Method Article

Темнопольная микроскопия для визуализации диффузионной динамики наностержней на клеточной мембране

July 8th, 2025

In This Article

Abstract

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

Источник: Ge, F., et al. Визуализация диффузионной динамики золотых наностержней на клеточной мембране с помощью одноэлементной темнопольной микроскопии. J. Vis. Exp. (2021).

В этом видео мы описываем технику темнопольной микроскопии (DFM) в сочетании с анализом отслеживания одиночных частиц (SPT) для мониторинга взаимодействия плазмонных золотых наностержней с клеточной мембраной конкретной клеточной линии, представляющей интерес. Комбинированный анализ DFM и SPT позволяет визуализировать движение наностержней через клеточную мембрану с высоким пространственно-временным разрешением.

Protocol

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

1. Подготовка предметного стекла микроскопа

ПРИМЕЧАНИЕ: В экспериментах SPT используются элементы U87 MG третьего-десятого поколений с высокой активностью.

  1. Уже очищенные раствором «Пиранья» покровные стекла 22 мм × 22 мм простерилизовать, погрузив в этанол (99,9%).
  2. С помощью щипцов извлеките защитную пленку из раствора этанола (шаг 1.1) и простерилизуйте, сжигая этанол на пламени. После того, как весь этанол будет сожжен, поместите покровные стекла в пластиковую чашку для клеточных культур (35 x 10 мм), наполненную 2 мл клеточной среды (без фенольного красного).
  3. Добавьте 50 μL клеточной суспензии на покровную крышку и осторожно двигайте чашку вперед и назад, влево и вправо, чтобы равномерно распределить ячейки. Поместите его во влажную атмосферу.
  4. Когда ячейки U87 MG на покровном стекле достигнут конфлюенции 20–40% (~12 ч), добавьте в чашку 20 мкл CTAB-AuNRs (золотые наностержни, синтезированные с молекулой бромида аммония цетилтриметиламмония в качестве защитного агента, 138 пМ) и диспергируйте. Инкубировать во влажной атмосфере в течение 5 минут.
  5. Добавьте 100 мкл питательной среды (без фенольного красного) из чашки на шаге 1.4 в углубление рифленого предметного стекла (рис. 1), которое предварительно очищают раствором пираньи.
  6. Выньте покровное стекло из чашки и переверните его в верхней части канавки предметного стекла микроскопа (рисунок 1). Заклейте его лаком для ногтей, дайте ему высохнуть и поставьте на сцену для проведения экспериментов SPT.

2. Проведение экспериментов по отслеживанию отдельных частиц с помощью темнопольной микроскопии (Рисунок 1).

  1. Нанесите каплю масла на погружённый в масло конденсатор темного поля (числовая апертура (NA) 1,43-1,20) и поверните ручку, чтобы конденсатор соприкоснулся со стеклопакетом.
  2. Нанесите каплю масла на верхнюю часть защитного стекла и поверните ручку фокусировки так, чтобы объектив с 60-кратным погружением в масло (NA 0,7–1,25) коснулся масла.
  3. Включите источник света и слегка поверните ручку фокусировки, чтобы сфокусироваться на плоскости изображения.
    заметка: В поле зрения фон черный, ячейки яркие, а CTAB-AuNR (соотношение сторон ~2:1, Рисунок 2) представляют собой небольшие цветные (красные, желтые или зеленые) рассеивающие пятна.
  4. Захват образца рассеянного света с помощью цветной CMOS-камеры. Нажмите на значок «Камера» в программном обеспечении, чтобы записать и экспортировать формат TIFF для сохранения изображений.

3. Сбор данных

  1. Выделение единой долгосрочной траектории
    1. Работайте, как описано на рисунке 3, чтобы преобразовать темные изображения временных рядов из режима «RGB color» в режим «8 бит». На изображении J нажмите Изображение | Тип | 8 бит. Чтобы настроить контрастность, нажмите Изображение | Настройка | Яркость | Контраст.
    2. Выберите целевую частицу и отрежьте фон временного ряда, упаковав и удалив фон с помощью клавиш "Ctrl+X".
    3. Откройте окно обнаружения частиц и связывания частиц, нажав на кнопку "Плагины | Трекер частиц Классика | Трекер частиц».
    4. Установите Radius на 6, Cutoff на 0 и Percentile на 0.01%.
      заметка: Чтобы обнаружить частицу, настройте три вышеуказанных параметра с помощью функции предварительного просмотра. Убедитесь, что радиус немного больше целевой частицы и меньше, чем наименьшее расстояние между частицами. Процентиль — это нижняя граница распределения интенсивности, которая может быть частицами-кандидатами.
    5. Установите Link Range на 5 и Displacement на 10.
      заметка: Чтобы связать частицу между последовательными соседними кадрами, настройте два вышеуказанных параметра. Смещение — это максимальное количество пикселей, на которое частица может переместиться между двумя последующими кадрами, а диапазон связи — это количество последовательных кадров, которое следует учитывать при определении наилучшего соответствующего соответствия.
    6. Нажмите «ОК», чтобы открыть окно результатов ParticleTracker и увидеть результаты.
    7. Нажмите «Визуализировать все траектории», чтобы просмотреть сгенерированные траектории.
    8. Нажмите меню «Повторно связать частицы» вверху, чтобы повторно связать обнаруженные частицы с различными диапазонами связи и процентильными параметрами, если сгенерированная программным обеспечением траектория не совпадает с траекторией движения AuNR.
    9. Нажмите «Сохранить полный отчет», чтобы сохранить результаты, если траектория, сгенерированная программным обеспечением, и траектория движения AuNR совпадают.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Пример извлечения одной долгосрочной траектории с помощью изображения J показан на рисунке 4.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

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

figure-results-1
Рисунок 1: Принципиальная схема оптического пути темнопольной микроскопии, подготовки предметного стекла микроскопа и двухканального разностного метода для вычисления полярного угла (θ) AuNR. Масштабная линейка на изображении составляет 2 мкм.

figure-results-2
Рисунок 2: Определение характеристик CTAB-AuNR. ) Изобр...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
Конфликт интересов не декларируется.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
Золотые наностержни с покрытием CTAB (CTAB-AuNR)НаносидзНР-40-65085 нм * 40 нм
Цветная CMOS-камераОлимпДП74Япония
Покровные стеклаЦитогласz10212222C22*22 мм
Темнопольная микроскопияКомпания Nikon80iВертикальный микроскоп
Фетальная бычья сыворотка (FBS)Gibco10099141
ФиджиНациональные институты здравоохранения2.0.0-rc-69/1.52Дистрибутив ImageJ
Рифленое стеклянное стеклоПарусная марка7103Одинарный подбарабанье
Изображение JИзображение J1,52 Дж
МАТЛАБМатематические работыR2019b
Код MATLABhttps://github.com/fenggeqd/ ЮПИТЕР-2020
Пластиковые чашки для клеточных культурсокол353002
Пластиковые чашки для клеточных культурсокол35300135*10 мм
Ячейка U87 MGКоллекция американской типовой культурыАТКС ВТБ-14Клеточная линия первичной глиобластомы человека
Минимально необходимая среда (MEM) Gibco 51200038Без фенола красного
Пенициллин-стрептомицин Gibco 15140122

Reprints and Permissions

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

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission