Nhiệt độ là một trong những yếu tố cơ bản nhất ảnh hưởng đến các quá trình sinh học, trong đó sự thay đổi nhỏ có thể ảnh hưởng sâu sắc đến sự phát triển tế bào, chức năng sinh lý,và khả năng sống của sinh vậtTuy nhiên, các nhà nghiên cứu từ lâu đã phải đối mặt với những hạn chế kỹ thuật trong các nền tảng hình ảnh vi mô liên quan đến điều chỉnh nhiệt độ - bao gồm sự phân bố nhiệt độ mẫu không đồng đều,Tốc độ sưởi ấm / làm mát chậmNhững thách thức này đã tạo ra những rào cản đáng kể trong việc thúc đẩy nghiên cứu khoa học sinh học.

Một hệ thống kiểm soát nhiệt độ hình ảnh vi mô mới đã được phát triển để giải quyết những thách thức dai dẳng này.Hệ thống đạt được sự điều chỉnh chính xác trên một phạm vi sinh lý rộng (20 °C đến 30 °C) trong khi giảm đáng kể gradient nhiệt độ trong các mẫuĐặc biệt đối với các sinh vật mô hình lớn hơn như phôi cá ngựa vằn, hệ thống cung cấp độ chính xác nhiệt độ chưa từng có,cho phép các con đường nghiên cứu mới trong sinh học phát triển và nghiên cứu sinh lý họcCác ứng dụng ban đầu đã chứng minh thành công khả năng của hệ thống trong việc đo lường thay đổi nhịp tim phụ thuộc vào nhiệt độ ở phôi cá ngựa vằn,tiết lộ ảnh hưởng sâu sắc của nhiệt độ đối với hoạt động sinh lý.

Hệ thống điều khiển nhiệt độ tích hợp công nghệ nhiệt điện Peltier tiên tiến với kỹ thuật chính xác bao gồm hai thành phần chính:một mô-đun giai đoạn mẫu chính xác cao và một mô-đun làm mát / sưởi ấm ống kính mục tiêu tích hợpCác nhiệt cặp kiểu K kép cung cấp giám sát nhiệt độ thời gian thực của cả hai mô-đun, với điều chỉnh năng động thông qua các yếu tố Peltier.Hệ thống kết hợp các thùng nhiệt nhôm làm mát bằng nước để quản lý nhiệt và có một nhiệt cặp NTC bổ sung để giám sát khu vực lấy mẫu nâng cao. Một bộ điều khiển nhiệt độ PID hai kênh (TEC-1122-SV) đảm bảo sự ổn định và phản hồi đặc biệt,với bộ điều hợp tùy chỉnh được thiết kế để tích hợp liền mạch với các giai đoạn kính hiển vi Zeiss Axiovert XY.

Các thử nghiệm nghiêm ngặt đã chứng minh độ chính xác kiểm soát nhiệt độ đáng chú ý: độ chính xác ± 0,1 ° C và độ chính xác 0,5 ° C ở 30 ° C, với cả hai số liệu đạt 0,1 ° C ở 20 ° C.Hệ thống đạt được chuyển đổi nhanh chóng 10 phút giữa 20 °C và 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.

Khả năng nghiên cứu của hệ thống đã được chứng minh thông qua các nghiên cứu nhịp tim phôi cá ngựa vằn, trong đó độ nhạy của tế bào tim mạch cho thấy sự phụ thuộc nhiệt độ.Cả phôi sau thụ tinh 24 giờ (hpf) và phôi 48hpf đều cho thấy nhịp tim tăng đáng kể khi nhiệt độ tăngKhông giống như các nghiên cứu trước đây yêu cầu các nhóm mẫu riêng biệt, hệ thống này cho phép theo dõi liên tục các phôi cá nhân qua các biến đổi nhiệt độ, loại bỏ các hiện vật trung bình dân số.Đánh giá nhịp tim của phôi 48hpf ở 20°C, 25 ° C và 30 ° C cho thấy sự phù hợp tuyệt vời với các giá trị tài liệu (14%, 1% và 8% sai số tương đối).

Hệ thống kiểm soát nhiệt độ vi mô di động này đạt được hiệu suất đặc biệt trên các phạm vi sinh lý (20-30 ° C) trong khi giảm thiểu gradient nhiệt, đặc biệt là trong điều kiện môi trường.Ưu điểm chính của nó nằm ở việc cho phép nghiên cứu nhiệt độ của các mẫu vật sinh học riêng lẻ, tạo điều kiện cho việc nghiên cứu các hiệu ứng nhiệt độ cá nhân.với khả năng mở rộng thông qua thiết kế nhiệt tối ưu và lựa chọn vật liệu để giảm mất nhiệt ở nhiệt độ cực đoan.

Kiểm tra hệ thống giai đoạn được thực hiện trong phạm vi sinh lý của phôi cá ngựa vằn bằng cách sử dụng một đầu dò nhiệt cặp thứ ba.Tất cả các thí nghiệm cá ngựa vằn tuân thủ Chỉ thị EU 2010/63/EU và Luật phúc lợi động vật Đức, với sự chấp thuận của ủy ban đạo đức.