Artykuł metodologiczny

Mikroskopia ciemnego pola do wizualizacji dynamiki dyfuzyjnej nanoprętów na błonie komórkowej

8 lipca 2025

W tym artykule

Streszczenie

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Źródło: Ge, F., et al. Wizualizacja dynamiki dyfuzyjnej nanoprętów złota na błonie komórkowej przy użyciu mikroskopii ciemnego pola pojedynczej nanocząstki. J. Vis. Exp. (2021).

W tym filmie opisujemy technikę mikroskopii ciemnego pola (DFM) połączoną z analizą śledzenia pojedynczych cząstek (SPT) w celu monitorowania interakcji plazmonicznych nanoprętów złota z błoną komórkową określonej linii komórkowej. Połączona analiza DFM i SPT pozwala na wizualizację ruchu nanoprętów przez błonę komórkową z wysoką rozdzielczością czasoprzestrzenną.

Protokół

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. Przygotowanie preparatu mikroskopowego

UWAGA: Komórki U87 MG trzeciej do dziesiątej generacji o wysokiej aktywności są używane w eksperymentach SPT.

  1. Wysterylizuj szkiełka nakrywkowe o średnicy 22 mm × 22 mm już oczyszczone roztworem Piranha, zanurzając je w etanolu (99,9%).
  2. Za pomocą kleszczy wyjmij szkiełko nakrywkowe z roztworu etanolu (krok 1.1) i wysterylizuj, spalając etanol na płomieniu. Po spaleniu całego etanolu umieść szkiełka nakrywkowe w plastikowym naczyniu do hodowli komórkowych (35 x 10 mm) wypełnionym 2 ml pożywki komórkowej (bez czerwieni fenolowej).
  3. Dodać 50 μl zawiesiny komórek na szkiełko nakrywkowe i delikatnie popychać naczynie w przód i w tył, w lewo i w prawo, aby równomiernie rozprowadzić komórki. Umieść go w wilgotnej atmosferze.
  4. Gdy komórki U87 MG na szkiełku nakrywkowym osiągną konfluencję 20%–40% (~12 godzin), dodaj 20 μl CTAB-AuNRs (nanopręty złota syntetyzowane z cząsteczką bromku cetyltrimetyloamoniowego amonu jako środka ochronnego, 138 pM) do naczynia i rozproszyć. Inkubować w wilgotnej atmosferze przez 5 minut.
  5. Dodać 100 μl pożywki hodowlanej (bez czerwieni fenolowej) z naczynia opisanego w kroku 1.4 do rowka rowkowanego szkiełka podstawowego (rysunek 1), które jest wstępnie oczyszczone roztworem piranii.
  6. Wyjmij szkiełko nakrywkowe z naczynia i odwróć je na górze rowka szkiełka mikroskopowego (Rysunek 1). Uszczelnij go lakierem do paznokci, pozostaw do wyschnięcia i umieść na scenie, aby przeprowadzić eksperymenty SPT.

2. Przeprowadzanie eksperymentów ze śledzeniem pojedynczych cząstek za pomocą mikroskopii ciemnego pola (Rysunek 1).

  1. Umieść kroplę oleju na zanurzonym w oleju skraplaczu ciemnego pola (apertura numeryczna (NA) 1.43-1.20) i przekręć pokrętło, aby kondensator zetknął się ze szklanym szkiełkiem.
  2. Nałóż kroplę oleju na górną część szkła nakrywkowego i przekręć pokrętło ostrości, aby obiektyw zanurzający w oleju 60x (NA 0.7–1.25) dotknął oleju.
  3. Włącz źródło światła i lekko przekręć pokrętło ostrości, aby ustawić ostrość płaszczyzny obrazowania.
    nuta: W polu widzenia tło jest czarne, komórki są jasne, a CTAB-AuNR (współczynnik proporcji ~ 2: 1, rysunek 2) są małymi kolorowymi (czerwonymi, żółtymi lub zielonymi) plamkami rozpraszającymi.
  4. Uchwyć próbkę rozpraszającą światło za pomocą kolorowej kamery CMOS. Kliknij "Ikona aparatu" w oprogramowaniu, aby nagrywać i eksportować format TIFF w celu zapisania obrazów.

