Site Sponsors
  • Technical Sales Solutions - 5% off any SEM, TEM, FIB or Dual Beam
  • Park Systems - Manufacturer of a complete range of AFM solutions
  • Strem Chemicals - Nanomaterials for R&D
  • Oxford Instruments Nanoanalysis - X-Max Large Area Analytical EDS SDD

There is 1 related live offer.

5% Off SEM, TEM, FIB or Dual Beam

ASU Onderzoekers ontwikkelen nieuwe Microscopy techniek voor de individuele cellen Explore

Published on January 25, 2011 at 5:58 AM

Ondanks de verfijning en het bereik van de hedendaagse microscopische technieken, veel belangrijke biologische fenomenen nog ontsnappen aan de precisie van zelfs de meest gevoelige instrumenten.

De behoefte aan verfijnde beeldvormende technieken voor fundamenteel onderzoek en biomedische toepassingen met betrekking tot de studie van de ziekte blijft acuut.

Nongjian (NJ) Tao en zijn collega's van het Biodesign Instituut aan de Arizona State University hebben een pioniersrol gespeeld een nieuwe techniek die in staat van peering in enkele cellen en zelfs intracellulaire processen met ongekende helderheid. De methode, beter bekend als elektrochemische impedantie microscopie (EIM) kan worden gebruikt om subtiele kenmerken van grote belang te onderzoeken voor fundamenteel en toegepast onderzoek, met inbegrip van celadhesie, celdood (apoptose of) en elektroporatie-een proces dat kan worden gebruikt om DNA te introduceren of drugs in de cellen.

Dit nieuwe onderzoeksinstrument zal naar verwachting significant onderzoek opmars te maken, het verbeteren van drug discovery voor ziekten zoals kanker, het bevorderen van de studie van de gastheercel-pathogeen interacties, en het verfijnen van de analyse van stamcellen differentiatie.

De groep onderzoek verschijnt in kwestie vandaag van het tijdschrift Nature Chemistry.

Als Tao legt uit dat de methode bouwt voort op de voordelen van een krachtige bestaande technologie die bekend staat als elektrochemische impedantie spectroscopie (EIS). Hier wordt een wisselspanning toegepast op een elektrode en de huidige reactie wordt gemeten als een verandering in de impedantie. (Impedantie wordt gedefinieerd als verzet tegen wisselstroom en breidt het idee van de elektrische weerstand tegen AC circuits.)

In aanvulling op het toelaat observatie van DNA, eiwitten, virussen en bacteriën, EIS kunnen andere subtiele verschijnselen die zich op het oppervlak van de elektrode af te beelden, met inbegrip van moleculaire binding evenementen. Wijzigingen van de EIS-methode zijn toegepast op de studie van andere cellulaire processen zoals mobiele verspreiden, adhesie, invasie, toxicologie en mobiliteit.

Een verdere attractie van de techniek is dat in tegenstelling tot fluorescentie beeldvorming, EIS is een zogenaamde label-free-technologie, waardoor het niet-invasieve aan het monster onder studie. Geen fluorescerende deeltjes etikettering of kleurstoffen, die kunnen vaak interfereren met de normale cellulaire functie-zijn vereist.

EIS heeft echter een achillespees-het kan niet zorgen voor een goede ruimtelijke resolutie. Als Tao legt uit: "Onze technologie biedt een hoge ruimtelijke resolutie, waardoor het mogelijk is om beeld en studie enkele cellen en subcellulaire processen, en op te sporen biomoleculen anayze in een hoge dichtheid microarray formaat."

Het verkrijgen van een goede ruimtelijke resolutie door middel van conventionele MER ofwel zou vereisen het gebruik van meerdere elektroden het toezicht op de oppervlakte te bestuderen, of een enkele elektrode die mechanisch scant over het oppervlak. Beide strategieën hebben ernstige beperkingen waardoor ze onpraktisch. Tao en zijn collega's hebben een andere aanpak, een combinatie EIS met een andere robuuste imaging technologie gebaseerd op oppervlakte plasmon resonantie.

