Os Pesquisadores de ASU Desenvolvem a Técnica Nova da Microscopia Para Explorar Únicas Pilhas

Published on January 25, 2011 at 5:58 AM

Apesar da sofisticação e da escala de técnicas contemporâneas da microscopia, muitos fenômenos biológicos importantes ainda iludem a precisão mesmo das ferramentas as mais sensíveis.

A necessidade para métodos refinados da imagem lactente para a pesquisa fundamental e as aplicações biomedicáveis relativas ao estudo da doença permanece aguda.

Nongjian (N.J.) Tao e seus colegas no Instituto de Biodesign na Universidade Estadual do Arizona abriu caminho uma técnica nova capaz de espreitar em únicas pilhas e mesmo em processos intracelulares com claridade inaudita. O método, conhecido como a microscopia electroquímica da impedância (EIM) pode ser usado para explorar características subtis da importância profunda para a pesquisa básica e aplicada, incluindo a adesão de pilha, a morte celular (ou o apoptosis) e o processo do electroporation-um que podem ser usadas para introduzir o ADN ou as drogas em pilhas.

Esta ferramenta investigatório nova é esperada fazer as estradas significativas da pesquisa, melhorando a descoberta da droga para doenças como o cancro, promovendo o estudo de interacções do pilha-micróbio patogénico do anfitrião, e refinando a análise da diferenciação de célula estaminal.

A pesquisa do grupo aparece na introdução de hoje da Química da Natureza do jornal.

Como Tao explica, as construções do método nas vantagens de uma tecnologia existente poderosa conhecida como a espectroscopia electroquímica da impedância (EIS). Aqui, uma tensão AC É aplicada a um eléctrodo e a resposta actual é medida como uma mudança na impedância. (A Impedância é definida como a oposição à corrente alternada e estende a ideia da resistência elétrica aos circuitos da C.A.)

Além do que a observação de permissão do ADN, as proteínas, os vírus e as bactérias, EIS permitem outros fenômenos subtis que ocorrem na superfície do eléctrodo para ser imaged, incluindo eventos obrigatórios moleculars. As Alterações do método do EIS foram aplicadas ao estudo de outros processos celulares que incluem o espalhamento de pilha, a adesão, a invasão, a toxicologia e a mobilidade.

Uma atracção mais adicional da técnica é aquela a imagem lactente desigual da fluorescência, EIS é uma tecnologia etiqueta-livre assim chamada, fazendo a não invasora à amostra sob o estudo. As partículas de rotulagem Não fluorescentes ou tintura-que podem frequentemente interferir com o celular normal função-são exigidas.

O EIS contudo tem um Achilles que salto-não pode fornecer a boa definição espacial. Como Tao explica “Nossa tecnologia fornece a definição espacial alta, tornando a possível à imagem e estude únicas pilhas e processos subcelulares, e detecte-os e as biomoléculas do anayze em um microarray high-density formatam.”

Obter a boa definição espacial através do EIS convencional exigiria o uso dos eléctrodos múltiplos que monitoram a superfície a ser estudada, ou um único eléctrodo que fizesse a varredura mecanicamente através da superfície. Both of these estratégias têm as limitações sérias que as fazem pouco práticas. Tao e seus colegas tomaram uma aproximação diferente, combinando o EIS com uma outra tecnologia imagiológica robusta baseada na ressonância de superfície do plasmon.

A ressonância De Superfície do plasmon ou a imagem lactente de SPR são um processo óptico da detecção. Sob circunstâncias apropriadas, a luz polarizada que golpeia uma camada fina de ouro, fará com que os elétrons livres absorvam as partículas da luz de incidente, convertendo as em uma onda de superfície do plasmon, que propagações através da superfície da camada do ouro, bem como uma onda na água. As Perturbação desta onda delicada por moléculas do alvo causam alterações nas propriedades reflexivas da luz de incidente. Estas mudanças podem ser gravadas e traduzido em uma imagem.

Usando SPR, os eventos simultâneos sobre a superfície inteira de um biochip podem ser estudados no tempo real, sem a necessidade para os eléctrodos múltiplos. O método desenvolvido pelo TAO-Sabido como a microscopia electroquímica (EIM) da impedância difere do EIS convencional que não mede a corrente, mas um pouco, ressonância do plasmon dos usos para detectar óptica mudanças da impedância, dramàtica aumentando a definição espacial de características observadas. Além do que a imagem de EIM, a técnica nova produz a aparência simultânea óptica e de SPR, que fornecem a informação complementar útil.

EIM permite a definição espacial submicrónica de fenômenos biológicos. Dois processos da pilha foram observados em particular no estudo actual: apoptosis e electroporation. Both of these fenômenos exigem não somente a boa definição espacial mas a capacidade monitorar eventos de mudança rápida no tempo real - algo EIM prima em, usando uma câmara de vídeo especializada para gravar eventos celulares rápidos.

O Apoptosis ou a morte celular são do significado crítico da pesquisa. É um elemento central na homeostase e na revelação do tecido/órgão. Uma compreensão melhor dos mecanismos celulares do apoptosis é igualmente crítica para a investigação do cancro, e para o projecto das terapias do cancro, que tentam frequentemente induzir o apoptosis em pilhas malignos.

Tao e seu grupo induziram a morte celular em pilhas de cancro do colo do útero com a aplicação de duas moléculas: MG132 e ligante deindução da Fuga-um. A imagem lactente de EIM rendeu a informações detalhadas das fases sucessivas do apoptosis, que incluem o encolhimento e a condensação celulares seguidos pela fragmentação do material nuclear e pela desintegração eventual das pilhas, com a aparência de SPR e de EIM que fornece um registro complementar dos eventos. Como notas de Tao, antes que este estudo, tal informações detalhadas estiver microscopia fluorescente directa obtenível somente da mancha ou de elétron.

O Electroporation foi observado igualmente com EIM. Aqui, um pulso de tensão é aplicado a uma pilha, causando um aumento repentino na condutibilidade e na permeabilidade a membrana de plasma da pilha. Esta técnica valiosa pode ser usada para introduzir uma ponta de prova molecular para monitorar o interior de uma pilha, ou para introduzir uma droga ou um segmento dealteração de codificar o ADN. Mais uma vez, informação complementar fornecida por óptico, SPR e EIM combinados para dar uma imagem muito mais completa deste processo, com as imagens de EIM que revelam as mudanças as mais dramáticas ao longo do tempo. “Nós somos entusiasmado por seu potencial para traçar para fora actividades locais de muitos processos celluar, tais como actividades de canal do íon e interacções da droga-pilha. ”

O trabalho Continuado refinará mais esta técnica etiqueta-livre, não invasora da microscopia, oferecendo introspecções frescas em eventos celulares previamente indescritíveis.

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

Last Update: 11. January 2012 11:02

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