10 באוגוסט 2011
חיים חיידקים גראם שליליים גראם חיוביים יכולים להיות משותקת על מיקה ג'לטין מצופה הדמיה בנוזל באמצעות מיקרוסקופ כוח אטומי (AFM).
מיקרוסקופ כוח אטומי או FM משתמשים בבדיקה מכנית של משטח כדי ליצור תמונות ברזולוציה גבוהה ללא צורך בטיפול כימי בדגימה. בסרטון זה, חיידקים משותקים על נציץ מצופה ג'לטין ומצולמים בסביבה נוזלית על ידי FM. ראשית, ריבועי MICA נחתכים כך שיתאימו לפלטפורמת המיקרוסקופ A FM. השכבה העליונה של ה-MICA מוסרת וריבועי הנציץ מצופים בג'לטין.
לאחר מכן, טיפה של תרחיף חיידקים מונחת על הנציץ המצופה בג'לטין ומתפשטת. בעזרת קצה פיפטה, הדגימות מודגרות למשך 10 דקות. ואז החיידקים הלא קשורים נשטפים מפני השטח.
הדגימה ממוקמת בתא הרטוב A FM ומצולמת כדי לקבל תמונות ברזולוציה גבוהה של חיידקים חיים. היתרון העיקרי של טכניקה זו על פני שיטות קיימות כמו ניוד מסנן נקבובי ISO, הוא שניתן לשתק באופן אמין גם חיידקים בצורת מוט וגם חיידקים כדוריים. כמו כן, אחוז גדול יותר משטח התא נגיש לבדיקת A FM.
יתרון מרכזי של מיקרוסקופ כוח אטומי על פני מיקרוסקופים אחרים הוא שניתן לבצע מחקרי תאים בודדים על מורפולוגיה של תאים, היווצרות מחיצה וציטוקינזיס. אנשים חדשים בשיטה זו יתקשו מכיוון שהם נוטים להשתמש בג'לטין שלא הוכח כמשתק חיידקים או בחיידקים משומשים הגדלים במדיה מורכבת שבה רכיבים יתחרו בהידבקות החיידקים לפני השטח של הג'לטין. הרעיון לשיטה הזו עלה לראשונה מניסויים בשנות ה-70 שבהם חיידקים היו משותקים.
שקופיות זכוכית מצופות ג'לטין לניסויים באמצעות מיקרוסקופ אור ורדיוגרפיה אוטומטית. בהדגמה זו, חיידקים גראם-שליליים חיים משותקים להדמיית FM, אך השיטה ישימה גם לחיידקים גרם חיוביים. כדי להכין את ה-MICA, התחל בחיתוך במספריים כך שיתאים למיקרוסקופ A FM stage ולהכיל את התא הרטוב A FM.
לאחר מכן הניחו סקוטש על משטח ה-MICA והסירו אותו כדי לקלף את השכבה החיצונית של MICA מהחתיכה החתוכה. המשך להסיר את השכבה החיצונית משני הצדדים עד שיישארו רק שכבות חלקות ולא שבורות. להכנת תמיסת הג'לטין, הוסיפו 100 מיליליטר מים מזוקקים לבקבוק מעבדה וחממו אותם במיקרוגל.
כשהמים מתחילים לרתוח, הוציאו אותם מהמיקרוגל, הוסיפו 0.5 גרם ג'לטין ונפחו בעדינות את הבקבוק עד שהג'לטין נמס. שימו לב שג'לטין בקר אינו עובד טוב עבור הליך זה. מומלץ ג'לטין חזיר.
הניחו את הבקבוק על הספסל והניחו לו להתקרר ל-60 עד 70 מעלות צלזיוס. לאחר מכן יוצקים כמות מספקת של תמיסת הג'לטין לכוס קטנה כדי להבטיח שניתן לטבול את ה-MICA לחלוטין באמצעות מלקחיים. טבלו ריבוע MICA בתמיסת הג'לטין החמה ומשכו אותו במהירות. מיד.
הנח את ה-MICA על קצהו על מגבת נייר הנשענת על מתלה מיקרו צנטריפוגה לייבוש באוויר הסביבה למשך הלילה. ניתן להשתמש ב-MICA המצופה ג'לטין למשך שבועיים לפחות. אם ה-MICA המצופה בג'לטין לא יהיה בשימוש במשך מספר שבועות.
הניחו אותו על נייר פילטר בצלחת פטרי מכוסה ואחסנו אותו בטמפרטורת החדר. ניתן לשמור את תמיסת הג'לטין העודפת בקירור ולהשתמש בה במשך כחודש פשוט על ידי חימום מחדש של תמיסת הציר בין 60 ל-70 מעלות. יש להקפיד על צלזיוס כדי להבטיח שהג'לטין לא ירתח במהלך החימום מחדש.
לפני הרכבת החיידקים על MICA מצופה ג'לטין, ודא שריכוז החיידקים מתאים. השתמש בספקטרופוטומטר כדי לקבל קריאת צפיפות אופטית של דגימת החיידקים ב-600 ננומטר. OD של 0.5 ל-1 הוא אופטימלי.
לאחר מכן, העבירו מיליליטר אחד של התרבית לצינור מיקרו צנטריפוגה וצנטריפוגה אותו כדי לגלול אותו לאחר הצנטריפוגה. השתמש בפיפטה כדי להסיר את הסופרנטנט, ולאחר מכן שטוף את הגלולה במיליליטר אחד של מים מסוננים או חיץ. פיפטינג בעדינות למעלה ולמטה כדי להחזיר לחיים.
השעו את צנטריפוגת הגלולה את הרווח שלכם והשעו מיד את הגלולה. ב-500 מיקרוליטר של מים נטולי יונים ננו-טהורים, תרחיף החיידקים צריך להיות עכור באופן גלוי על מנת לקבל ריכוז מתאים של תאים. להדמיית FM.
