Artigo de método

Microscopia de campo escuro para visualizar a dinâmica difusional de nanobastões na membrana celular

8 de julho de 2025

Neste artigo

Resumo

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Fonte: Ge, F., et al. Visualizando a dinâmica difusional de nanobastões de ouro na membrana celular usando microscopia de campo escuro de nanopartículas únicas. J. Vis. Exp. (2021).

Neste vídeo, descrevemos a técnica de microscopia de campo escuro (DFM) combinada com análise de rastreamento de partícula única (SPT) para monitorar a interação de nanobastões de ouro plasmônicos com a membrana celular de uma linha celular específica de interesse. A análise combinada de DFM e SPT permite a visualização do movimento do nanobastão através da membrana celular com alta resolução espaço-temporal.

Protocolo

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1. Preparação da lâmina do microscópio

NOTA: Células U87 MG da terceira à décima geração com alta atividade são usadas em experimentos SPT.

  1. Esterilizar lamínulas de 22 mm × 22 mm já limpas com solução de Piranha por imersão em etanol (99,9%).
  2. Use uma pinça para retirar a lamínula da solução de etanol (etapa 1.1) e esterilize queimando etanol na chama. Depois que todo o etanol estiver queimado, coloque as lamínulas em uma placa de cultura de células de plástico (35 x 10 mm) cheia de 2 mL de meio celular (sem vermelho de fenol).
  3. Adicione 50 μL da suspensão celular na lamínula e empurre suavemente o prato para frente e para trás e para a esquerda e para a direita para distribuir uniformemente as células. Coloque-o em uma atmosfera umidificada.
  4. Quando as células U87 MG na lamínula atingirem 20% a 40% de confluência (~ 12 h), adicione 20 μL de CTAB-AuNRs (nanobastões de ouro sintetizados com molécula de brometo de amônio e cetiltrimetilamônio como agente protetor, 138 pM) no prato e disperse. Incubar em atmosfera umidificada por 5 min.
  5. Adicionar 100 μL do meio de cultura (sem vermelho de fenol) da placa no passo 1.4 na ranhura da lâmina de vidro ranhurada (Figura 1) que é pré-limpa com solução de Piranha.
  6. Retire a lamínula do prato e inverta-a na parte superior da ranhura da lâmina de vidro do microscópio (Figura 1). Sele-o com esmalte, deixe secar e coloque-o no palco para realizar experimentos SPT.

2. Realização de experimentos de rastreamento de partícula única com microscopia de campo escuro (Figura 1).

  1. Coloque uma gota de óleo no condensador de campo escuro imerso em óleo (abertura numérica (NA) 1.43-1.20) e gire o botão para fazer o condensador entrar em contato com a corrediça de vidro.
  2. Coloque uma gota de óleo na parte superior da lamínula e gire o botão de foco para fazer a objetiva de imersão em óleo de 60x (NA 0.7–1.25) tocar no óleo.
  3. Ligue a fonte de luz e gire levemente o botão de foco para focar o plano de imagem.
    nota: No campo de visão, o fundo é preto, as células são brilhantes e os CTAB-AuNRs (proporção ~ 2: 1, Figura 2) são pequenos pontos de dispersão coloridos (vermelho, amarelo ou verde).
  4. Capture a luz de dispersão de amostras por uma câmera CMOS colorida. Clique no "ícone da câmera" no software para gravar e exportar o formato TIFF para salvar imagens.

3. Aquisição de dados

  1. Extraia uma única trajetória de longo prazo
    1. Opere conforme descrito na Figura 3 para converter as imagens de campo escuro da série temporal do modo "cor RGB" para o modo "8 bits". Na imagem J, clique em Imagem | Tipo | 8 bits. Para ajustar o contraste, clique em Imagem | Ajustar | Brilho | Contraste.
    2. Selecione uma partícula alvo e corte os planos de fundo da série temporal encaixotando e excluindo o plano de fundo com "Ctrl+X".
    3. Abra a janela de detecção e vinculação de partículas clicando no botão "Plugins | Rastreador de Partículas Clássico | Rastreador de partículas".
    4. Defina Radius como 6, Cutoff como 0 e Percentil como 0,01%.
      nota: Para detectar a partícula, ajuste os três parâmetros acima com a ajuda da visualização. Certifique-se de que o raio seja ligeiramente maior que a partícula alvo e menor que a menor separação entre partículas. Percentil é o limite inferior da distribuição de intensidade que devem ser partículas candidatas.
    5. Defina o intervalo de links como 5 e o deslocamento como 10.
      nota: Para vincular a partícula entre quadros adjacentes consecutivos, ajuste os dois parâmetros acima. Deslocamento é o máximo de pixels que uma partícula pode mover entre dois quadros sucessivos, e Intervalo de vínculos é o número de quadros consecutivos a serem considerados ao determinar a melhor correspondência correspondente.
    6. Clique em "OK" para abrir a janela Resultados do ParticleTracker para ver os resultados.
    7. Clique em "Visualizar todas as trajetórias" para inspecionar as trajetórias geradas.
    8. Clique no menu "Revincular partículas" na parte superior para vincular novamente as partículas detectadas com diferentes intervalos de links e parâmetros percentuais, se a trajetória gerada pelo software não corresponder à trajetória em movimento do AuNR.
    9. Clique em "Salvar relatório completo" para salvar os resultados se a trajetória gerada pelo software e a trajetória móvel do AuNR forem correspondidas.
      NOTA: Um exemplo de extração de uma única trajetória de longo prazo com a Imagem J é mostrado na Figura 4.

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Resultados

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figure-results-1
Figura 1: Diagrama esquemático do caminho óptico da microscopia de campo escuro, preparação da lâmina do microscópio e o método de diferença de canal duplo para calcular o ângulo polar (θ) de AuNRs. A barra de escala na imagem é de 2 μm.

figure-results-2
Figura 2: Caracterização dos CTAB-AuNRs. (A) Imagens TEM de CTA...

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Divulgações

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Não há conflitos de interesse declarados.

Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo
NomeEmpresaNúmero de catálogoComentários
Nanobastões de ouro revestidos com CTAB (CTAB-AuNRs)NanoseedzNR-40-65085 nm * 40 nm
Câmera CMOS coloridaOlimpoDP74Japão
LamínulasCitoglasz10212222C22*22 milímetro
Microscopia de campo escuroNikon80iMicroscópio vertical
Soro fetal bovino (FBS)Gibco10099141
FijiInstitutos Nacionais de Saúde2.0.0-rc-69/1.52 pUma distribuição de ImageJ
Corrediça de vidro ranhuradoMarca de velaNº 7103Côncavo simples
Imagem JImagem J1,52 j
LABORATÓRIO MATLABObras de MatemáticaR2019b
Código MATLABhttps://github.com/fenggeqd/ JOVE-2020
Placas de cultura de células de plásticofalcão353002
Placas de cultura de células de plásticofalcão35300135*10 milímetro
Célula U87 MGColeção American Type CultureATCC HTB-14Uma linha celular de glioblastoma primário humano
Meio essencial mínimo (MEM) Gibco 51200038Sem vermelho de fenol
Penicilina-estreptomicina Gibco 15140122

Reimpressões e permissões

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