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Les Chercheurs d'ASU Développent la Technique Neuve de Microscopie Pour Explorer des Cellules

Published on January 25, 2011 at 5:58 AM

En Dépit de la sophistication et du domaine des techniques contemporaines de microscopie, beaucoup de phénomènes biologiques importants éludent toujours la précision même des outils les plus sensibles.

Le besoin de techniques d'imagerie de raffinage pour la recherche fondamentale et les applications biomédicales liées à l'étude de la maladie demeure aigu.

Nongjian (N.J.) Tao et ses collègues à l'Institut de Biodesign à l'Université De L'Etat D'Arizona ont frayé un chemin une technique neuve capable de scruter dans des cellules et même des procédés intracellulaires avec la clarté sans précédent. La méthode, connue sous le nom de microscopie électrochimique d'impédance (EIM) peut être employée pour explorer les caractéristiques techniques subtiles d'importance profonde pour la recherche fondamentale et appliquée, y compris l'adhérence cellulaire, la mort cellulaire (ou l'apoptose) et le procédé d'électroperméabilisation-un qui peuvent être employées pour introduire l'ADN ou les médicaments dans des cellules.

On s'attend à ce que Cet outil investigateur neuf effectue des incursions significatives de recherches, améliorant la découverte de médicaments pour les maladies comme le cancer, promouvant l'étude des interactions de cellule-agent pathogène d'hôte, et polissant l'analyse de la différenciation de cellule souche.

La recherche du groupe apparaît dans la délivrance d'aujourd'hui de la Chimie de Nature de tourillon.

Comme Tao explique, les constructions de méthode sur les avantages d'une technologie existante puissante connue sous le nom de spectroscopie électrochimique d'impédance (EIS). Ici, une tension CA Est appliquée à une électrode et la réaction actuelle est mesurée comme changement d'impédance. (L'Impédance est définie comme opposition au courant alternatif et étend l'idée de la résistance électrique aux circuits À C.A.)

En plus de l'observation laissante de l'ADN, les protéines, les virus et les bactéries, EIS permet d'autres phénomènes subtile se produisant sur la surface de l'électrode pour être imagés, y compris des événements obligatoires moléculaires. Des Modifications de la méthode d'EIS ont été appliquées à l'étude d'autres processus cellulaires comprenant la propagation de cellules, l'adhérence, l'invasion, la toxicologie et la mobilité.

Une autre attraction de la technique est celle la représentation différente de fluorescence, EIS est une soi-disant technologie étiquette étiquette, la rendant non envahissante à l'échantillon à l'étude. Des particules de écriture de labels Pas fluorescentes ou teinture-qui peuvent souvent gêner cellulaire normal fonctionnement-sont exigées.

L'EIS cependant a un Achille que le talon-service informatique ne peut pas fournir la bonne résolution spatiale. Car Tao explique « Notre technologie fournit la résolution spatiale élevée, rendant elle possibles aux cellules d'image et d'étude et des procédés sous-cellulaires, et la trouve et les biomolécules d'anayze dans une puce ADN à haute densité formatent. »

L'Obtention de la bonne résolution spatiale par l'EIS conventionnel ou exigerait l'utilisation des électrodes multiples surveillant la surface à étudier, ou une électrode unique cette balaye mécaniquement en travers de la surface. Chacun des deux stratégies ont des limitations sérieuses qui les rendent irréalistes. Tao et ses collègues ont adopté un élan différent, combinant l'EIS avec une autre technologie de l'image robuste basée sur la résonance extérieure de plasmon.

La résonance Extérieure de plasmon ou la représentation de SPR est un procédé optique de dépistage. Dans des conditions correctes, la lumière polarisée heurtant une couche mince d'or, fera absorber les électrons libres les particules de la lumière d'incident, les convertissant en onde extérieure de plasmon, qui propage en travers de la surface de la couche d'or, tout comme une onde sur l'eau. Les Perturbations de cette onde fragile par des molécules-cible entraînent l'altération dans les propriétés réfléchies de la lumière d'incident. Ces modifications peuvent être enregistrées et traduites en image.

Utilisant SPR, des événements simultanés au-dessus de la surface totale d'une biopuce peuvent être étudiés en temps réel, sans besoin d'électrodes multiples. La méthode développée par TAO-Su pendant que la microscopie électrochimique (EIM) d'impédance diffère de l'EIS conventionnel parce qu'elle ne mesure pas le courant, mais plutôt, résonance de plasmon d'utilisations pour trouver des modifications d'impédance optiquement, excessivement augmentant la résolution spatiale des caractéristiques techniques observées. En plus de l'image d'EIM, la technique neuve produit des images simultanées optiques et de SPR, qui fournissent les informations complémentaires utiles.

EIM tient compte de la résolution spatiale submicronique des phénomènes biologiques. On a observé Deux procédés de cellules en particulier dans l'étude actuelle : apoptose et électroperméabilisation. Chacun des deux phénomènes exigent non seulement la bonne résolution spatiale mais la capacité de surveiller des événements à changement rapide en temps réel - quelque chose EIM excelle à, utilisant une caméra vidéo spécialisée pour enregistrer des événements cellulaires rapides.

L'Apoptose ou la mort cellulaire est d'importance critique de recherches. C'est un élément central dans l'homéostasie et le développement de tissu/organe. Une meilleure compréhension des mécanismes cellulaires de l'apoptose est également critique pour la cancérologie, et pour le design des traitements du cancer, qui essayent souvent d'induire l'apoptose en cellules malignes.

Tao et sa mort cellulaire induite de groupe en cellules de cancer cervical par l'application de deux molécules : MG132 et ligand apoptose-induisant de Journal-un. La représentation d'EIM a fourni les informations détaillées des stades successifs de l'apoptose, qui comprennent le rétrécissement cellulaire et la condensation suivis de la fragmentation du matériau nucléaire et de la désintégration éventuelle des cellules, avec des images de SPR et d'EIM fournissant un article complémentaire des événements. Comme notes de Tao, avant que cette étude, une telle informations détaillées ait été seulement souillure ou microscopie électronique fluorescente traversante accessible.

On a également observé l'Électroperméabilisation par EIM. Ici, une impulsion de tension est appliquée à une cellule, entraînant une augmentation subite de la conductivité et de la perméabilité la membrane de plasma des cellules. Cette technique précieuse peut être employée pour insérer une sonde moléculaire pour surveiller l'intérieur des cellules, ou pour introduire un médicament ou un segment de cellule-modification de coder l'ADN. De nouveau, les informations complémentaires fournies par optique, SPR et EIM combinés pour donner une image beaucoup plus complète de ce procédé, avec les images d'EIM indiquant les la plupart des changements spectaculaires au fil du temps. « Nous sommes excités par son potentiel pour tracer à l'extérieur des activités locales de beaucoup de procédés celluar, tels que des activités de canal ionique et des interactions de médicament-cellule.  »

Le travail Prolongé polira davantage cette technique étiquette étiquette et non envahissante de microscopie, offrant des analyses fraîches dans des événements cellulaires précédemment évasifs.

Source : http://www.asu.edu/

Last Update: 11. January 2012 12:12

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