Method Article

تصور ديناميات الانتشار من نانورود الذهب على غشاء الخلية باستخدام جسيمات نانوية واحدة Darkfield المجهرية

DOI:

10.3791/61603

⸱

March 5th, 2021

 ,  , 
1Department of Chemistry, Key Laboratory of Bioorganic Phosphorus Chemistry & Chemical Biology (Ministry of Education), Tsinghua University

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

هنا، نعرض استخدام المجهر التقليدي في مجال الظلام لمراقبة ديناميات نانورود الذهب (AuNRs) على غشاء الخلية. يتم الكشف عن موقع واتجاه AuNRs واحد باستخدام ImageJ MATLAB، وتتميز الدول الانتشارية من AuNRs بتحليل تتبع الجسيمات واحدة.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تحليل ديناميات الانتشار من الجسيمات النانوية على غشاء الخلية يلعب دورا هاما في فهم أفضل لعملية امتصاص الخلوية ويوفر أساسا نظريا للتصميم العقلاني لتقديم الأدوية نانو. يمكن أن يسبر تحليل تتبع الجسيمات المفردة (SPT) موضع وتوجه الجسيمات النانوية الفردية على غشاء الخلية، ويكشف عن حالاتها الترجمية والدورانية. هنا، نعرض كيفية استخدام المجهر التقليدي في الحقل المظلم لمراقبة ديناميكيات نانورود الذهب (AuNRs) على غشاء الخلية الحية. كما نعرض كيفية استخراج موقع وتوجه AuNRs باستخدام ImageJ و MATLAB ، وكيفية توصيف الحالات المنتشرة في AuNRs. التحليل الإحصائي لمئات من الجسيمات تبين أن AuNRs واحد أداء حركة براونيان على سطح غشاء الخلية U87 MG. ومع ذلك، يظهر تحليل المسار الطويل الفردي أن لدى وحدات الـ "أو إن آر" نوعان مختلفان بشكل واضح من حالات الحركة على الغشاء، وهما النقل بعيد المدى والحبس المحدود المساحة. يمكن استخدام طرق SPT لدينا لدراسة انتشار الجسيمات داخل الخلايا أو السطح في الخلايا البيولوجية المختلفة ويمكن أن تصبح أداة قوية للتحقيقات في الآليات الخلوية المعقدة.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ترتبط ديناميات الجسيمات النانوية (NPs) على الغشاء ارتباطًا وثيقًا بعملية الامتصاص الخلوية ، وهو أمر ضروري لفهم وظائف الخلايا والعدوى الفيروسية أو البكتيرية وتطوير أنظمة توصيل نانوميدية اصطناعية1،2. تقنية تتبع الجسيمات المفردة (SPT) هي أداة قوية لتميز السلوكيات غير المتجانسة لـ NPs3،4. بشكل عام، غشاء الخلية هو fluidic، مما يعني أن مكونات مثل البروتينات والدهون يمكن أن تتحرك أفقيا في الطائرة غشاء البلازما5،6،7. قد يؤدي التعقيد الزماني الزهيائي لتنظيم الغشاء وبني....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. خلية ثقافة

  1. إعداد المتوسطة كاملة لخلايا U87 MG عن طريق إضافة مصل الأبقار الجنين (التركيز النهائي 10٪) والبينسلين-ستربتوميسين (التركيز النهائي 1٪) إلى الحد الأدنى من الوسط الأساسي (MEM). استخدام طبق ثقافة الخلايا البلاستيكية لخلايا الثقافة الفرعية.
  2. مرور الخلايا 2 إلى 3 مرات في الأسبوع.
    1. إزالة المتوسطة الثقافة وشطف طبقة الخلية مع المحلولكة الفوسفات المخزنة (مد- PBS) 2 ~ 3 مرات عندما التقاء (80٪ ~ 90 ٪).
    2. إضافة 1.0 إلى 2.0 مل من تريبسين-EDTA حل لطبق ثقافة الخلية ومراقبة الخلايا تحت مجهر مقلوب حتى تصبح الخلايا جولة (3 ~ 5 دقائق).
    3. إضافة 3.0 مل من المتوسط الكامل المعدة وتفريق الخلايا عن طريق الأنابيب بلطف.
    4. إضافة ت....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

