Nano-Rappresentazione Medica Ad Alta Definizione Facendo Uso di Microscopia Atomica della Forza

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Introduzione
Preparato del Campione
Risultati
Conclusione
Intesti le Superfici Nane di Bruker

Introduzione

La causa primaria di cecità nel mondo è la formazione della cataratta opaca nella lente cristallina dell'occhio. I fattori principali sono l'esposizione a lungo termine a radiazione o luce UV, Ma la formazione della cataratta può anche essere una conseguenza di determinati moduli del diabete, ipertensione e naturalmente, l'età. Se lasciato non trattato, la malattia provoca la cecità e possibilmente il glaucoma progressivi. La microscopia Atomica della forza (AFM) è risultato essere un metodo apprezzato per lo studio degli aspetti strutturali di formazione della cataratta.

La lente dell'occhio è il solo tessuto trasparente nel corpo umano ed è avascolare. Le celle lente-specifiche sono imballate strettamente alle distanze più piccole della lunghezza d'onda di indicatore luminoso visibile. Inoltre, le celle della lente hanno degradato i loro organelli, quali i mitocondri e non possono quindi effettuare il metabolismo biochimico ossidativo. La nutrizione e l'aderenza Cellulari della cella-cella contano sui microdomains giunzionali nelle membrane cellulari per connettere le celle della lente ed i loro citoplasmi. Questi microdomains giunzionali nella membrana di plasma delle cellule della lente contengono le giunzioni di differenza che assicurano il trasporto dei metaboliti, degli ioni e dell'acqua fra le celle come pure le giunzioni sottili che sono responsabili di aderenza delle cellule e finalmente innaffiano il trasporto. Le giunzioni di Differenza sono costituite dai connexons (un complesso composto di sei molecole del connexin), mentre aquaporin-0 compone le giunzioni sottili. Le Mutazioni in entrambe le proteine provocano la formazione di cataratta.

Dallo sviluppo di microscopia atomica della forza (AFM), i forti progressi sono stati raggiunti nella rappresentazione ad alta definizione delle membrane ricostituite, proteine in grate cristalline, hanno isolato le membrane indigene e vivere celle prokaryotic ed eucariotiche. In questi studi, il AFM è usato come strumento che può fornire informazioni strutturali a risoluzione di sotto-nanometro sui campioni biologici di interesse. L'uso di questa tecnica, tuttavia, rimane limitato prevalentemente alla ricerca fondamentale e le applicazioni concrete nella medicina sono rade. In questa nota di applicazione, dimostriamo l'utilità del AFM nella delineazione della causa delle cataratte. La rappresentazione Ad Alta Definizione delle membrane indigene della lente e delle componenti proteiche costitutive è stata raggiunta facendo uso di un microscopio atomico su misura della forza di Bruker.

Preparato del Campione

Subito dopo della chirurgia della cataratta, le membrane sono state estratte dai detriti della cataratta e sono state appallottolate dall'ultracentrifugazione. La soluzione della membrana è stata iniettata in una gocciolina del buffer dell'adsorbimento (Tris-HCl pH 7,4, 150 millimetri di KCl, 25 millimetri MgCl da 10 millimetri2) sopra una lamiera sottile di recente fenduta della mica. Dopo incubazione, il campione è stato risciacquato facendo uso del buffer della registrazione (Tris-HCl pH 7,4, 150 millimetri da 10 millimetri di KCl).

La Rappresentazione è stata eseguita sulle membrane cellulari della cataratta e sane della lente facendo uso di un Bruker AFM su misura fornito di uno J-Scanner di 130 µm e di un Olympus Si3N4 (lunghezza = µm 100; K = 0,09 N/m). La forza di caricamento era ~100 PN e la tariffa di scansione era di 4-7 Hertz.

Risultati

Le immagini del AFM delle membrane della cataratta hanno rivelato le membrane cellulari di doppio strato lipidico adsorbite al supporto della mica. Queste membrane hanno contenuto i domini della proteina identificati come microdomains giunzionali che connettono le celle adiacenti della lente. I microdomains erano significativamente più grandi in membrane della cataratta che quelli osservati in membrane dalle celle in buona salute. I microdomains giunzionali della membrana della cataratta sono stati trovati per essere composti esclusivamente di proteine del canale del transmembrane AQP0. La risoluzione di Immagine era sufficiente per permettere l'identificazione di diversi cicli elica-connettenti, che sporgono dalla superficie della membrana, di circa quattro amminoacidi di lunghezza; e questi dati coincidono molto attentamente con i modelli preveduti. La risoluzione di sotto-nanometro di queste funzionalità è stata estratta dalle immagini topografiche ed è stata confrontata ai dati precedentemente pubblicati sulle membrane cellulari sane della lente delle pecore.

