Macro Imager de vida útil de fluorescencia para aplicaciones biomédicas

Rajannya Sen; Alexander V. Zhdanov; Ciaran Devoy; Mark Tangney; Liisa M. Hirvonen; Andrei Nomerotski; Dmitri B. Papkovsky

doi:10.3791/64321

Se requiere una suscripción a JoVE para ver este contenido. Inicie sesión o comience su prueba gratuita.

Artículo de método

Macro Imager de vida útil de fluorescencia para aplicaciones biomédicas

1.6K visualizaciones

⸱

DOI:

10.3791/64321

⸱

7 de abril de 2023

Rajannya Sen¹ , Alexander V. Zhdanov¹ , Ciaran Devoy² , Mark Tangney² , Liisa M. Hirvonen³ , Andrei Nomerotski⁴ , Dmitri B. Papkovsky¹

¹School of Biochemistry and Cell Biology, University College Cork, ²Cancer Research@UCC, University College Cork, ³Centre for Microscopy, Characterisation and Analysis (CMCA), The University of Western Australia, ⁴Physics Department, Brookhaven National Laboratory

En este artículo

Resumen

Este artículo describe el uso de un nuevo y rápido generador de imágenes ópticas para la obtención de imágenes macroscópicas de la vida útil de la fotoluminiscencia de muestras que emiten descomposición larga. Se describen los procedimientos de integración, adquisición de imágenes y análisis, junto con la preparación y caracterización de los materiales del sensor para la obtención de imágenes y la aplicación del generador de imágenes en el estudio de muestras biológicas.

Resumen

Este artículo presenta un nuevo generador de imágenes de vida útil de fotoluminiscencia diseñado para mapear la concentración de oxígeno molecular (O2) en diferentes muestras fosforescentes que van desde recubrimientos de estado sólido sensibles al O2 hasta muestras de tejido animal vivo teñidas con sondas solubles sensibles al_O2. En particular, se utilizó la sonda de infrarrojo cercano basada en nanopartículas NanO2-IR, que es excitable con un diodo emisor de luz (LED) de 625 nm y emite a 760 nm. El sistema de imágenes se basa en la cámara Timepix3 (Tpx3Cam) y el adaptador optomecánico, que también alberga un intensificador de imagen. La microscopía de imágenes de por vida de fosforescencia (PLIM) de_O2 se requiere comúnmente para varios estudios, pero las plataformas actuales tienen limitaciones en su precisión, flexibilidad general y facilidad de uso.

El sistema presentado aquí es un generador de imágenes rápido y altamente sensible, que se basa en un sensor óptico integrado y un módulo de chip de lectura, Tpx3Cam. Se ha demostrado que produce señales de fosforescencia de alta intensidad y valores estables de vida útil a partir de muestras de tejido intestinal teñido superficialmente o fragmentos teñidos intraluminalmente del intestino grueso y permite el mapeo detallado de los niveles de_O2 tisular en aproximadamente 20 s o menos. También se presentan experimentos iniciales sobre la imagen de hipoxia en tumores injertados en animales inconscientes. También describimos cómo se puede reconfigurar el generador de imágenes para su uso con materiales sensibles al_O2 basados en colorantes de porfirina Pt utilizando un LED de 390 nm para la excitación y un filtro de paso de banda de 650 nm para la emisión. En general, se encontró que el generador de imágenes PLIM produce mediciones cuantitativas precisas de los valores de vida útil para las sondas utilizadas y los respectivos mapas bidimensionales de la concentración de_O2 . También es útil para la obtención de imágenes metabólicas de modelos de tejidos ex vivo y animales vivos.

Introducción

El O2 es uno de los parámetros ambientales clave para los sistemas vivos, y el conocimiento de la distribución del_O2 y su dinámica es importante para muchos estudios biológicos 1,2,3. La evaluación de la oxigenación tisular por medio de sondas fosforescentes 4,5,6,7,8 y PLIM 9,10,11,12,13 están ganando popularidad en la investigación biológica y médica 3,9,....