레이저 유도 내역 분광학 : 장기 조직에 나노 입자의 매핑 및 정량을위한 새로운 접근

요약

얇은 기관 및 종양 조직에서 수행 레이저 유도 분석 분광법을 성공적으로 하나님 기반의 나노 입자에서 발행 자연 요소와 인위적으로 주입 가돌리늄 (하나님을) 발견되었습니다. 화학 원소의 이미지는 100 μm의 양적 서브 밀리미터 감도의 해상도에 도달했습니다. 표준 광학 현미경과 설치의 적합성은 같은 생체 조직의 여러 이미지를 제공하기 위해 잠재력을 강조한다.

초록

레이저 유도 플라즈마 방출 분광법은 생물학적 시료의 원소 분석에 적용되었다. 레이저 유도 분석 분광법 (LIBS) 설치류 조직의 얇은 섹션에서 수행 : 신장 종양, 수 등 (I) 나, 칼슘, 구리, 마그네슘, P, 및 철, 체내에서 자연적으로 존재하고 무기 원소의 검출 (II)시와 하나님은 가돌리늄 기반의 나노 입자의 주사 후 발견했습니다. 동물은 입자의 정맥 내 주사 후 1 내지 24 시간을 안락사시켰다. 샘플의 2 차원 스캔, 적외선, 레이저 빔이 가로 해상도 미만 100 μ m로 표면을 탐험 허용 동력 마이크로 미터 차원 단계를 사용하여 수행 하였다. 기관 내부의 하나님 요소의 정량 화학 이미지는 서브 밀리미터 감도를 얻었다. LIBS는 특정 labeli없이 무기 물질의 분포를 연구하는 간단하고 강력한 방법을 제공NG. 원소 분자, 또는 휴대 : 또한, 표준 광학 현미경과 설치의 호환성은 응답의 종류와 같은 생체 조직의 여러 이미지를 제공하기 위해 잠재력을 강조한다.

서론

생물학적 응용 프로그램에 대한 나노 입자의 넓은 개발은 생체 시료에서의 정량화 및 이미징을위한 분석 기술의 병렬 개선을 촉구했다. 보통 기관에서 나노 입자의 검출 및 맵핑은 형광 또는 공 초점 현미경에 의해 만들어집니다. 불행하게도 이러한 방법은 특히 소수성으로 인해 매우 작은 나노 입자, 나노 입자의 생체 내 분포를 수정할 수있는 근적외선 염료에 의한 나노 입자의 라벨을 필요로합니다. 표지 나노 입자, 특히 매우 작은 나노 입자 (크기 <10 nm의)의 검출, 따라서 몸 전체 규모에서뿐만 아니라 조직 및 세포 수준에서 자신의 생체 분포를 방해 할 수 있습니다. 모든 표시하지 않고 나노 입자를 검출 할 수있는 새로운 장치의 개발은 자신의 행동과 반응 속도의 연구를위한 새로운 가능성을 제공합니다. 또한, 뇌에서 철과 구리 등의 미량 원소의 역할은 질병을알츠하이머 ^1, 멘 ^{케스, 3,} 또는 ^윌슨과 같은 D 퇴행성 신경 질환은 조직에서 이러한 요소를 연구하고 지역화 관심을 제안한다.

다양한 기술은 다양한 재료의 원소 맵핑 또는 마이크로 분석을 제공하기 위해 사용되어왔다. 2006 년에 출판 된 자신의 리뷰 논문에서, R. Lobinski는 등. 생물 환경, 분석 과학 <....

프로토콜

1. 생물 샘플 준비

이 연구에서 설명하는 모든 실험은 CECCAPP (리옹, 프랑스) (인증 번호의 LYONSUD_2012_004)의 동물 관리 및 사용위원회에 의해 승인되었으며, 실험은 인증 된 개인 (L. SANCEY, DDPP 인증 번호의 감독하에 실시 하였다 38 05 32).

