August 10th, 2011
라이브 그람 음성 및 그람 양성 세균은 젤라틴 코팅 운모에 고정화 및 원자 힘 현미경 (AFM)을 사용하여 액체에 몇 군데 있습니다.
원자력 현미경 또는 FM은 샘플을 화학적으로 처리할 필요 없이 고해상도 이미지를 생성하기 위해 표면의 기계적 프로빙을 사용합니다. 이 비디오에서 박테리아는 젤라틴으로 코팅된 운모에 고정되고 FM에 의해 액체 환경에서 이미지화됩니다. 먼저 A FM 현미경 플랫폼에 맞게 MICA 사각형을 절단합니다. 운모의 최상층을 제거하고 운모 사각형을 젤라틴으로 코팅합니다.
다음으로, 박테리아 현탁액 한 방울을 젤라틴으로 코팅된 운모에 놓고 펴 바릅니다. 피펫 팁을 사용하여 샘플을 10분 동안 배양합니다. 그런 다음 결합되지 않은 박테리아가 표면에서 씻겨 나옵니다.
샘플을 A FM 습식 셀에 넣고 이미지화하여 살아있는 박테리아의 고해상도 이미지를 얻습니다. ISO 다공성 필터 동원과 같은 기존 방법에 비해 이 기술의 주요 장점은 막대 모양의 박테리아와 구형 박테리아를 모두 안정적으로 고정할 수 있다는 것입니다. 또한 A FM 프로브에 액세스할 수 있는 셀 표면의 더 많은 비율이 있습니다.
다른 현미경에 비해 원자력 현미경의 주요 장점은 단일 세포 연구를 수행할 수 있고 세포 형태, 격막 형성 및 사이토키네시스에 대한 조사를 수행할 수 있다는 것입니다. 이 방법을 처음 접하는 개인은 박테리아를 고정시키는 것으로 입증되지 않은 젤라틴을 사용하는 경향이 있거나 구성 요소가 젤라틴 표면에 대한 박테리아의 접착력과 경쟁하는 복잡한 매체에서 자란 사용된 박테리아를 사용하는 경향이 있기 때문에 어려움을 겪을 것입니다. 이 방법에 대한 아이디어는 1970년대에 박테리아를 움직이지 못하게 했던 실험에서 처음 떠올랐습니다.
광학 현미경 및 자동 방사선 촬영을 사용한 실험을 위한 젤라틴 코팅 유리 슬라이드. 이 시연에서는 FM 이미징을 위해 살아있는 그람 음성 박테리아를 고정화하지만 이 방법은 그람 양성 박테리아에도 적용할 수 있습니다. MICA를 준비하려면 먼저 A FM 현미경 스테이지에 맞도록 가위로 절단하고 A FM 습식 셀을 수용합니다.
다음으로 운모 표면에 스카치 테이프를 붙이고 제거하여 절단 된 조각에서 운모의 바깥 층을 벗겨냅니다. 끊어지지 않은 부드러운 층만 남을 때까지 양쪽에서 바깥쪽 층을 계속 제거합니다. 젤라틴 용액을 준비하려면 실험실 병에 증류수 100ml를 넣고 전자레인지에 가열합니다.
물이 끓기 시작하면 전자레인지에서 물을 꺼내 젤라틴 0.5g을 넣고 젤라틴이 녹을 때까지 병을 부드럽게 부풀립니다. 소 젤라틴은 이 절차에 적합하지 않습니다. 돼지 젤라틴을 권장합니다.
병을 벤치 상단에 놓고 섭씨 60-70도까지 식히십시오. 그런 다음 작은 비커에 충분한 양의 젤라틴 용액을 부어 집게를 사용하여 MICA가 완전히 잠길 수 있도록 합니다. 운모 사각형을 따뜻한 젤라틴 용액에 담그고 빠르게 빼냅니다. 즉시.
마이크로 원심분리기 랙에 기대어 있는 종이 타월 위에 MICA를 가장자리에 놓고 주변 공기에서 밤새 건조시킵니다. 젤라틴으로 코팅된 운모는 최소 2주 동안 사용할 수 있습니다. 젤라틴으로 코팅된 경우 운모는 몇 주 동안 사용되지 않습니다.
뚜껑이 있는 페트리 접시에 여과지에 놓고 실온에 보관하십시오. 여분의 젤라틴 용액은 원액을 60도에서 70도 사이로 재가열하기만 하면 약 한 달 동안 냉장 보관하고 사용할 수 있습니다. 재가열하는 동안 젤라틴이 끓지 않도록 섭씨 주의를 기울여야 합니다.
젤라틴으로 코팅된 운모에 박테리아를 장착하기 전에 박테리아 농도가 적절한지 확인하십시오. 분광 광도계를 사용하여 600나노미터에서 박테리아 샘플의 광학 밀도 판독값을 얻습니다. 0.5 대 1의 OD가 최적입니다.
다음으로, 배양액 1ml를 마이크로 원심분리 튜브에 옮기고 원심분리하여 원심분리 후 펠릿화합니다. 피펫을 사용하여 상층액을 제거한 다음 펠릿을 1ml의 여과된 탈이온수 또는 완충액으로 세척합니다. 소생을 위해 부드럽게 위아래로 피펫팅합니다.
