La microscopia tradizionale richiede obiettivi con lenti per ingrandire i campioni e può coinvolgere numerosi componenti ottici come obiettivi aggiuntivi, filtri e specchi per rifrangere e dirigere la luce verso i sensori ottici. Il numero di agosto 2012 di JoVE (Journal of Visualized Experiments) è contraddistinto dalla terza pubblicazione del laboratorio Ozcan (Università della California, Los Angeles) sulla loro piattaforma di microscopia senza lenti "on-chip", che hanno sviluppato per primi.
Nel 2009, il laboratorio Ozcan pubblicò il suo primo articolo, che dimostrava l'uso di una piattaforma di imaging senza lenti in grado di acquisire immagini di cellule all'interno di sangue intero. Questa tecnica di imaging prevede il posizionamento diretto di un campione su un array di sensori optoelettronici, come i chip CCD o CMOS presenti nelle videocamere standard. Successivamente, un'illuminazione a LED posta sopra il campione proietta ombre sul chip, che vengono registrate come ologrammi digitali suscettibili di elaborazione mediante imaging. Questo sistema di imaging senza lenti non solo consente un campo visivo estremamente ampio (FOV di 0,6-8 cm2), ma l'assenza di componenti ottici ingombranti lo rende eccellente per applicazioni microfluidiche. Il gruppo Ozcan dimostra ciò nel loro articolo successivo pubblicato su JoVE nel 2011, in cui cellule bianche del sangue marcate con fluorescenza vengono immaginate all'interno di un chip microfluidico.
Questo agosto in JoVE, il gruppo di Ozcan dimostra ulteriori progressi nella loro piattaforma di microscopia senza lenti applicandola all'imaging tomografico del nematode, C. elegans. Modificando l'angolo di illuminazione mediante una piattaforma motorizzata rotante, il gruppo di Ozcan mostra come possano essere generate multiple sezioni olografiche per un campione, che, dopo l'elaborazione, possono essere combinate in tomogrammi. Il gruppo di Ozcan conferma il successo della ricostruzione tridimensionale del verme citando che il tubo faringeo, una struttura spessa 5 micron, è visibile soltanto in una singola sezione e in una sezione trasversale ricostruita in 3D.
La natura compatta ed economica dei sistemi di imaging senza lenti, progettati e assemblati dal gruppo Ozcan, li rende particolarmente adatti per applicazioni diagnostiche point-of-care, o persino per microscopia basata su telefoni cellulari che può essere eseguita in campo.
All'Ernest Gallo Clinic and Research Center dell'Università della California, San Francisco, JoVE illustra come visualizzare i cambiamenti morfologici nei singoli cellule mediante microscopia a fluorescenza tridimensionale e analisi al computer. In questa procedura, le cellule vengono trattate con agonista, antagonista più agonista, oppure non ricevono alcun trattamento, e vengono preparate per la microscopia a immunofluorescenza. Le immagini tridimensionali sono acquisite con l'aiuto di un sistema laser a due fotoni, e i dati di fluorescenza sono elaborati al computer utilizzando Imaris e Matlab.
Per dimostrare l'efficacia di questa tecnica, i nostri autori quantificano le variazioni fenotipiche a livello di singola cellula in cellule HEK293 transfezionate. Un'analisi morfometrica tridimensionale mostra cambiamenti marcati nelle cellule trattate con agonista. Questi cambiamenti non sono sempre evidenti quando si utilizza un'analisi convenzionale in 2D. Questa tecnica consente di quantificare e caratterizzare le modifiche morfologiche nelle singole cellule in risposta a stimoli farmacologici, offrendo un potente strumento di valutazione aggiuntivo nell'armamentario della ricerca sulla scoperta di farmaci.
Questo mese, in JoVE Fisica Applicata, ci rechiamo in Carolina del Sud per visitare la Scuola di Scienza e Ingegneria dei Materiali della Clemson University. Qui, i ricercatori ci mostrano come costruire batterie al litio per la ricerca di laboratorio.
I componenti principali di una batteria al litio di tipo button cell sono l'elettrodo di lavoro, l'elettrolita al litio e un elettrodo contatore in foglio di litio. I diversi componenti della cella vengono assemblati con cura e sigillati mediante una macchina a crimpare. La cella finita può quindi essere caratterizzata utilizzando un tester per batterie. Utilizzando le loro celle realizzate in laboratorio, i nostri ricercatori possono sperimentare l'uso di diversi materiali per la produzione dei catodi delle celle al litio.
Questo mese in JoVE Immunologia e Infezioni, ci rechiamo a Basilea, in Svizzera, per osservare due tecniche per la diagnosi delle infezioni da elminti. Vediamo inoltre come i ricercatori eseguono il test del navetta nei bambini, al fine di valutare gli effetti di queste infezioni sulla capacità fisica.
Gli elminti sono vermi parassiti che possono vivere all'interno di esseri umani e animali. Molte specie infettano il tratto intestinale e possono essere trasmesse attraverso il suolo. I nostri autori illustrano la tecnica di Kato-Katz, utilizzata per diagnosticare diversi elminti comuni trasmessi dal suolo. Mostrano inoltre la tecnica di Baermann, che utilizza la luce per stimolare la migrazione di certi tipi di elminti fototattici fuori dai preparati campione. I vari tipi di specie di elminti possono quindi essere determinati in base alla morfologia.
I nostri autori mostrano quindi come impostare ed eseguire un test di corsa a navetta di 20 metri per bambini, e come misurare l'impatto delle infezioni da elminti sulla capacità fisica. Questo metodo può aiutare a determinare il reale carico delle infezioni da elminti trasmessi dal suolo sulla salute generale.
Questo breve riassunto evidenzia solo alcuni dei principali articoli video che verranno pubblicati ad agosto. Presenteremo inoltre articoli che illustrano come esprimere geni nel mesencefalo dell'embrione di pollo, studiare la trasmissione dei neutrofili in camere a flusso parallelo rivestite con cellule endoteliali e misurare con precisione la degradazione proteolitica della matrice extracellulare.