في البروتوكول، تم استخدام 40 × 85 نانومتر غير معدلة CTAB-AuNRs. كما هو مبين في الشكل 2B، الحد الأقصى لـ plasmonic الطولي هو 650 نانومتر (المنطقة الحمراء) والرنين العرضي هو في 520 نانومتر (المنطقة الخضراء). وقد كشفت الآداب السابقة أن الخصائص البصرية (مثل كثافة LSPR) من Plasmonic AuNRs سوف تتغير بشكل كبير مع قطرها20،22. في الشكل 2C، فإن كثافة التشتت من CTAB-AuNRs على غشاء الخلية U87 ، أظهرت التوزيع الغاوسي.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

يتم استخدام البروتوكول المقدم لدراسة ديناميات الـ AuNRs على غشاء الخلية. ويتألف البروتوكول من أربعة أجزاء، بما في ذلك التصوير المجهري، واستخراج البيانات، وحساب المعايير الديناميكية، وطرق تحليل البيانات، وكل جزء مرن وعالمي. لذلك ، هناك العديد من التطبيقات المستقبلية المحتملة ، على سبيل المثال ، دراسة حركة جزيئات الغشاء المرتبطة بNP على الغشاء ، وديناميات بطانة الرحم للمستقبلات المسماة بNP ، والتحليل الديناميكي لـ NPs داخل الخلايا ونقل NPs المغلفة بالحويفة على طول ميكروتوبولات ، وهلم جرا.

الخطوة.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ليس لدى أصحاب البلاغ ما يكشفون عنه.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

وقد دعم هذا العمل المؤسسة الوطنية الصينية للعلوم الطبيعية بالأرقام التي منحتها 21425519 و91853105 و21621003.

....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
قضبان نانوية ذهبية مطلية ب CTAB (CTAB-AuNRs)NanoseedzNR-40-65085 نانومتر * 40 نانومتر
كاميرا CMOS ملونةأوليمبوسDP74اليابان
CoverslipsCitoglasz10212222C22 * 22 مم
مجهر المجال المظلمنيكون80iمجهر عمودي
مصل بقري الجنين (FBS)Gibco10099141
معاهد فيجي الوطنية للصحة2.0.0-rc-69 / 1.52 صتوزيع ImageJ
شريحة زجاجية مخددةماركة شراع7103صورة مقعرة
واحدة Jالمعاهد الوطنية للصحة1.52 j
MATLABMathWorksR2019b
كودMATLAB https://github.com/fenggeqd/JOVE-2020
الحد الأدنى من الوسط الأساسي (MEM)جيبكو10-010-CVRمع الفينول
الأحمر الحد الأدنى من الوسط الأساسي (MEM)جيبكو51200038بدون فينول
أحمر OriginLabLabOrigin Pro 2018C
البنسلين الستربتومايسينجيبكو15140122
أطباق زراعة الخلايا البلاستيكيةFalcon353002
زراعة الخلايا البلاستيكية أطباقفالكون35300135 * 10 مم
U87 MG خليةمجموعة الثقافة من النوع الأمريكيATCC HTB-14خط خلية الورم الأرومي الدبقي الأولي البشري

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Rees, P., Wills, J. W., Brown, M. R., Barnes, C. M., Summers, H. D. The origin of heterogeneous nanoparticle uptake by cells. Nature Communication. 10 (1), 2341(2019).
  2. Behzadi, S., et al. Cellular uptake of nanoparticles: journey inside the cell. Chemical Society R....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Gold NanorodsCell MembraneSingle Particle TrackingDarkfield MicroscopyImageJ AnalysisMATLAB AnalysisMean Square DisplacementBrownian MotionLong Range TransportConfined Diffusion

Related Articles