Un confronto strutturale sistematico fra le membrane della cataratta e sane della lente ha rivelato che, in celle in buona salute della lente, le molecole AQP0 sono organizzate bene in piccole toppe dense circondate e limitate dai connexons. Nel contrasto radicale, le membrane della lente della cataratta non hanno contenuto i connexons (si veda figura 1). Di conseguenza, le schiere della giunzione sono sembrato ingrandette significativamente e deformi nelle membrane delle celle della lente della cataratta.

Figura 1. immagini ad alta definizione di topografia del AFM di modo di Contatto che mostrano sottostruttura sui diversi canali del transmembrane in pecore sane (lasciate) e giuste) membrane cellulari umane della lente della cataratta (. Nel caso sano, le molecole di AQPO (proteine tetrameric cruciformi con un diametro di 6nm) formano le piccole e toppe regolari orlate dai connexons (proteine hexameric a forma di fiore con un diametro di 8nm) che delimitano i microdomains di AQPO. Nel caso patologico, i connexons stanno mancando di.

Sembrerebbe che i connexons fossero degradati progressivamente durante lo sviluppo della cataratta, infine piombo ad una ripartizione di nutrizione delle cellule della lente. Da un punto di vista fisiologico, in una cella in buona salute della lente il montaggio sovramolecolare di AQP0 e connexons è richiesto per aderenza delle cellule con formazione della giunzione come pure ione, metabolita e lo scorrimento dell'acqua normali fra le celle adiacenti attraverso le giunzioni di differenza. Inoltre, la distribuzione omogenea di più piccoli microdomains giunzionali permette una migliore connessione fra le celle contigue, facenti diminuire la probabilità delle aree non aderenti della membrana. Al contrario, l'assenza di connexons dalle membrane delle celle della lente della cataratta provoca una distribuzione eterogenea dell'aderenza/che aderisce le aree della membrana. Per Concludere, le sostanze nutrienti e gli ioni non sono consegnati alle celle in profondità dentro la lente ed i residui si accumulano (si veda figura 2). Queste celle diventeranno non sane e non potranno mantenere la trasparenza, infine piombo alla cecità.

Figura 2. Rappresentazione delle differenze strutturali fra sano (a) e la cataratta (b) membrane. In membrane sane, la distribuzione themomogeneous delle aree di contatto assicura la comunicazione normale fra le celle vicine (c) mentre in membrane della cataratta, la mancanza di connexons provoca l'aderenza anormale della cella--cella (d). Ancora, l'assenza di connexons nel tessuto non sano provoca la capitalizzazione cellulare dello spreco e di inedia.

Conclusione

La rappresentazione Ad Alta Definizione del AFM fornisce i mezzi di un ideale per studiare le differenze strutturali fra le membrane cellulari della cataratta e sane della lente. Ciò è un risultato molto di promessa nella spinta in corso per utilizzare la tecnologia di SPM nell'indagine sulle cause di malattia al livello molecolare. Il AFM ha una capacità stabilita per analizzare le diverse molecole. Poiché ora è accettato buono che molte patologie provengono dai disordini molecolari, può essere preveduto che la tecnica del AFM diventi sempre più importante nell'imaging biomedico nell'immediato futuro.

Circa le Superfici Nane di Bruker

Bruker Nano fornisce i prodotti Atomici del Microscopio della Forza/del Microscopio Sonda di Scansione (AFM/SPM) che stanno fuori da altri sistemi disponibili nel commercio per la loro progettazione e facilità di uso robuste, mentre mantenendo il più di alta risoluzione. La testa di misurazione di NANOS, che fa parte di tutti gli nostri strumenti, impiega un interferometro a fibra ottica unico per la misurazione della deformazione a mensola, che fa il compatto di impostazione così che è non più grande di un obiettivo standard del microscopio della ricerca.

Sorgente: “Avanzamenti verso Nano-Rappresentazione Medica da Microscopia Atomica Ad Alta Definizione della Forza„.

Per ulteriori informazioni su questa sorgente visualizzi prego le Superfici Nane di Bruker.

Date Added: Jun 22, 2009 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 13. June 2013 21:03

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