Die Temperatur ist einer der grundlegendsten physikalischen Faktoren, die biologische Prozesse beeinflussen, wo winzige Schwankungen die Zellentwicklung, physiologische Funktionen,und Lebensfähigkeit des OrganismusAllerdings sind die Forscher seit langem mit technischen Einschränkungen bei mikroskopischen Bildgebungsplattformen in Bezug auf die Temperaturregulierung konfrontiert - einschließlich ungleichmäßiger Temperaturverteilung der Proben,langsame Heiz-/KühlratenDiese Herausforderungen haben erhebliche Hindernisse für die Weiterentwicklung der Biowissenschaftsforschung geschaffen.

Um diese anhaltenden Herausforderungen zu bewältigen, wurde ein neuartiges Mikroskopie-Temperaturkontrollsystem entwickelt.Das System erreicht eine präzise Regulierung über einen breiten physiologischen Bereich (20°C bis 30°C) und reduziert gleichzeitig die Temperaturgradienten innerhalb der Proben erheblichInsbesondere bei größeren Modellorganismen wie Zebrafischen-Embryonen bietet das System eine beispiellose Temperaturgenauigkeit.Eröffnung neuer Forschungswege in der Entwicklungsbiologie und den physiologischen StudienDie ersten Anwendungen haben erfolgreich gezeigt, dass das System die temperaturabhängigen Veränderungen des Herzrhythmus bei Zebrafischen-Embryonen messen kann.die tiefgreifende Temperaturwirkungen auf die physiologische Aktivität aufdecken.

Das Temperaturregelungssystem integriert die fortschrittliche thermoelektrische Technologie von Peltier mit Präzisionstechnik und besteht aus zwei Hauptkomponenten:mit einer Leistung von mehr als 50 W und einer Leistung von mehr als 50 W,Doppel-K-Typ-Thermokoppel ermöglichen die Echtzeit-Temperaturüberwachung beider Module mit dynamischer Regulierung über Peltier-Elemente.Das System enthält wassergekühlte Aluminiumwärmeabnehmer für das thermische Management und verfügt über ein zusätzliches NTC-Thermokoppl für eine verbesserte Überwachung des ProbenbereichsEin zweikanaliger PID-Temperaturregler (TEC-1122-SV) gewährleistet außergewöhnliche Stabilität und Reaktionsfähigkeit.mit speziellen Adaptern für die nahtlose Integration mit Zeiss Axiovert-Mikroskop-XY-Stufen.

Durch sorgfältige Prüfungen wurde eine bemerkenswerte Temperaturkontrollegenauigkeit nachgewiesen: ± 0,1°C und 0,5°C bei 30°C, wobei beide Messwerte bei 20°C 0,1°C erreichen.Das System ermöglicht schnelle 10-minütige Übergänge zwischen 20°C und 30°C. 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.

Das Forschungspotenzial des Systems wurde durch Herzrhythmusstudien an Zebrafischen-Embryonen gezeigt, bei denen die Calciumempfindlichkeit von Myokardzellen eine bekannte Temperaturabhängigkeit zeigt.Sowohl 24-Stunden-Post-Fertilisation (hpf) als auch 48-hpf-Embryonen zeigten eine signifikante Herzfrequenzsteigerung mit Temperaturerhöhung.Im Gegensatz zu früheren Studien, bei denen getrennte Probengruppen benötigt wurden, ermöglicht dieses System die kontinuierliche Nachverfolgung einzelner Embryonen über Temperaturschwankungen hinweg und beseitigt damit die Art und Weise, wie die Bevölkerung durchschnittlich verglichen wird.Gemessene Herzfrequenz bei Embryonen mit 48 PS bei 20 °C, 25°C und 30°C zeigten eine ausgezeichnete Übereinstimmung mit den Literaturwerten (jeweils 14%, 1% und 8% relative Fehler).

Dieses tragbare mikroskopische Temperaturkontrollsystem erzielt eine außergewöhnliche Leistung in physiologischen Bereichen (20-30°C) und minimiert gleichzeitig die thermischen Gradienten, insbesondere unter Umgebungsbedingungen.Der Hauptvorteil liegt darin, dass Temperaturstudien einzelner biologischer Proben möglich sind.Der aktuelle Betriebsbereich erstreckt sich von 19°C bis 37°C.mit Ausbaupotential durch optimiertes thermisches Design und Materialwahl zur Verringerung von Wärmeverlusten bei Temperaturextremen.

Die Kalibrierung des Stufensystems wurde mit Hilfe einer dritten Thermoelementsonde innerhalb der physiologischen Grenzen von Zebrafischenembryonen durchgeführt.Alle Versuche mit Zebrafischen erfüllten die EU-Richtlinie 2010/63/EU und das deutsche Tierschutzgesetz, mit entsprechender Zustimmung des Ethikkomitees.