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Surface Plasmon Resonance Microscopia Aiuta a rilevare particelle del virus H1N1

Published on August 25, 2010 at 2:12 AM

Nella guerra contro le malattie infettive, identificando il colpevole è metà della battaglia. Ora, la ricerca Shaopeng professore Wang ei suoi colleghi del Biodesign Institute dell'Arizona State University, descrive un nuovo metodo per la visualizzazione di singole particelle virali. La loro ricerca apre la porta ad una comprensione più dettagliata di questi agenti patogeni minuto, e può ulteriormente lo studio di una vasta gamma di fenomeni micro-e nanoscala.

Le conclusioni del gruppo appaiono in Atti del 23 agosto del National Academy of Science, edizione online avanzato.

Rilevazione e l'identificazione degli invasori infettive sono fondamentali per gli sforzi per diagnosticare, prevenire e controllare questi agenti patogeni abili. In questo studio, le singole particelle del virus influenzale H1N1, insieme con il virus po 'più grande HCMV sono state rilevate visivamente attraverso un metodo privo di etichetta per la prima volta, utilizzando una tecnologia ad alta risoluzione nota come microscopia a risonanza plasmonica di superficie.

Oltre a identificare le particelle del virus unica, la tecnica permette lo studio del legame superficie dei virus di anticorpi specifici. Criticamente, consente anche la misurazione della massa delle particelle, con un limite di rivaleggiare con i metodi tradizionali di rilevazione di tre o quattro ordini di grandezza. Il lavoro è stato condotto sotto la supervisione di Nongjian (NJ), Tao, direttore del Centro dell'Istituto Biodesign per Bioelettronica e biosensori.

Vari metodi sono stati applicati per la rilevazione di particelle virali, note Tao, citando una serie di tecniche esotiche utilizzate per cacciare singolo virus o, più spesso, per valutare statisticamente i gruppi di particelle. Spesso, coloranti fluorescenti sono apposto molecole a scopo di visualizzazione, anche se queste tecniche hanno un prezzo. "L'etichetta può causare un cambiamento della funzione della molecola", spiega Tao, sottolineando inoltre che i metodi di etichetta non permettono l'osservazione diretta delle intrinseche caratteristiche fisiche (ad esempio, di massa) del virus, mostrando invece, solo i siti sinteticamente l'etichetta .

In questo studio, la risonanza plasmonica di superficie microscopia è usato per esaminare le interazioni affinità dei virus e dei loro anticorpi associati, producendo la prima etichetta di immagini prive di virus individuali. Come osserva Wang, "imaging ottico di questo tipo in grado di rilevare un virus nel suo stato nativo, in soluzione acquosa". In precedenza, la risoluzione di tali particelle minute dovuto fare affidamento su microscopia elettronica, in cui i campioni devono essere fissati e rilevazione effettuata sotto vuoto.

Risonanza plasmonica di superficie si verifica quando la luce polarizzata colpisce un biochip rivestiti con un sottile strato metallico. Date le giuste condizioni di lunghezza d'onda, polarizzazione e angolo di incidenza, elettroni liberi (o plasma) sulla superficie del chip assorbono fotoni incidenti, convertendoli in plasmonica di superficie delle onde, che si propagano sulla superficie in modo simile alle onde in acqua.

Quando le molecole come particelle del virus interagiscono sulla superficie del chip, possono disturbare queste onde sottili Plasmon, provocando un cambiamento misurabile nella riflessione della luce. Normalmente, queste perturbazioni onda media è calcolata su tutta la superficie, anche se questo approccio convenzionale registri rumore così come le particelle rilevate, che occupano solo una piccola area della superficie del chip totale.

In questo studio, il gruppo ha dimostrato per la prima volta che è possibile per l'immagine e individuare singole particelle virali H1N1 con etichetta priva di tecnica di superficie plasmonica in tempo reale. Questa tecnica ha permesso un media del segnale solo nella zona in cui le particelle del virus sono presenti, migliorando notevolmente la precisione di misura.

Per essere certi che i segnali osservati visivo fossero effettivamente quelle delle particelle di virus H1N1 vincolante per i loro anticorpi associati, il team ha condotto tre esperimenti separati. Nel primo caso, un legame permanente di particelle virali alla disadorna oro rivestite chip è stato osservato. Quindi, l'esperimento è stato ripetuto dopo l'applicazione di polietilene glicole (PEG) per la superficie d'oro, che agisce per bloccare non specifico assorbimento. In questo caso, nessuna delle particelle virali legata alla superficie, ma invece, vagava liberamente, obbedendo al comportamento casuale noto come moto browniano.

Infine, le particelle del virus sono stati osservati in un chip funzionalizzati con anticorpi H1N1 con PEG applicata. La particella virale visualizzata legame reversibile con le loro controparti di anticorpi, dissociandosi nel caratteristico modo di virus-anticorpo coppie. "In questo modo, potremmo essere certi la rilevazione è in realtà il legame delle particelle H1N1 agli anticorpi," Tao dice. "Questo è il trucco che usiamo per dimostrare che possiamo specificamente rilevare un virus bersaglio, le molecole non o sostanza nella soluzione, che produrrà anche un segnale." Un'ulteriore conferma veniva da utilizzare particelle di virus HCMV, che non è riuscito a legare con il virus H1N1 anticorpi specifici.

Come fa notare l'autore Wang, un ulteriore vantaggio di questa tecnica è estremamente sensibile che permette la misurazione della massa virale. La massa può essere dedotta dalla intensità del segnale ottico, che a sua volta è proporzionale al grado in cui la particella disturba l'onda plasmoni di superficie. Tecnica del gruppo, permette una rilevazione di massa limite verso il basso per 1attogram uno quadrillionth di grammo. "Abbiamo cercato di spingere senza etichetta imaging ottico ben oltre i limiti convenzionali", dice Wang, aggiungendo che il metodo permette l'osservazione e la caratterizzazione di piccole entità biologiche nel loro stato naturale.

Fonte: http://www.asu.edu/

Last Update: 6. October 2011 07:17

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