משטח מדידת פוטנציאל של חיידקים באמצעות קלווין Probe מיקרוסקופית כוח

Eric Birkenhauer; Suresh Neethirajan

doi:10.3791/52327

Method Article

משטח מדידת פוטנציאל של חיידקים באמצעות קלווין Probe מיקרוסקופית כוח

DOI:

10.3791/52327

⸱

November 28th, 2014

Eric Birkenhauer¹ , Suresh Neethirajan¹

¹BioNano Laboratory, School of Engineering, University of Guelph

Summary

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

כאן, אנו מציגים פרוטוקול המסביר את השימוש במיקרוסקופ כוח בדיקה קלווין ככלי ליצירת מפות פוטנציאל פני השטח ברזולוציה גבוהה בקנה מידה ננומטרי. כלי זה יושם כדי להעריך את תפקיד פוטנציאל פני השטח על יכולת הקישור של מיקרואורגניזמים למשטחי מצע.

Abstract

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

פוטנציאל פני השטח הוא מאפיין פיזי נפוץ להתעלם שמשחק תפקיד דומיננטי בהידבקות של מיקרואורגניזמים למצע משטחים. מיקרוסקופיה קלווין כוח הבדיקה (KPFM) היא מודול של מיקרוסקופ כוח אטומי (AFM) המודד את הפרש פוטנציאל קשר בין משטחים בקנה מידת ננו. השילוב של KPFM עם AFM מאפשר לדור בו זמני של פוטנציאל פני השטח ומפות טופוגרפיות של דגימות ביולוגיות כגון תאי חיידקים. כאן, אנו מעסיקים KPFM לבחון את ההשפעות של פוטנציאל פני השטח על הידבקות של חיידקים למשטחים רלוונטיים מבחינה רפואית כגון נירוסטה וזהב. מפות פוטנציאל פני השטח נמצאו הבדלים בפוטנציאל פני השטח לממברנות של חיידקים על מצעי חומר שונים. גרף צעד-גובה נוצר כדי להראות את ההבדל בפוטנציאל פני השטח באזור גבול בין פני המצע ומיקרואורגניזמים. שינויים בפוטנציאל פני השטח קרום תא נקשרו עם שינויים בחילוף חומרים ותנועתיות סלולריים. לכן, KPFM מייצג כלי רב עוצמה שיכול להיות מנוצל כדי לבחון את השינויים של פוטנציאל שטח קרום חיידקים על הידבקות למשטחי מצע שונים. במחקר זה, אנחנו מדגימים את ההליך כדי לאפיין את הפוטנציאל של תאי Staphylococcus aureus USA100 methicillin-עמיד בודדים משטח על נירוסטה וזהב באמצעות KPFM.

Introduction

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

Biofilms מיוצר על משטחי ציוד ובפצעי cutaneous מהווה בעיה עבור התעשייה הרפואית כbiofilms הוא סרבנים להסרת ויכול להוביל לעלייה בשיעור של העברת מחלות והתנגדות נגד חיידקים. קובץ מצורף הוא הצעד הראשון בהיווצרות biofilm והוא השלב הקריטי ביותר בשל ההפיכות שלה ^1-3. מאפייני פני השטח מצע לשחק תפקיד מכריע בקובץ מצורף חיידקים. גורמים כגון קשיחות משטח, נקבוביות, חספוס, והידרופוביות הוכחו להשפיע קובץ מצורף חיידקים; עם זאת, מחקר קטן שבחן את תפקידו של פוטנציאל פני המצע (SP) על הידבקות של חיידקים נעשה ^4,5. משטחים טעונים שלילי למנוע ההתקשרות של נבגי thuringiensis Bacillus ליציץ, סיליקון, וזהב ^6. שינויים ....

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

Protocol

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

1. הכנת כלי הזכוכית ותרבויות

לפני שתמשיך עם הניסוי הזה, להכין אגר 5 כבשים% דם (SBA) צלחות לגידול MRSA. דגירה צלחות SBA למשך 24 שעות על 37 מעלות צלזיוס. לאחר פרק זמן זה, מושבות אחת, מבודדות היטב צריכה להיות נוכחת כדי לשמש לחיסונים שלאחר מכן לתקשורת נוזלית. חנות מפוספסת צלחות SBA עם מושבות אחת בC ° 4 ל1-2 חודשים.
הערה: הצלחות אגר דם של הכבשים באות בחבילות שהוכנו מראש, המכילות בין 20 - 25 צלחות המבוססות על היצרן, ובדרך כלל מורכבת מבסיס אגר סויה tryptic עם התוספת של 5% w / דם הכבשים v.
....

