Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.

Методическая статья

Последовательная блочно-лицевая сканирующая электронная микроскопия (SBF-SEM) образцов биологических тканей

7.5K просмотров

⸱

DOI:

10.3791/62045

⸱

26 марта 2021 г.

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 

В этой статье

Краткое содержание

Этот протокол описывает рутинный метод использования последовательной блочной сканирующей электронной микроскопии (SBF-SEM), мощного метода 3D-визуализации. Успешное применение SBF-SEM зависит от правильной фиксации и окрашивания тканей, а также тщательного рассмотрения настроек визуализации. Этот протокол содержит практические соображения для всего этого процесса.

Аннотация

Последовательная блочная сканирующая электронная микроскопия (SBF-SEM) позволяет коллекционировать от сотен до тысяч серийно зарегистрированных ультраструктурных изображений, предлагая беспрецедентный трехмерный вид микроанатомии тканей. В то время как sBF-SEM в последние годы наблюдается экспоненциальный рост использования, технические аспекты, такие как надлежащая подготовка тканей и параметры визуализации, имеют первостепенное значение для успеха этого метода визуализации. Эта система визуализации выигрывает от автоматизированного характера устройства, позволяя оставлять микроскоп без присмотра во время процесса визуализации, с автоматизированным сбором сотен изображений, возможных за один день. Однако без соответствующей тканевой подготовки клеточная ультраструктура может быть изменена таким образом, что могут быть сделаны неправильные или вводящие в заблуждение выводы. Кроме того, изображения генерируются путем сканирования лицевой стороны блока биологического образца, встроенного в смолу, и это часто создает проблемы и соображения, которые необходимо решить. Накопление электронов внутри блока во время визуализации, известное как «заряд ткани», может привести к потере контраста и неспособности оценить клеточную структуру. Более того, в то время как увеличение интенсивности / напряжения электронного пучка или снижение скорости сканирования пучка может увеличить разрешение изображения, это также может иметь неприятный побочный эффект повреждения смоляного блока и искажения последующих изображений в серии изображений. Здесь мы представляем рутинный протокол подготовки образцов биологических тканей, который сохраняет клеточную ультраструктуру и уменьшает заряд тканей. Мы также предоставляем визуальные соображения для быстрого получения высококачественных серийных изображений с минимальным повреждением тканевого блока.

Введение

Последовательная блочная сканирующая электронная микроскопия (SBF-SEM) была впервые описана Лейтоном в 1981 году, где он создал сканирующий электронный микроскоп, дополненный встроенным микротомом, который мог разрезать и визуализировать тонкие участки ткани, встроенные в смолу. К сожалению, технические ограничения ограничили его использование проводящими образцами, поскольку непроводящие образцы, такие как биологическая ткань, накапливали неприемлемые уровни зарядки (накопление электронов в образцеткани) 1. В то время как покрытие грани блока между разрезами испаривающимся углеродным снижением тканевой зарядки, это значительно увеличило время ....

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Протокол

Все животные обрабатывались в соответствии с руководящими принципами, описанными в Заявлении Ассоциации исследований в области зрения и офтальмологии для использования животных в исследованиях зрения и офтальмологических исследованиях и Руководящих принципах обращения с животными Колледжа оптометрии Университета Хьюстона. Все процедуры для животных были одобрены учреждениями, в которых они обрабатывались: процедуры для мышей, крыс, кроликов, морских свинок и нечеловеческих приматов были одобрены Комитетом по уходу и использованию животных Университета Хьюстона, процедуры для рыбок данио были одобрены Комитетом по уходу за животными и использованию животных Университет....

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Результаты

Роговица мыши
Этот протокол широко применялся к роговице мыши. Было показано, что с помощью визуализации SBF-SEM сеть пучков микрофибрила без эластина (EFMB) присутствует в роговице взрослой мыши. Ранее считалось, что эта сеть присутствовала только во время эмбрионального и раннего постнатального развития. SBF-SEM выявил обширную сеть EFMB по всей роговице, причем отдельные волокна были обнаружены в диаметре 100-200 нм при измерении в поперечном сечении. Также было обнаружено, что эта сеть EFMB была о.......