Surface Plasmon Resonance of SPR imaging is een optische detectie proces. Onder de juiste omstandigheden, gepolariseerd licht het vinden van een dun laagje goud, zal leiden tot vrije elektronen aan het invallende licht deeltjes te absorberen, om te zetten in een surface plasmon golf, die zich voortplant over het oppervlak van de gouden laag, net als een golf op het water. Verstoringen van deze delicate golf per doelgroep moleculen leiden tot veranderingen in de reflecterende eigenschappen van het invallende licht. Deze veranderingen kunnen worden opgenomen en vertaald naar een beeld.

Met behulp van SPR, kan gelijktijdige evenementen over het gehele oppervlak van een biochip bestudeerd worden in real-time, zonder de noodzaak voor meerdere elektroden. De methode is ontwikkeld door Tao bekend als elektrochemische impedantie microscopie (EIM) - verschilt van conventionele MER in dat het niet te meten stroom, maar eerder, maakt gebruik van plasmonresonantie om optisch detecteren impedantie veranderingen, een veel betere ruimtelijke resolutie van waargenomen kenmerken. In aanvulling op de EIM beeld, de nieuwe techniek produceert gelijktijdige optische en SPR beelden, die nuttige aanvullende informatie leveren.

EIM staat voor sub-micron ruimtelijke resolutie van biologische verschijnselen. Twee cel processen in het bijzonder werden waargenomen in de huidige studie: apoptose en elektroporatie. Beide fenomenen vereisen niet alleen een goede ruimtelijke resolutie, maar de mogelijkheid om snel veranderende gebeurtenissen in real-time, iets wat EIM blinkt monitor, met behulp van een speciale videocamera om een ​​snelle cellulaire gebeurtenissen vast te leggen.

Apoptose of celdood is van kritisch onderzoek betekenis. Het is een centraal element in de homeostase en weefsel / orgaan ontwikkeling. Een beter begrip van de cellulaire mechanismen van apoptose is ook kritisch voor kankeronderzoek, en voor het ontwerp van kanker therapieën, die vaak proberen om apoptose in kwaadaardige cellen induceren.

Tao en zijn groep geïnduceerde celdood in baarmoederhalskanker cellen door de toepassing van twee moleculen: MG132 en TRAIL-een apoptose-inducerende ligand. EIM beeldvorming leverde gedetailleerde informatie over de opeenvolgende fasen van apoptose, die cellulaire krimpen en condensatie gevolgd door de versnippering van nucleair materiaal en de uiteindelijke uiteenvallen van de cellen, met SPR en EIM beelden die een aanvullend verslag van gebeurtenissen op te nemen. Als Tao notities, voordat deze studie, die gedetailleerde informatie is alleen verkrijgbaar via fluorescente kleuring of elektronenmicroscopie.

Elektroporatie werd ook waargenomen door middel van EIM. Hier is een spanningspuls toegepast op een cel, waardoor een plotselinge toename in de geleidbaarheid en de doorlaatbaarheid van de cel plasmamembraan. Deze waardevolle techniek kan worden gebruikt om een ​​moleculaire probe te voegen aan een cel het interieur van monitoren, of om een ​​cel-veranderende drugs of segment van coderende DNA te introduceren. Nogmaals, aanvullende informatie verstrekt door optische, SPR en EIM gecombineerd om een ​​veel vollediger beeld van dit proces, met het EIM beelden openbaren van de meest dramatische veranderingen in de tijd te geven. "We zijn enthousiast over het potentieel voor het in kaart brengen van lokale activiteiten van de vele celluar processen, zoals ionkanaal activiteiten en drugs-cel interacties."

Voortzetting van de werkzaamheden zal verder verfijnen dit label-free, non-invasieve microscopie techniek biedt nieuwe inzichten in eerder ongrijpbare cellulaire gebeurtenissen.

Bron: http://www.asu.edu/

Last Update: 4. October 2011 23:06

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this news story?

Leave your feedback
Submit