펠릿을 중단하고 게인을 원심 분리한 다음 즉시 펠릿을 다시 현탁시킵니다. 500 마이크로 리터의 나노 순수 탈 이온수에서 박테리아 현탁액은 적절한 세포 농도를 갖기 위해 눈에 띄게 똥개되어야합니다. FM 이미징용.
삼투압 쇼크가 우려되는 경우 0.25몰 자당을 이미징 용액에 추가할 수 있습니다. 나는 이 박테리아를 물에 다시 부유시켰지만 다른 액체를 시도하는 것을 두려워하지 마십시오. 예를 들어, 우리는 0.25% 자당으로 이 작업을 수행했으므로 다른 액체를 시도하고 효과가 있는지 확인하십시오.
각 샘플에 대해 두 개의 슬라이드를 준비합니다. 마이크로 피펫터를 사용하여 젤라틴으로 코팅된 표면에 10-20마이크로리터의 세포 현탁액을 추가합니다. 그런 다음 FM 이미징을 위한 적절한 적용 범위를 제공하려면 마이크로 피펫 팁을 사용하여 X 및 Y 방향 모두에서 액적을 퍼뜨립니다.
피펫 팁으로 젤라틴 표면을 물리적으로 만지지 않도록 주의하고 실온에서 10분 동안 샘플을 배양합니다. 다음으로, 샘플의 가장자리를 종이 타월이나 여과지에 닿혀 샘플에서 과도한 액체를 물줄기로 헹굽니다. 질소 가스 제트를 사용하여 슬라이드 중 하나를 빠르게 건조시킵니다.
그런 다음 슬라이드를 육안으로 검사합니다. 불투명한 반점은 세척 단계에서 박테리아가 제거되지 않았음을 나타냅니다. 이제 이미징에 사용될 다른 슬라이드는 건조되어서는 안 됩니다.
A FM 습식 s에 놓습니다.tage 및 마이크로 피펫을 사용하여 젖은 s에 물을 추가하여 클립을 사용하여 고정합니다.tage. 액체에서 이미징하기 전에 원자력 현미경을 준비하는 것이 좋습니다. 액체 이미징을 위한 캔틸레버가 A FM에 배치되고 레이저와 정렬되어 있는지 확인합니다.
100미크론 스캐닝 헤드와 나노미터당 0.01에서 0.1나노 뉴턴 범위의 공칭 스프링 상수를 가진 바이코 질화규소 프로브가 장착된 pico plus 원자력 현미경을 사용하여 원자력 현미경으로 이미징을 진행합니다. 현미경이 준비되면 FM 스캐너와 s를 삽입합니다.tage를 현미경에 넣습니다. 일반적으로 이미징 속도와 해상도는 라인당 1,28개의 데이터 포인트에서 512로 설정됨에 따라 초당 0.5라인에서 초당 1라인까지 시작합니다.
라인당 128 - 512 픽셀을 사용하여 이미지를 수집하도록 기기를 설정합니다. 초당 0.5에서 한 줄의 스캔 속도로 스캔합니다. 그런 다음 필요한 경우 A FM의 설정값과 게인을 조정하여 최적의 이미지를 얻습니다.
마지막으로 이미지를 수집합니다. 이 비디오에 설명된 대로 젤라틴으로 코팅된 운모에 대장균 박테리아를 장착한 다음 0.005 어금니 PVS에서 이미지화했습니다. 이 방법을 사용합니다.
수집된 이미지에서 홀이 명확하게 보이며 세포 표면은 매끄러워 탈수의 징후가 보이지 않습니다. 이에 비해 여기에 표시된 것처럼 공기 중에서 동일한 대장균을 촬영한 이미지는 종종 액체에서 볼 수 없는 구조를 보여줍니다. 이 경우 세포는 탈수로 인해 고리 모양으로 나타나고 FIA와 같은 박테리아 부속물을 볼 수 있습니다.
이 비디오를 시청한 후에는 액체 환경에서 FM 이미징을 위해 박테리아 샘플을 준비하는 방법을 잘 이해하게 될 것입니다. 일단 숙달되면, 이 기술은 젤라틴으로 코팅된 미세표면이 미리 준비된 경우 약 1시간 내에 수행할 수 있습니다. 이 절차를 시도할 때 올바른 젤라틴을 선택하고 이 절차를 따라 적절한 농도의 박테리아를 갖는 것이 중요합니다.
박테리아 표면에서 힘 측정을 유지하기 위해 FN 캔틸레버를 힘 감지 도구로 사용하는 것과 같은 다른 측정을 수행할 수 있습니다. 또한 특정 프로브 분자를 A FM 팁에 연결하여 박테리아 표면의 특정 표적과 상호 작용하여 상호 작용력을 식별하고 측정할 수 있습니다. 일반적으로 병원성 박테리아로 작업하는 경우 이 방법으로 작업할 때 항상 예방 조치를 취해야 한다는 것을 잊지 마십시오.
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이 연구는 액체 환경에서 그람 음성균 및 그람 양성균을 고정시키고 살아있는 상태로 영상화하기 위한 원자력 현미경(AFM)의 사용을 보여줍니다. 이 방법은 박테리아 부착과 시각화를 용이하게 하기 위해 박테리아 접착을 촉진하고 시각화하기 위해 운모를 젤라틴으로 코팅하는 것을 포함합니다.
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.