亞利桑那州立大學的研究人員開發新的顯微技術,探索單細胞

Published on January 25, 2011 at 5:58 AM

儘管現代顯微技術的複雜性和範圍,許多重要的生物學現象仍然逃避,即使是最敏感的工具的精度。

成品成像方法,研究疾病相關的生物醫學基礎研究和應用的需求仍然嚴重。

農儉(新澤西州)道和他的同事在亞利桑那州立大學生物設計研究所開創了一種新技術能夠以前所未有的清晰度凝視成單個細胞,甚至細胞內的過程。方法,如電化學阻抗顯微鏡(EIM)可用於探索的基礎研究和應用研究的深刻重要性的潛移默化的功能,包括細胞粘附,細胞死亡(凋亡)和電擊的一個,可用於引進 DNA或藥物進入細胞。

預計這個新的調查工具做出顯著的研究進軍,改善癌症等疾病的藥物的發現,進一步病原體的宿主細胞相互作用的研究,並提煉幹細胞分化的分析。

該小組的研究將出現在今天的“自然”雜誌化學“雜誌上。

由於道解釋說,該方法稱為電化學阻抗譜(EIS)現有一個強大的技術優勢的基礎上。在這裡,一個交流電壓施加到電極和​​電流響應是在阻抗變化來衡量。 (定義為反對交流電阻抗和擴展電阻交流電路的想法。)

除了允許觀察 DNA,蛋白質,病毒和細菌,EIS允許其他微妙的現象發生在電極的表面進行成像,包括分子結合事件。 EIS的方法進行修改,已經應用到其他細胞的過程,包括細胞擴散,粘附,侵襲,毒理學和流動性的研究。

一個該技術的進一步吸引力,不像熒光成像,EIS是一個所謂的無標記技術,使得它的非侵入性根據研究樣本。沒有熒光標記顆粒或染料,往往會干擾正常細胞功能所需。

EIS然而之一的致命弱點,它不能提供良好的空間分辨率。由於道解釋說:“我們的技術提供高空間分辨率,使形象和研究單細胞和亞細胞的過程,並在高密度微陣列格式的生物分子檢測和anayze。”

通過常規 EIS獲取良好的空間分辨率,要么需要使用的監測多個電極表面進行研究,或單一機械掃描整個表面的電極。這些戰略都具有嚴重的局限性,使他們不切實際的。濤和他的同事們採取了不同的方法相結合,與另一種強大的成像基於表面等離子體共振技術的電化學阻抗譜。

表面等離子體共振SPR成像是一種光學檢測過程。在適當條件下,偏光顯著一層薄薄的黃金,將導致自由電子吸收入射光的顆粒,把它們轉換成表面等離子體波,傳播跨很像水波,金層的表面。目標分子的這種微妙的波擾動引起的入射光的反射特性的改變。這些變化可以被記錄下來,並翻譯成圖像。

使用SPR的同時發生的事件,對整個生物芯片表面可以實時進行研究,而不需要為多個電極。陶開發的方法稱為電化學阻抗顯微鏡(EIM) - 從傳統的電化學阻抗譜,因為它並不測量電流,而是使用等離子體共振光學檢測阻抗變化,極大地提高了空間分辨率的觀測特徵不同。此外EIM的形象,新技術生產的同時進行光學和SPR圖像,提供有用的補充信息。

EIM解決方案讓亞微米級的空間分辨率的生物現象。兩個細胞的過程,特別是在目前的研究觀察:細胞凋亡和電擊。這些現象都需要不僅具有良好的空間分辨率,但能夠監控實時東西的EIM擅長在快速變化的事件,使用一個專門的視頻鏡頭記錄下快速的細胞活動。

細胞凋亡或細胞死亡是重要的研究意義。它是一種動態平衡和組織 /器官發展的核心要素。一個更好地了解細胞凋亡的機制,也為癌症研究,並為設計的癌症療法,常常試圖誘導惡性細胞凋亡的關鍵。

Last Update: 7. October 2011 13:23

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