Fluorescence Lifetime Macro Imager para aplicações biomédicas

Rajannya Sen; Alexander V. Zhdanov; Ciaran Devoy; Mark Tangney; Liisa M. Hirvonen; Andrei Nomerotski; Dmitri B. Papkovsky

doi:10.3791/64321

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Artigo de método

Fluorescence Lifetime Macro Imager para aplicações biomédicas

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DOI:

10.3791/64321

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7 de abril de 2023

Rajannya Sen¹ , Alexander V. Zhdanov¹ , Ciaran Devoy² , Mark Tangney² , Liisa M. Hirvonen³ , Andrei Nomerotski⁴ , Dmitri B. Papkovsky¹

¹School of Biochemistry and Cell Biology, University College Cork, ²Cancer Research@UCC, University College Cork, ³Centre for Microscopy, Characterisation and Analysis (CMCA), The University of Western Australia, ⁴Physics Department, Brookhaven National Laboratory

Neste artigo

Resumo

Este artigo descreve o uso de um novo imageador óptico rápido para a imagem macroscópica da vida útil da fotoluminescência de amostras emissoras de decaimento longo. Os procedimentos de integração, aquisição e análise das imagens são descritos, juntamente com a preparação e caracterização dos materiais sensores para a aquisição de imagens e a aplicação do imageador no estudo de amostras biológicas.

Resumo

Este trabalho apresenta um novo imageador de vida útil de fotoluminescência projetado para mapear a concentração de oxigênio molecular (O 2) em diferentes amostras fosforescentes, desde revestimentos sensíveis ao estado sólido do tipo O 2 até amostras de tecido animal vivo coradas com sondas solúveis sensíveis ao O₂. Em particular, a sonda de infravermelho próximo NanO2-IR, baseada em nanopartículas, que é excitável com um diodo emissor de luz (LED) de 625 nm e emite a 760 nm, foi usada. O sistema de imagem é baseado na câmera Timepix3 (Tpx3Cam) e no adaptador optomecânico, que também abriga um intensificador de imagem. A microscopia de imagem ao longo da vida da fosforescência (PLIM) do O₂ é comumente necessária para vários estudos, mas as plataformas atuais têm limitações em sua precisão, flexibilidade geral e usabilidade.

O sistema apresentado aqui é um imager rápido e altamente sensível, que é construído sobre um sensor óptico integrado e módulo de chip de leitura, Tpx3Cam. É mostrado para produzir sinais de fosforescência de alta intensidade e valores estáveis de vida a partir de amostras de tecido intestinal corados superficialmente ou fragmentos intraluminalmente corados do intestino grosso e permite o mapeamento detalhado dos níveis de tecido O₂ em cerca de 20 s ou menos. Experimentos iniciais sobre a imagem de hipóxia em tumores enxertados em animais inconscientes também são apresentados. Também descrevemos como o imageador pode ser reconfigurado para uso com materiais sensíveis ao O₂ baseados em corantes Pt-porfirina usando um LED de 390 nm para a excitação e um filtro passa-banda de 650 nm para emissão. Em geral, o imageador PLIM produziu medidas quantitativas precisas dos valores de vida útil das sondas usadas e respectivos mapas bidimensionais da concentração de O₂ . Também é útil para a obtenção de imagens metabólicas de modelos teciduais ex vivo e animais vivos.

Introdução

O 2 é um dos principais parâmetros ambientais para sistemas vivos, e o conhecimento da distribuição do O 2 e sua dinâmica é importante para muitos estudos biológicos _1,2,3. A avaliação da oxigenação tecidual por meio de sondas fosforescentes 4,5,6,7,8 e PLIM 9,10,11,12,13 vem ganhando popularidade nas pesquisas biológicas e médicas 3,9,14,15,16