אם הלם אוסמוטי מהווה דאגה, ניתן להוסיף 0.25 סוכרוז מולארי לתמיסת ההדמיה. השהיתי את החיידק הזה במים, אבל אל תפחדו לנסות נוזלים אחרים. לדוגמה, עשינו זאת עם 0.25% סוכרוז, אז נסה נוזלים אחרים וראה אם זה יעבוד גם כן.
הכן שתי שקופיות עבור כל דגימה. בעזרת מיקרו פיפטר, הוסף 10 עד 20 מיקרוליטר של תרחיף תאים למשטח המצופה ג'לטין. לאחר מכן כדי לתת שטח כיסוי הולם להדמיית FM, השתמש בקצה מיקרו פיפטה כדי לפזר את הטיפה בכיוון X ו-Y.
הקפד לא לגעת פיזית במשטח הג'לטין עם קצה הפיפטה, דגר את הדגימה למשך 10 דקות בטמפרטורת החדר. לאחר מכן, יש לשטוף בזרם מים לפנד עודפי נוזלים מהדגימה על ידי נגיעה בקצה הדגימה למגבת נייר או נייר פילטר. יבש במהירות את אחת המגלשות באמצעות סילון גז חנקן.
לאחר מכן בדוק חזותית את השקופית. נקודה אטומה מצביעה על כך שהחיידקים לא הוסרו בשלב הכביסה. אסור לאפשר לשקופית השנייה, שתשמש כעת להדמיה, להתייבש.
הנח אותו ב- A FM רטוב tagואבטח אותו באמצעות הקליפים, בעזרת מיקרו פיפטה הוסף מים לרטוב stagה. מומלץ להכין את מיקרוסקופ הכוח האטומי לפני הדמיה בנוזל. ודא שהשלוחה להדמיה בנוזל ממוקמת ב-A FM ומסודרת עם הלייזר.
המשך בהדמיה על ידי מיקרוסקופ כוח אטומי באמצעות מיקרוסקופ פיקו פלוס כוח אטומי, המצויד בראש סריקה של 100 מיקרון ובדיקות סיליקון ניטריד של ויקו עם קבועי קפיץ נומינליים הנעים בין 0.01 ל-0.1 ננו ניוטון לננומטר. לאחר הכנת המיקרוסקופ, הכנס את סורק ה- FM והשלב למיקרוסקופ. בדרך כלל, אנו מתחילים ב-0.5 שורות לשנייה עד שורה אחת לשנייה כמהירות ההדמיה שלנו והרזולוציה מוגדרת מ-1,28 נקודות נתונים לשורה ל-512.
הגדר את המכשיר לאיסוף תמונות באמצעות 128 עד 512 פיקסלים לשורה. סרוק במהירות סריקה של 0.5 עד שורה אחת בשנייה. לאחר מכן, במידת הצורך, התאם את נקודת ההגדרה והרווחים ב- A FM כדי להשיג תמונות אופטימליות.
לבסוף, אסוף את התמונות. חיידקי אי קולי הורכבו על MICA מצופה ג'לטין כמתואר בסרטון זה, ולאחר מכן צולמו ב-0.005 PVS מולארי. בשיטה זו.
שרביטים נראים בבירור בתמונה שנאספה ומשטחי התאים חלקים, ואינם מראים סימני התייבשות. לשם השוואה, תמונות שצולמו של אותו אי קולי באוויר כפי שמוצג כאן, מראות לעתים קרובות מבנים שאינם נראים בנוזל. במקרה זה, התאים מראים מראה טבעתי עקב התייבשות וניתן לראות נספחי חיידקים כמו FIA.
לאחר צפייה בסרטון זה, אתה אמור להבין היטב כיצד להכין דגימות חיידקים להדמיית FM בסביבה נוזלית. לאחר השליטה, ניתן לבצע טכניקה זו תוך כשעה אם המיקרו-משטחים המצופים בג'לטין הוכנו קודם לכן. כאשר מנסים הליך זה, חשוב לבחור את הג'לטין הנכון ולקבל ריכוז מתאים של חיידקים לאחר הליך זה.
ניתן לבצע מדידות אחרות כגון שימוש בשלוחת FN ככלי חישת כוח לשמירה על מדידות כוח על משטחי חיידקים. כמו כן, ניתן לקשור מולקולות בדיקה ספציפיות לקצה A FM כדי לקיים אינטראקציה עם מטרות ספציפיות על פני החיידק כדי לזהות ולמדוד כוחות אינטראקציה. באופן כללי אל תשכח אם אתה עובד עם חיידקים פתוגניים, תמיד יש לנקוט באמצעי זהירות כאשר אתה עובד בשיטה זו.
צפו בתמליל המלא וקבלו גישה לאלפי סרטונים מדעיים
מחקר זה מדגים את השימוש במיקרוסקופ כוח אטומי (AFM) לייצוב והדמיה של חיידקים גראם-שליליים וגראם-חיוביים חיים בסביבה נוזלית. השיטה כוללת ציפוי של מיקה בג'לטין כדי להקל על הידבקות והדמיה של חיידקים.
Atomic force microscopy enables high-resolution imaging of live bacteria in liquid environments without chemical fixation, preserving native morphology and physiological state. This capability supports early-stage target validation by allowing direct observation of bacterial surface structures, division events, and membrane dynamics under near-native conditions. The gelatin-coated mica immobilization method provides a reproducible, minimally invasive platform for microbiological imaging that reduces sample preparation artifacts and enhances data reliability in discovery workflows.
The method integrates into early discovery workflows by providing a standardized preparation step for live bacterial imaging, supporting hypothesis testing and biological de-risking before lead identification stages.