Temperatura jest jednym z najbardziej podstawowych fizycznych czynników wpływających na procesy biologiczne, gdzie drobne zmiany mogą mieć głęboki wpływ na rozwój komórek, funkcje fizjologiczne,i żywotności organizmuJednakże naukowcy od dawna borykają się z ograniczeniami technicznymi w mikroskopijnych platformach obrazowania w zakresie regulacji temperatury - w tym nierównomiernego rozkładu temperatury próbki,powolne częstotliwości ogrzewania/chłodzenia, częste wahania i niezdolność do dokładnej kontroli temperatury podśrodowiska.

W celu rozwiązania tych trwałych wyzwań opracowano nowy system kontroli temperatury obrazowania mikroskopowego.System osiąga precyzyjną regulację w szerokim zakresie fizjologicznym (od 20°C do 30°C) przy jednoczesnym znaczącym zmniejszeniu gradientów temperatury w próbkachSzczególnie dla większych organizmów modelowych, takich jak embriony ryb zebry, system zapewnia bezprecedensową precyzję temperatury.umożliwienie nowych dróg badawczych w dziedzinie biologii rozwojowej i studiów fizjologicznychPierwsze zastosowania z powodzeniem wykazały zdolność systemu do pomiaru zależnych od temperatury zmian rytmu serca w zarodkach ryb zebry.wykazuje głęboki wpływ temperatury na aktywność fizjologiczną.

System regulacji temperatury integruje zaawansowaną technologię termoelektryczną Peltier z precyzyjną inżynierią, składającą się z dwóch podstawowych elementów:moduł stopniowy próbki o wysokiej precyzji i zintegrowany moduł chłodzenia/ogrzewania obiektywuPodwójne termopary typu K zapewniają monitorowanie temperatury obu modułów w czasie rzeczywistym, z dynamiczną regulacją za pomocą elementów Peltier.System obejmuje chłodzone wodą aluminiowe pochłaniacze ciepła do zarządzania cieplnym i posiada dodatkową termoelementę NTC do zwiększonego monitorowania powierzchni próbkiDwukanałowy regulator temperatury PID (TEC-1122-SV) zapewnia wyjątkową stabilność i szybkość reagowania.z adapterami niestandardowymi zaprojektowanymi do bezproblemowej integracji ze stopniami XY mikroskopu Zeiss Axiovert.

Dokładne badania wykazały niezwykłą dokładność kontroli temperatury: dokładność ± 0,1 °C i dokładność 0,5 °C w temperaturze 30 °C, przy czym obie metryki osiągają 0,1 °C w temperaturze 20 °C.System umożliwia szybkie 10-minutowe przejścia pomiędzy 20°C a 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.

Potencjał badawczy systemu został zademonstrowany poprzez badania rytmu serca zarodków ryb zebry, w których wrażliwość na wapń komórek mięśnia sercowego wykazuje znane zależności od temperatury.Zarówno w okresie 24 godzin po zapłodnieniu (hpf), jak i w okresie 48 hpf zarodki wykazywały znaczący wzrost tętna wraz ze wzrostem temperatury.W przeciwieństwie do poprzednich badań, które wymagały oddzielnych grup próbki, system ten umożliwia ciągłe śledzenie poszczególnych zarodków w różnych temperaturach, eliminując artefakty średniej populacji.Mierzone tętno 48-hpf embrionalne w temperaturze 20°C, 25°C i 30°C wykazały doskonałą zgodność z wartościami literatury (odpowiednio 14%, 1% i 8% względnych błędów).

Ten przenośny mikroskopiczny system kontroli temperatury osiąga wyjątkową wydajność w zakresie fizjologicznym (20-30°C), minimalizując jednocześnie gradienty termiczne, szczególnie w warunkach podśrodowiskowych.Jego podstawowa zaleta polega na umożliwieniu badań temperatury poszczególnych próbek biologicznych, ułatwiające badanie indywidualnych efektów temperatury.z potencjałem rozbudowy poprzez zoptymalizowaną konstrukcję termiczną i wybór materiału w celu zmniejszenia strat ciepła w ekstremalnych temperaturach.

Kalibracja układu stopniowego została przeprowadzona w zakresie fizjologicznym zarodków ryb zebry przy użyciu trzeciej sondy termopary.Wszystkie eksperymenty z rybami zebry spełniały wymogi dyrektywy UE 2010/63/UE i niemieckiego ustawy o dobrostanie zwierząt, z odpowiednimi zatwierdzeniami komitetu etycznego.