ספקטרוסקופיה התפלגות מושרה לייזר: גישה חדשה למיפוי של Nanoparticle וכימות ברקמות איברים

ספקטרוסקופיה התמוטטות מושרה לייזר מבוצעת על איבר דק ורקמת גידול זוהתה בהצלחה אלמנטים טבעיים וגדוליניום המוזרק באופן מלאכותי (ה '), שהונפקו מחלקיקים המבוססים על ה'. תמונות של יסודות כימיים הגיעו לרזולוציה של 100 מיקרומטר ורגישות תת מ"מ כמותית. התאימות של ההתקנה עם מיקרוסקופיה אופטית סטנדרטית, מדגישה את הפוטנציאל שלה כדי לספק מספר רב של תמונות מאותה רקמה ביולוגית.

המטרה הכוללת של הליך זה היא להציע שיטה פשוטה וחזקה למיפוי וכימות אלמנטים אורגניים ואורגניים ברקמה ביולוגית עם מכשור שולחני התואם לחלוטין למיקרוסקופיה אופטית קונבנציונלית. זה מושג על ידי מיקוד פולס לייזר על הדגימה המעניינת כדי ליזום את הפירוק והניצוץ של החומר. הפלזמה פולטת קרינה המנותחת לאחר מכן על ידי ספקטרומטר.

השלב השני הוא לבחור ולזהות את הקווים הספקטרליים המתאימים לאלמנטים המעניינים ולסרוק את פני הדגימה. לאחר מכן, בצע מדידות כיול כדי לאפשר קביעת ריכוזי יסודות. השלב האחרון הוא בניית המיפוי היסודי של רקמת הדגימה מכל הספקטרום המוקלט באמצעות עוצמה יחסית או סולם ריכוז.

בסופו של דבר, התמוטטות הנגרמת על ידי לייזר. ספקטרוסקופיה משמשת להצגת התפלגות הרקמות של אלמנטים שונים ללא כל תיוג בהשוואה לשיטות קיימות אחרות כגון מיקרו רנטגן פלואורסצנטי, או טכניקות מבוססות ספקטרוסקופיה מסה. ספקטרוסקופיה או שפתיים של התמוטטות המושרה בלייזר פשוטה ליישום, פועלת בלחץ אטמוספרי ותואמת לרוב מערכות המיקרוסקופ האופטי.

בנוסף, הוא מאפשר להגיע לרמת PPM ברגישות עם צפיפות של מיקרון ברזולוציה. שיטה זו יכולה לעזור לענות על שאלת מפתח בננוטכנולוגיה המיושמת במחקרים ביולוגיים כגון התפלגות בתוך דגימת רקמה של ננו-חלקיקים המכילים יסוד מתכתי ללא צורך בתיוג ננו-חלקיקים. הטכניקה יכולה להרחיב לפתולוגיה בשל מגבלת הזיהוי הנמוכה שלה באיתור יסודות מתכתיים חריגים כגון נחושת, ברזל ואלומיניום שעשויים להתקיים באיברים שונים בגוף, במיוחד במוח באמצעות שיטה זו יכולה לספק תובנה לגבי זיהוי וזיהוי ננו-חלקיקים.

ניתן ליישם אותו גם על מערכות אחרות כמו זיהוי יסוד אנאורגני ל-TCU או התפלגות אלמנטים הטרוגניים. מדענים שיצטרכו לערוך ניסויים כאלה יצטרכו להיאבק עם הגדרות רכישה כדי לקבל כמה שיותר אות מבלי לפגוע יותר מדי בדגימות. התחל את הניסוי על ידי הכנת שקופיות לדוגמה למחקר עבור פרוטוקול זה.

השג איברים מעכברים נושאי גידול, שהוזרקו עם תמיסת ננו-חלקיקי גדוליניום ליצירת שקופיות. מניחים פרוסות בעובי 100 מיקרומטר של האיברים על שקופית קוורץ או צלחת פטרי. אחסן תמיד את השקופיות בטמפרטורה שלילית של 80 מעלות צלזיוס.

לאחר מכן, הכינו דוגמאות לכיול. סמן מספר בקבוקונים המסומנים בריכוזים, החל מאפס ננו-מולרי וכלה בחמש מילימולר. לכל בקבוקון הכינו 100 מיקרוליטר גדוליניום בתערובת מים בריכוז המתאים.

לאחר שזה נעשה, הכינו שקופית. מודדים חמישה מיקרוליטר מהבקבוקון הראשון וזורקים אותו לאורך מגלשת הקוורץ או צלחת הפטרי. הקפד לזהות את הטיפה לשימוש מאוחר יותר.

הזיזו שלושה מילימטרים לאורך ההיקף והניחו חמישה מיקרוליטרים מהריכוז הבא על השקופית. עשו את אותו הדבר עבור כל אחד מהפתרונות הנותרים. יבש את תכולת השקופית למשך 20 דקות בטמפרטורת החדר.

מערך שפתיים זה משתמש באטריום ניאודימיום ננו-שניות, לייזר נופך אלומיניום המייצר קרן באורך גל של 1064 ננומטר. השתמש בחלק מהקרן כדי לסנכרן את מערכת הספקטרומטר. כוון את החלק השני דרך מנחת מבוקר מחשב המשמש להתאמה וייצוב של אנרגיית דופק הלייזר במהלך כל הניסוי.

