Artículo de método

Microscopía de campo oscuro para visualizar la dinámica de difusión de nanorods en la membrana celular

8 de julio de 2025

En este artículo

Resumen

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Fuente: Ge, F., et al. Visualizando la Dinámica de Difusión de Nanovarillas de Oro en la Membrana Celular utilizando Microscopía de Campo Oscuro de Nanopartículas Individuales. J. Vis. Exp. (2021).

En este video, describimos la técnica de microscopía de campo oscuro (DFM) combinada con el análisis de seguimiento de una sola partícula (SPT) para monitorear la interacción de nanovarillas de oro plasmónico con la membrana celular de una línea celular específica de interés. El análisis combinado de DFM y SPT permite la visualización del movimiento de la nanovarilla a través de la membrana celular con alta resolución espacio-temporal.

Protocolo

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1. Preparación del portaobjetos del microscopio

NOTA: Las células U87 MG de tercera a décima generación con alta actividad se utilizan en experimentos SPT.

  1. Esterilizar cubreobjetos de 22 mm × 22 mm ya limpios con solución de Piraña sumergiéndolos en etanol (99,9%).
  2. Use pinzas para sacar el cubreobjetos de la solución de etanol (paso 1.1) y esterilicelo quemando etanol en la llama. Una vez que se haya quemado todo el etanol, coloque las cubreobjetos en una placa de plástico de cultivo celular (35 x 10 mm) llena con 2 mL de medio celular (sin rojo fenol).
  3. Agregue 50 μL de la suspensión de celdas en el cubreobjetos y empuje suavemente el plato hacia adelante y hacia atrás y hacia la izquierda y la derecha para distribuir uniformemente las celdas. Colócalo en un ambiente humidificado.
  4. Cuando las células U87 MG en el cubreobjetos alcancen una confluencia del 20%-40% (~12 h), agregue 20 μL de CTAB-AuNR (nanovarillas de oro sintetizadas con la molécula de bromuro de amonio cetiltrimetilamonio como agente protector, 138 pM) en el plato y disperse. Incubar en una atmósfera humidificada durante 5 min.
  5. Agregue 100 μL del medio de cultivo (sin rojo de fenol) del plato en el paso 1.4 en la ranura del portaobjetos de vidrio ranurado (Figura 1) que se limpia previamente con solución de piraña.
  6. Saque el cubreobjetos del plato e inviértalo en la parte superior de la ranura del portaobjetos de vidrio del microscopio (Figura 1). Séllalo con esmalte de uñas, déjalo secar y colócalo en el escenario para realizar experimentos SPT.

>2. Realización de experimentos de seguimiento de partículas individuales con microscopía de campo oscuro (Figura 1).

  1. Coloque una gota de aceite en el condensador de campo oscuro sumergido en aceite (apertura numérica [NA] 1.43-1.20) y gire la perilla para que el condensador entre en contacto con el vidrio se deslize.
  2. Coloque una gota de aceite en la parte superior de la cubierta de vidrio y gire la perilla de enfoque para que el objetivo de inmersión en aceite 60x (NA 0.7–1.25) toque el aceite.
  3. Encienda la fuente de luz y gire ligeramente la perilla de enfoque para enfocar el plano de imagen.
    nota: En el campo de visión, el fondo es negro, las celdas son brillantes y los CTAB-AuNR (relación de aspecto ~ 2: 1, Figura 2) son pequeños puntos de dispersión de color (rojo, amarillo o verde).
  4. Capture la luz dispersa de la muestra con una cámara CMOS en color. Haga clic en el "Icono de la cámara" en el software para grabar y exportar el formato TIFF para guardar las imágenes.

3. Adquisición de datos

  1. Extraiga una única trayectoria a largo plazo
    1. Opere como se describe en la Figura 3 para convertir las imágenes de campo oscuro de series temporales del modo "Color RGB" al modo "8 bits". En la Imagen J, haga clic en Imagen | Tipo | 8 bits. Para ajustar el contraste, haga clic en Imagen | Ajustar | Brillo | Contraste.
    2. Seleccione una partícula objetivo y corte los fondos de las series temporales boxeando y eliminando el fondo con "Ctrl+X".
    3. Abra la ventana de detección de partículas y enlace de partículas haciendo clic en el botón "Plugins | Rastreador de partículas clásico | Rastreador de partículas".
    4. Establezca Radio en 6, Corte en 0 y Percentil en 0.01%.
      nota: Para detectar la partícula, ajuste los tres parámetros anteriores con la ayuda de Vista previa. Asegúrese de que el radio sea ligeramente mayor que la partícula objetivo y menor que la separación entre partículas más pequeña. El percentil es el límite inferior de la distribución de intensidad que son las partículas candidatas.
    5. Establezca el Rango de enlace en 5 y el Desplazamiento en 10.
      nota: Para vincular la partícula entre fotogramas adyacentes consecutivos, ajuste los dos parámetros anteriores. El desplazamiento es el número máximo de píxeles que una partícula puede moverse entre dos fotogramas sucesivos, y el rango de enlace es el número de fotogramas consecutivos que se deben tener en cuenta a la hora de determinar la mejor coincidencia correspondiente.
    6. Haga clic en "Aceptar" para abrir la ventana de resultados de ParticleTracker y ver los resultados.
    7. Haga clic en "Visualizar todas las trayectorias" para inspeccionar las trayectorias generadas.
    8. Haga clic en el menú "Revincular partículas" en la parte superior para volver a vincular las partículas detectadas con diferentes rangos de enlace y parámetros de percentil, si la trayectoria generada por el software no coincide con la trayectoria en movimiento del AuNR.
    9. Haga clic en "Guardar informe completo" para guardar los resultados si la trayectoria generada por el software y la trayectoria móvil del AuNR coinciden.
      NOTA: En la Figura 4 se muestra un ejemplo de extracción de una sola trayectoria a largo plazo con la Imagen J.

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Resultados

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Figura 1: Diagrama esquemático de la trayectoria óptica de la microscopía de campo oscuro, preparación del portaobjetos del microscopio y el método de diferencia de doble canal para calcular el ángulo polar (θ) de los AuNR. La barra de escala en la imagen es de 2 μm.

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Figura 2: Caracterización de CTAB-AuNRs. (...

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Divulgaciones

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No se han declarado conflictos de interés.

Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo
NombreEmpresaNúmero de catálogoComentarios
Nanovarillas de oro recubiertas de CTAB (CTAB-AuNRs)NanoseedzNR-40-65085 nm * 40 nm
Cámara CMOS a colorOlimpoDP74Japón
CubreobjetosCitoglasz10212222C22*22 milímetros
Microscopía de campo oscuroNikon80iMicroscopio vertical
Suero fetal bovino (FBS)Gibco10099141
FijiInstitutos Nacionales de la Salud2.0.0-rc-69/1.52 pUna distribución de ImageJ
Corredera de vidrio ranuradoMarca de velas7103Cóncavo simple
Imagen JImagen J1.52 j
MATLABObras de matemáticasR2019b
Código de MATLABhttps://github.com/fenggeqd/ JOVE-2020
Placas de plástico para cultivos celulareshalcón353002
Placas de plástico para cultivos celulareshalcón35300135*10 milímetros
Célula U87 MGColección de Cultura Tipo-AmericanaATCC HTB-14Una línea celular de glioblastoma primario humano
Medio esencial mínimo (MEM) Gibco 51200038Rojo sin fenol
Penicilina-estreptomicina Gibco 15140122

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