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Обсуждение

Целью данной работы по методам является освещение методологии подготовки и визуализации тканей, которая позволила нашей лаборатории надежно захватывать изображения серийной электронной микроскопии высокого разрешения, и указать на критические шаги, которые приводят к этому результату, а также на потенциальные подводные камни, которые могут возникнуть при проведении визуализации SBF-SEM. Успех использования этого протокола требует правильной фиксации ткани, пропитки тяжелых металлов в образец, модификации встраиваемой смо.......

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Раскрытие информации

Авторам нечего раскрывать.

Благодарности

Мы хотели бы поблагодарить д-ра Сэма Хэнлона, Эвелин Браун и Маргарет Гондо за их прекрасную техническую помощь. Это исследование было частично поддержано Национальными институтами здравоохранения (NIH) R01 EY-018239 и P30 EY007551 (Национальный институт глаз), частично Фондом льва для зрения, а частично NIH 1R15 HD084262-01 (Национальный институт детского здоровья и развития человека).

....

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье
ИмяКомпанияКаталожный номерКомментарии
1/16 x 3/8 Алюминиевые заклепкипромышленные заклепки и Крепеж Ко.6N37RFLAP/1100Используется в качестве штифтов для образцов.
Плоская отвертка 2,5 ммWiha Quality Tools27225
Ацетоноваяэлектронная микроскопия SciencesRT 10000Используется для разбавления серебряной краски.
Аспарагиновая кислотаSigma-AldrichA8949
Хлорид кальцияFisherScientificC79-500
Проводящая серебряная краскаTed Pella16062
Denton Desk-II Устройство для вакуумного распыления, оснащенное стандартной мишенью из золотой фольгиDenton VacuumN/AЭто устройство для распыления золота, используемое авторами, альтернативы приемлемы.
Обоюдоострые бритвыFisher Scientific50-949-411
Встраиваемые 812Электронная микроскопия Sciences14120
Gatan 3View2 Монтируются в Tescan Mira3 Field Emission SEMGatan & TescanN/AЭто устройство SBF-SEM, используемое авторами, альтернативные варианты допустимы.
Флаконы со стеклянной оболочкой, 0,5 DRAM (1,8 мл)Электронная микроскопияНауки 72630-05
Глутеральдегиднаяэлектронная микроскопия Науки16320
Gorilla Super Glue - Impact ToughNANAУпоминается как цианоакрилатный клей в тексте.
Ketjen BlackHM RoyalEC-600JDупоминается как технический углерод в тексте.
KOHFisherScientific18-605-593
Нитрат свинцаFisherScientific L62-100
Микроволновая печьPelcoBioWave ProЭто микроволновая печь, используемая авторами, альтернативы приемлемы.
Тетраоксид осмияSigma-Aldrich201030
Ферроцианид калияSigma-AldrichP9387
Силиконовая форма для встраиванияTed Pella10504
Тригидрат натрияЭлектронная микроскопия Sciences12300
Samco Трансферная пипеткаThermoFisher Scientific202Используется для изготовления штифта для образцов пробирки для хранения.
Швейцарские игольчатые пилкиЭлектронная микроскопия науки62115
ТиокарбогидразидСигма-Олдрич223220
Uranyl АцетатPolysciences, Inc.21447-25
Reconstruction Software
Amira SoftwareThermo ScientificN/AИспользуется для создания реконструкций, показанных на рисунках 5-7 и 9.
Фиджи (Фиджи - это просто ImageJ)ImageJ.netН/ДTrakEM2 может быть добавлен в Фиджи для ручной сегментации.
Браузер изображений для микроскопии (MIB)Университет Хельсинки, Институт биотехнологииН/Д
Реконструкт Программное обеспечениеЛаборатория нейронных систем Н/Д
Верстак SuRVoSАлмазный источник света и Ноттингемский университетN/A
SyGlassIstoVisio, Inc.Н/ДПозволяет проводить реконструкцию в виртуальной реальности и методах реконструкции на основе гистограммы.

Ссылки

  1. Leighton, S. B. SEM images of block faces, cut by a miniature microtome within the SEM - a technical note. Scanning Electron Microscopy. , Pt 2 73-76 (1981).
  2. Denk, W., Horstmann, H. Serial block-face scanning electron microscop....

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Перепечатки и разрешения

Больше статей

Серийная сканирующая электронная микроскопия с срезанием блока (SBF-SEM)подготовка тканейтрехмерная визуализациязаливка смолойультраструктура тканейсбор данныхартефакты электронной микроскопиивизуализация нервов роговицы