לאחר מכן, כוון את הקרן לאזור הדגימה שם. מקד את האלומה לשלב התרגום הנשלט על ידי התוכנה. זה יחזיק את תושבת הדגימה מצלמת CCD אחת כדי לפקח על תושבת משטח הדגימה.

אחר כדי לפקח על פלומת הפלזמה. נתח אור מהתפלגות הדגימה בספקטרומטר טרנר עם מצלמת ICCD המוחזקת בשלילי 26 מעלות צלזיוס. לצורך המדידה, התחל לייצב את הלייזר ולקרר את המצלמה ב-26 מעלות צלזיוס שליליות.

10 דקות לפני הניסוי. כשהוא מוכן, השתמש במנחת כדי לנעול את אנרגיית הדופק לחמישה מיליג'אול. לאחר מכן, אחזר שקופית לדוגמה ללימוד והתכונן להרכבה על שלב הדגימה.

אבטח את המדגם על מחזיק המדגם הממונע. לאחר שתסיים, חזור למחשב. כדי למקם את הדגימה, הזז את הבמה, כך שחלק מהדגימה יהיה בקרן הלייזר.

כוונן את מיקוד הלייזר לכ-100 מיקרומטר מתחת לפני השטח של הדגימה. כאשר זה נעשה, הלייזר יוצר מכתשים של 50 מיקרומטר או פחות. השתמש במחשב כדי להגדיר את ערך חריץ כניסת הספקטרומטר ל-40 מיקרומטר ואת פרמטרי ה-ICCD למדידת המיפוי.

התאם את מיקום המחזיק כדי להתמקד באזור של הדגימה. צלם תמונה פנורמית ברזולוציה גבוהה של הדגימה עם מקור אור רחב ספקטרום. לאחר מכן השתמש בתוכנה ובתמונה שצולמה כדי להגדיר את אזור הסריקה והרזולוציה של libs.

כאן הרשת היא 100 על 100 עם 100 מיקרומטר בין נקודות. התחל את הרכישה האוטומטית של הנתונים בכל נקודה ברשת. ספקטרום נמדד ונרשם לקובץ.

כאשר המדידות נעשות תוך כ-30 דקות, צלם תמונה שנייה של פרוסת הדגימה, ולאחר מכן אחד את כל הספקטרום לקובץ נתונים אחד לשימוש מאוחר יותר. לאחר מכן, הסר את שקופית הדגימה והתכונן להרכיב את דגימות הכיול. אבטח את שקופית הקוורץ עם דגימות הכיול על התרגום stage בחזרה למחשב.

מקם את מרכז דגימת הכיול הראשונה בנתיב הלייזר. שמור על פרמטרי הניסוי ורשום ספקטרום. עשה את אותו הדבר עבור כל אחת מדגימות ריכוז הגדוליניום השונות.

אלו הן דוגמאות לספקטרום זריקה בודד שתועד מאזורים שונים של רקמת הכליה. הספקטרום הכחול נרשם באזור המרכזי של הכליה. הספקטרום האדום מתאים לקרום הכליה והספקטרום הירוק מיועד לאזור ההיקפי.

הננו-חלקיקים המוזרקים מבוססי גדוליניום מורכבים ממטריצת פוליס לאן עם יון גדוליניום כלאט על ידי ליגנד דוקה על פני השטח שלהם. בטווח הספקטרלי של 286 ננומטר עד 320 ננומטר ניתן לזהות גדוליניום, סידן, ברזל, סיליקון ואלומיניום. שימו לב כיצד העוצמות משתנות באזורים השונים של הדגימה, מה שמרמז על הטרוגניות גדולה של ריכוזי יסודות אלה במיפוי הרקמות של גדוליניום, סיליקון וברזל בפרוסת כליה של עכבר נעשה באמצעות הנתונים מ-libs ברזולוציה של כ-100 מיקרומטר.

עוצמת הסולם מתבטאת ביחידה שרירותית. זוהי תמונה באור טבעי. לשם השוואה, תוצאות דומות התקבלו עם דגימות גידול.

כמו במפה זו של גדוליניום ורקמת גידול SQ 20 B, סולם צבעים כוזב הונח על תמונת האור הטבעי. לצורך ניסוי זה, ננו-חלקיקים הוזרמו ישירות לתוך הגידול. לאחר שעה, הגידול הוסר והוכן לניתוח.

שימו לב שכמחצית מנפח הגידול מכיל כמה חלקיקים על מאסטרים. טכניקה זו יכולה להיעשות תוך פחות משעה עבור דגימות סנטימטר מרובע אחד ברזולוציה של 100 מיקרומטר אם היא מבוצעת כראוי. כאשר עושים שפתיים, חשוב לזכור שהמדידות מבוצעות מפלזמה המושרה בלייזר וחשוב לשלוט בכל הפרמטרים במהלך כל הניסוי לאחר ההליך.

ניתן לבצע שיטות אחרות כמו אימונוהיסטוכימיה על פרוסות סמוכות על מנת לענות על שאלות נוספות כמו סוג התא המעורב בתהליך העניין לאחר התפתחותו. טכניקה זו סוללת את הדרך לחוקרים בתחום הננוטכנולוגיה המיושמת בביולוגיה וברפואה לחקור את התפלגות התרכובות המכילות יסוד מתכתי ברקמה ביולוגית. לאחר צפייה בסרטון זה, אתה אמור להבין היטב כיצד להשתמש בטכניקות השפתיים על מנת למפות רב אלמנטים ברקמות ביולוגיות.