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

Results

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

היכולת למדוד SP באמצעות KPFM מסתמכת על העיקרון ששני פני השטח המדגם וקצה שלוחה הם מוליך במידה מסוימת. נירוסטה וזהב פעלו משטחים מוליכים כמו שאליה צורפו MRSA. תמונות KPFM נלקחו 15 תאי MRSA על שני המשטחים עם 512 x 512 החלטות, ועם אזורי סריקה נעים בין 5 x 5 מיקרומטר עד 10 x 10 מיקרומטר. הסריקה בוצעה במהירויות קו שנעו בין 0.02 קווים / sec ל0.05 קווים / sec. לכן, עם 512 נקודות נתונים שנאספו לקווי קו ולסרוק 512, פעמים סריקה נעו בין 2.84 שעות לשעה 7.11. הסוגים של תמונות שנאספו ניתן לראות <.......

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

Discussion

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

KPFM הועסק כטכניקה חדשנית לקבלת נתונים חשמליים פני השטח. זה בדרך כלל נעשה שימוש כאמצעי לבחינת חלוקת תשלום בכימיה וברק לאחרונה החל להיות מיושם לחקר מערכות ביולוגיות במייקרו וננו-מאזניים. מהנתונים שנאספו מצאנו כי חיידקים לא הופיעו לצרף בקלות לניקוי משטחי נירוסטה וזהב, גם לאחר 3 שעות של הדגירה סטטי. משטחים פונקציונליות פולי-L ליזין הראו קובץ מצורף חיידקים מהירים אחרי 30 דקות. פעמים דגירה ארוכות יותר של חיידקים על משטחים פונקציונליות הובילו לתא צפיפות על משטחי מדגם, ותמונות טופוגרפיה .......

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

Disclosures

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

למחברים אין מה לחשוף.

Acknowledgements

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

המחברים מודים מקרב לב למועצת המחקר למדעי הטבע וההנדסה של קנדה, למשרד המחקר והחדשנות של אונטריו ולקרן קנדה לחדשנות על מימון מחקר זה.

....

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

Materials

List of materials used in this article
Name	Company	Catalog Number	Comments
5500ILM כוח אטומי מיקרוסקופ	Agilent Technologies	#N9435S
AFM/STM דיסקי דגימת מתכת	TED PELLA, INC.	#16219	דיסקים לדוגמה מנירוסטה
בדיקות SPM מוליכות DPE (רעש נמוך)	Mikromasch	#HQ:DPE-XSC11	ישנם 4 שלוחים מצופים Pt לכל שבב. השתמשנו בשלוחה B לניסויים.
דיסקי דגימת מתכת מצופים זהב PELCO AFM/STM	TED PELLA, INC.	#16218-G	דיסקים לדוגמה זהב
תוכנת PicoView	Agilent Technologies	#N9797B	5500ILM תוכנת הדמיה של מיקרוסקופ כוח אטומי
Pico Image Software (Pico Image Basic)	Agilent Technologies	#N9797AU-1FP	5500 ILM מיקרוסקופ כוח אטומי לאחר עיבוד תמונה
תוכנה Scilogex D3024 מיקרו-צנטריפוגה במהירות גבוהה	תומאס סיינטיפיק	#91201513	צנטריפוגה המשמשת בשלבי שטיפת תאים להפרדת תאים (גלולה) ממדיה
Trypticase Soy Agar עם 5% דם כבשים	BD	#221261	צלחות מוכנות מראש
מרק סויה טריפטי	BD	#257107	מגיע כאבקה יבשה. הוראות כיצד להכין לעלות על המיכל.

References

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

Seth, A. K., et al. In vivo modeling of biofilm-infected wounds: a review. J. Surg. Research. 178 (1), 330-338 (2012).
Wolcott, R. D., Ehrlich, G. D. Biofilms and chronic infections. JAMA. 299 (22), 2682-2684 (2008).
Hoiby, N., et al.

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

משטח מדידת פוטנציאל של חיידקים באמצעות קלווין Probe מיקרוסקופית כוח

In This Article

Summary

Abstract

Introduction

Protocol

Results

Discussion

Disclosures

Acknowledgements

Materials

References

Reprints and Permissions

Tags

Related Articles