평면 샘플에 자석 입자 이미징에 대한 자기 인식 스캐너를 혼합 주파수

본 절차의 전반적인 목표는 2차원 혼합 자기 검출 스캔을 사용하여 나노 자기 입자를 포함하는 얇은 생물학적 시료를 분석하는 것입니다. 이 방법은 나노 자기 입자를 레벨링 화합물로 사용하는 조직 절편 분석과 같이 생화학 및 의료 진단 분야의 핵심적인 질문들에 대한 답을 찾는 데 도움이 될 수 있습니다. 이 기술의 주요 장점은 나노 자기 입자의 분포를 파악할 수 있다는 점입니다.

본 절차의 시연은 제 연구실의 연구원인 임을균, 정재찬, 창지호 세 사람이 진행하겠습니다. p-FMMD 측정 헤드는 텍스트 프로토콜에 따라 설계해야 합니다. 모든 배선 및 코일링 사양에 대한 세부 사항이 제공됩니다.

조립 및 설정에 대한 자세한 내용은 텍스트 프로토콜에 설명되어 있습니다. 여기에는 고주파 밸런스와 유도 전압의 조정이 포함됩니다. 다음으로 여기 섹션, 저주파 및 고주파 드라이버 섹션, 그리고 FMMD의 검출 섹션을 포함하는 측정 전자 장치를 설정합니다.

이어서 프리앰프, 제1 복조기, 필터링 기능이 포함된 중간 증폭기, 제2 복조기 및 필터링 기능이 포함된 최종 증폭기를 모두 설치합니다. 마지막으로 2D 스캐너를 장착하고 컴퓨터 제어 장치와 인터페이스를 연결합니다. 이 실험 절차를 위해 직경이 50 nanometers 및 100 nanometers인 자철석(magnetite) 입자와 직경이 1 micron인 마그헤마이트(maghemite) 입자를 준비하십시오.

입자 스톡 용액을 물로 세척하고 자석을 사용하여 입자를 수집합니다. 물을 버리고 동일한 세척 과정을 두 번 더 반복합니다. 그 다음, 증류수를 사용하여 입자를 25 mg/mL 용액으로 희석합니다.

100 nanometer 입자 용액을 사용하여 5, 1, 0.2 및 0.04 mg/mL 농도의 5배 희석 시리즈를 만듭니다. 그다음, 생검 펀치(biopsy punch)를 사용하여 흡수성 블로팅 페이퍼를 조각으로 펀칭합니다. 그런 다음, 펀칭된 페이퍼 조각들을 각각 다른 100 nanometer 입자 용액에 30초 동안 담급니다.

침지 후, 펀칭된 종이를 공기 중에서 건조시킵니다. 다음으로, 2 x 18 mm 크기로 절단된 니트로셀룰로오스 조각을 준비합니다. 니트로셀룰로오스 조각 하나를 희석하지 않은 1 µm 직경 입자 용액에 10~15초 동안 침지시킨 후, 가열되지 않은 공기를 사용하여 건조시킵니다.

나머지 니트로셀룰로오스 조각을 서로 다른 농도의 두 용액에 담가 농도 구배를 형성한 후, 앞서와 동일하게 건조합니다. 마지막으로 모세관 현상을 이용하여, 모세관에 희석하지 않은 50 nanometer 직경의 입자 용액 30 microliters를 분주합니다. 그다음, 두 번째 모세관에 동일한 입자를 20배 희석한 용액 10 microliters를 분주합니다.

스캔 방향은 두 평면 치수 중 더 짧은 쪽으로 설정해야 합니다. 팔레트의 눈금 표시를 사용하여 시작점과 스캔 길이를 설정하십시오. 이 값들을 스캔 소프트웨어에 입력한 다음, 스캔 오프셋을 달성 가능한 공간 분해능보다 약간 작게 설정하십시오.

다음으로, 저역 통과 필터링(low pass filtering)으로 인해 발생하는 신호 감소를 고려하여 스캔 속도를 설정합니다. 1~7 mm/s 사이의 값을 사용하십시오. 이제 스텝 거리를 설정합니다.

총 스캔 시간은 텍스트 프로토콜에 제공된 공식을 사용하여 계산합니다. 스캔 전, 점착 테이프로 샘플을 고정하십시오. 스캔을 위해 모션 제어 프로그램용 NVD 파일을 생성하십시오.

PMC 모션 제어 프로그램을 열고 NVD 파일을 로드하십시오. Home 버튼을 눌러 기계적 원점들을 설정하십시오. 모션 제어 프로그램을 닫고 스캐너 프로그램으로 돌아가십시오.

그런 다음, 스캔을 수행합니다. 이 스캔에서는 자기 비드의 농도에 따른 신호 강도를 분석하였으며, 스캔 속도는 10 millimeters per minute였습니다. 비드 농도와 신호 사이에 강한 상관관계가 있음이 확인되었습니다.

자기 비드를 흡착시킨 종이 펠릿을 사용하여 스캐닝 스테이지의 속도와 신호 강도 사이의 관계를 확인하였습니다. 스캐닝 속도가 낮을수록 더 높은 신호가 얻어졌습니다. p-FMMD 스캔 결과를 니트로셀룰로오스 막 시료의 광학 이미지와 비교한 결과, p-FMMD가 MPI 스캐너로서 유용함이 명확히 입증되었습니다.

스캔의 광범위함은 주로 측정 헤드의 민감도 프로필로 인한 것입니다. 이와 유사하게, 서로 다른 자성 입자 농도로 채워진 두 개의 모세관을 p-FMMD로 촬영하고 스캔하였습니다. 그 결과, 20배 차이가 나는 농도는 쉽게 구별될 수 있음을 확인하였습니다.

이 영상을 시청하고 나면 FMMD 기술을 사용하여 나노자기 입자가 포함된 10개의 샘플을 분석하는 방법에 대해 충분히 이해하게 될 것입니다. 숙련되면 이 기술은 적절하게 수행했을 때 약 1시간 이내에 완료할 수 있습니다. 이 기술의 개발 이후, 생화학 및 의료 진단 분야의 연구자들은 특정 항체에 결합하여 장기 시스템 내에 분포하는 나노자기 입자의 분포를 탐구할 수 있는 길을 열게 되었습니다.