1. , 가돌리늄 (하나님) 기반의 나노 입자의 100 μmol에 H ₂ O의 1 ML을 추가 15 분을 기다린 H ₂ O의 100 μL, 80 μL에 HEPES 50 20 ㎕ 밀리미터, 염화나트륨 1.325 M, _염화칼슘 20 밀리미터를 추가 하나님 기반 나노 입자의 기본 솔루션의 준비 - 주사 40 MM (: 르반, 실험실에서 도시)에 200 ㎕의 용액을 얻었다.
2. 정맥 마취 종양 베어링 설치류 (: 리옹 쉬 (Oullins에서), 실험실에서 15km시)에 200 ㎕의 하나님 기반의 나노 입자 용액을 주입한다.
3. 1-24 시간 주사 후, 쥐를 희생액체 질소에 의해 냉각 이소 펜탄에 생물학적 샘플을 넣어 거라고. (: 실험실에서 리옹 쉬 (Oullins에서), 15km시) 80 ° C -에서 샘플을 저장합니다.
....

결과

도 1의 Nd 빔에서와 같이 1064 ㎚의 파장에서 근본적인 YAG 레이저는 50mm의 초점 거리의 렌즈를 석영으로 조직 절편에 수직으로 아래로 집중되었다. 펄스 에너지는 4 엠제이 및 반복률 10 Hz에서였다. 공기 플라즈마의 생성을 방지하기 위해, 레이저 빔은 샘플의 표면 아래에 100 μM의 주위에 집중 하였다. 공기 플라즈마는이 상태에서 관찰되지 않았다. 실험하는 동안, 샘플 (단발)에 단지 하나의 위치에서 하나의 플라즈마를 생성하기 위해 스텝 모터에 의해 이동시켰다. 기판 상에 생성 된 분화구의 현미경 관찰은 50 ㎛보다 작은 분화구 직경을 나타내었다. 생성 된 플라즈마는 (300 ㎚에서 블레이즈) mm 당 1,200 라인의 격자 탑재 체르니 튜너 분광기에 타단에​​ 연결된 광섬유의 입구에 렌즈의 커플로 이미지화 하였다. ICCD 카메라는 분광기의 출력 초점면 상에 장착 된스펙트럼을 기록합니다. 측정 중에 (레이저 초점 위치에 관하여) 샘플 표면의 높이가 샘플 표면에 대한 낮은 전력 CW.......

토론

생체 시료에 적용,이 기술은 다른 장기에 주입 하나님 기반의 나노 입자에서 하나님과시의 매핑 및 정량, 즉, 화학적 이미징을 할 수 있습니다. 주 중요한 설정에서 레이저의 특성 (파장, 펄스 에너지, 초점, 안정성)의 제어가 정확하고 미세 조직 제거 (즉, 매핑 해상도)뿐만 아니라 감도 중요합니다. 높은 에너지에서 작업하는 것은 더 나은 감도를 제공하지만 불행하게도 성능이 저하 된 공간 해상도를 생성합니다. 또한, 사용되는 분광계의 유형은 신중하게 선택해야합니다. 기본적으로, (예를 들어 셸형 분광계를 사용하여) 광대역 조사 원소 종의 큰 선택을 허용하지만, 감도가 낮은 (ICCD 또는 PMT 탑재) 체르니 터너 분광계를 사용하는 동안 더 적은 요소를 검출 가능하지만 훨씬 함께 더 감도. 프로빙 된 파장 범위의 모든 선택된 설정이 P로 조정되어야조사 urpose.

생물학적 시료 자체에 관하여, 그것의 두께와 딱딱함은 또한 스펙트럼의 품질을 방해.......

재료

이 논문에 사용된 재료 목록

이름	회사	카탈로그 번호	댓글
레이저 나노초 Nd:YAG	Quantel	Brillant	5 nsec 펄스 폭, 파장 1,064 nm
분광계	Andor Technology	Shamrock 303	1,200 lines/mm blazed at 300 nm grating
detector ICCD	Andor Technology	Istar	2 nsec 시간 해상도
LIBS Unit	ILM		Homemade Instrumentation
Gd 기반 나노 입자	나노 H		입자
HEPES	시그마 - 알드리치	H4034	입자 희석
CaCl 2 < / sub>	시그마 알드리치	21108	입자 희석
NaCl	시그마 알드리치	S5886	희석
마우스	찰스 리버	동물 사육
Isoflurane	Coveto / Virbac		- Isofluranum
Isopentane	Sigma-Aldrich	59060	샘플을 동결
천천히 액체 질소	Air Liquide		를 사용하여 이소펜탄
저온 유지 장치	Leica	CM-3050S	샘플을 슬라이딩
페트리 접시	Dutscher	353004	붙이기 위해 견본

입자 에 따라마취용