A temperatura é um dos fatores físicos mais fundamentais que influenciam os processos biológicos, onde pequenas variações podem afetar profundamente o desenvolvimento celular, as funções fisiológicas,e viabilidade do organismoNo entanto, os investigadores enfrentaram há muito tempo limitações técnicas nas plataformas de imagem microscópicas no que diz respeito à regulação da temperatura - incluindo a distribuição desigual da temperatura da amostra,taxas lentas de aquecimento/refrigeraçãoOs desafios que se colocam são: a redução das temperaturas, as frequentes flutuações e a incapacidade de se conseguir um controlo preciso da temperatura sub-ambiental.

Foi desenvolvido um novo sistema de controlo de temperatura por imagem microscópica para resolver estes desafios persistentes.O sistema consegue uma regulação precisa numa ampla gama fisiológica (20°C a 30°C), reduzindo significativamente os gradientes de temperatura nas amostrasEspecialmente para organismos modelos maiores como embriões de peixes-zebra, o sistema fornece uma precisão de temperatura sem precedentes.permitir novas vias de investigação em biologia do desenvolvimento e estudos fisiológicosAs aplicações iniciais demonstraram com êxito a capacidade do sistema de medir alterações do ritmo cardíaco dependentes da temperatura em embriões de peixe-zebra,que revelam efeitos profundos da temperatura sobre a atividade fisiológica.

O sistema de controlo de temperatura integra a tecnologia termoelétrica Peltier avançada com engenharia de precisão, composto por dois componentes principais:um módulo de estágio de amostra de alta precisão e um módulo integrado de refrigeração/aquecimento da lente objetiva,Os termopares duplos de tipo K permitem monitorizar a temperatura em tempo real de ambos os módulos, com regulação dinâmica através de elementos Peltier.O sistema incorpora dissipadores de calor de alumínio resfriados a água para gestão térmica e dispõe de um termocouple NTC adicional para monitoramento aprimorado da área da amostraUm controlador de temperatura PID de dois canais (TEC-1122-SV) garante uma estabilidade e uma capacidade de resposta excepcionais,com adaptadores personalizados concebidos para integração perfeita com os estágios XY do microscópio Zeiss Axiovert.

Os testes rigorosos demonstraram uma notável precisão de controlo de temperatura: ± 0,1°C de precisão e 0,5°C de precisão a 30°C, com ambas as métricas atingindo 0,1°C a 20°C.O sistema consegue transições rápidas de 10 minutos entre 20°C e 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.

O potencial de investigação do sistema foi demonstrado através de estudos do ritmo cardíaco em embriões de peixes-zebra, onde a sensibilidade das células do miocárdio ao cálcio mostra uma dependência de temperatura conhecida.Tanto os embriões de 24 horas após a fertilização (hpf) como os de 48 hpf apresentaram aumentos significativos da frequência cardíaca com a elevação da temperaturaAo contrário dos estudos anteriores que requeriam grupos de amostras separados, este sistema permite o rastreamento contínuo de embriões individuais através de variações de temperatura, eliminando artefatos de média populacional.Frequência cardíaca do embrião de 48 cv a 20 °C, 25°C e 30°C mostraram uma excelente concordância com os valores da literatura (14%, 1% e 8% de erros relativos, respectivamente).

Este sistema portátil de controle de temperatura microscópico atinge um desempenho excepcional em faixas fisiológicas (20-30 ° C), minimizando os gradientes térmicos, particularmente em condições subambientais.A sua principal vantagem reside na possibilidade de realizar estudos de temperatura de amostras biológicas individuais, facilitando a investigação de efeitos de temperatura personalizados.com potencial de expansão através de um design térmico e seleção de materiais otimizados para reduzir a perda de calor em temperaturas extremas.

A calibração do sistema de estágios foi realizada dentro das faixas fisiológicas do embrião de peixe-zebra usando uma terceira sonda de termopares.Todas as experiências com peixes-zebra cumpriram a Diretiva 2010/63/UE da UE e a Lei alemã sobre o bem-estar dos animais, com as aprovações adequadas do comité de ética.