3. Akwizycja danych

  1. Wyodrębnianie pojedynczej trajektorii długoterminowej
    1. Postępuj zgodnie z opisem na rysunku 3, aby przekonwertować obrazy ciemnego pola szeregów czasowych z trybu "kolor RGB" na tryb "8-bitowy". Na obrazie J kliknij pozycję Obraz | Rodzaj | 8 bitów. Aby dostosować kontrast, kliknij pozycję Obraz | Dostosuj | Jasność | Kontrast.
    2. Wybierz cząstkę docelową i odetnij tła szeregów czasowych, umieszczając je w ramce i usuwając za pomocą "Ctrl+X".
    3. Otwórz okno wykrywania cząstek i łączenia cząstek, klikając przycisk "Wtyczki | Klasyczny tracker cząstek | Śledzenie cząstek".
    4. Ustaw Promień na 6, Odcięcie na 0, a Percentyl na 0,01%.
      nuta: Aby wykryć cząstkę, dostosuj powyższe trzy parametry za pomocą podglądu. Upewnij się, że promień jest nieco większy niż cząstka docelowa i mniejszy niż najmniejsza separacja między cząstkami. Percentyl to dolna granica rozkładu intensywności, która ma być cząstkami kandydującymi.
    5. Ustaw zakres połączenia na 5 i przemieszczenie na 10,
      nuta: Aby połączyć cząstkę między kolejnymi sąsiednimi klatkami, dostosuj powyższe dwa parametry. Przemieszczenie to maksymalna liczba pikseli, o jaką cząstka może przesunąć się między dwiema kolejnymi klatkami, a Zakres połączeń to liczba kolejnych klatek, które należy wziąć pod uwagę przy określaniu najlepszego odpowiedniego dopasowania.
    6. Kliknij "OK", aby otworzyć okno wyników ParticleTracker i zobaczyć wyniki.
    7. Kliknij "Wizualizuj wszystkie trajektorie", aby sprawdzić wygenerowane trajektorie.
    8. Kliknij menu "Ponownie połącz cząstki" u góry, aby ponownie połączyć wykryte cząstki z różnymi zakresami połączeń i parametrami percentyla, jeśli trajektoria wygenerowana przez oprogramowanie nie pasuje do poruszającej się trajektorii AuNR.
    9. Kliknij "Zapisz pełny raport", aby zapisać wyniki, jeśli trajektoria wygenerowana przez oprogramowanie i trajektoria ruchu AuNR są zgodne.
      UWAGA: Przykład wyodrębniania pojedynczej trajektorii długoterminowej za pomocą obrazu J pokazano na rysunku 4.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Wyniki

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

figure-results-1
Rysunek 1: Schemat ideowy ścieżki optycznej mikroskopii ciemnego pola, przygotowanie szkiełek mikroskopowych oraz dwukanałowa metoda różnicowa do obliczania kąta biegunowego (θ) AuNR. Podziałka skali na obrazie wynosi 2 μm.

figure-results-2
Rysunek 2: Charakterystyka CTAB-AuNR. (A) Obrazy TEM CTAB@AuNRs. B<...

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Oświadczenia

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
Nie stwierdzono konfliktu interesów.

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule
NazwaFirmaNumer katalogowyKomentarze
Złote nanopręty powlekane CTAB (CTAB-AUNR)Nanoseedz (Nanonasiona)NR-40-65085 nm*40 nm
Kolorowa kamera CMOSOlympusZobacz materiał DP74Japonia
Szkiełka nakrywkoweCitoglas powiedział:z10212222C22 * 22 mm
Mikroskopia ciemnego polaNikon80iMikroskop pionowy
Surowica płodowa bydlęca (FBS)Gibco (firma Gibco)10099141
FidżiNarodowe Instytuty Zdrowia2.0.0-RC-69/1,52 pRozkład ImageJ
Zjeżdżalnia ze szkła rowkowanegoMarka żaglaZobacz materiał 7103Pojedyncze wklęsłe
Obraz JObraz J1,52 j
MATLAB (MATLAB)MathWorks (Prace matematyczne)Czynnik chłodniczy R2019b
Kod MATLABhttps://github.com/fenggeqd/ JOWISZA-2020
Plastikowe naczynia do hodowli komórkowychsokół353002
Plastikowe naczynia do hodowli komórkowychsokół35300135 * 10 mm
Komórka U87 MGKolekcja kultur typu amerykańskiegoATCC HTB-14Ludzka pierwotna linia komórkowa glejaka
Minimalna ilość niezbędnego podłoża (MEM) Gibco (firma Gibco) 51200038Bez czerwieni fenolowej
Penicylina-streptomycyna Gibco (firma Gibco) 15140122
TGL

Przedruki i uprawnienia

Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE

Poproś o pozwolenie

Tagi

ledzenie pojedynczych cz stekz ote nanopr tywizualizacja nanocz stekrozdzielczo czasoprzestrzennaoddzia ywania elektrostatyczneobiektyw imersyjny olejowytracker cz stek

Powiązane artykuły