصاب (hpf) و 48 ساعة من الإخصاب زيادات كبيرة في معدل ضربات القلب مع ارتفاع درجة الحرارةعلى عكس الدراسات السابقة التي تتطلب مجموعات عينات منفصلة، يتيح هذا النظام تتبع مستمر للأجنة الفردية عبر الاختلافات في درجة الحرارة، مما يلغي القطع الأثرية المتوسطة للسكان.معدل ضربات القلب للجنين 48 حصان عند 20 درجة مئوية، 25 درجة مئوية، و 30 درجة مئوية أظهرت موافقة ممتازة مع القيم الأدبية (14٪، 1٪، و 8٪ الأخطاء النسبية على التوالي).

يحقق نظام التحكم في درجة الحرارة المجهري المحمول هذا أداءً استثنائيًا عبر النطاقات الفسيولوجية (20-30 درجة مئوية) مع تقليل التدرجات الحرارية إلى الحد الأدنى ، خاصة في ظروف البيئة الفرعية.ميزتها الأساسية تكمن في تمكين دراسات درجة الحرارة من العينات البيولوجية الفردية، لتسهيل دراسة تأثيرات درجة الحرارة المخصصة.مع إمكانية التوسع من خلال التصميم الحراري الأمثل واختيار المواد للحد من خسائر الحرارة في درجات الحرارة القصوى.

تم إجراء معايرة نظام المراحل داخل النطاقات الفسيولوجية لأجنة سمك الزبرة باستخدام مسبار ثالث للحرارة.جميع تجارب أسماك الزبرة امتثلت لتوجيهات الاتحاد الأوروبي 2010/63/EU والقانون الألماني لحماية الحيوانمع موافقة اللجنة الأخلاقية المناسبة.