Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Engineering

Laser-inducerad Breakdown Spectroscopy: En ny metod för nanopartiklar s Kartläggning och kvantifiering i organvävnad

Published: June 18, 2014 doi: 10.3791/51353

Summary

Laser-inducerad nedbrytning spektroskopi utförs på tunn organ och tumörvävnad framgångsrikt upptäckt naturliga element och artificiellt injiceras gadolinium (Gd), utgivna från Gd-baserade nanopartiklar. Bilder av grundämnen nått en upplösning på 100 nm och kvantitativ sub-mM känslighet. Kompatibiliteten av installationen med vanlig optisk mikroskopi betonar dess potential att ge flera bilder av en samma biologisk vävnad.

Abstract

Emissionsspektroskopi av laser-inducerad plasma anbringades på elementaranalys av biologiska prover. Laser-inducerad nedbrytning spektroskopi (LIBS) utföras på tunna sektioner av gnagar vävnader: njurar och tumör tillåter detektion av oorganiska element såsom (i) Na, Ca, Cu, Mg, P och Fe, förekommer naturligt i kroppen och (ii) Si och Gd, detekteras efter injektionen av gadolinium baserade nanopartiklar. Djuren avlivades 1 till 24 h efter intravenös injektion av partiklar. En två-dimensionell avsökning av provet utfördes med användning av en motoriserad mikrometer 3D-scenen, tillät infraröd laserstråle utforskar ytan med en lateral upplösning mindre än 100 μ m. Kvantitativa kemiska bilder av Gd elementet inne i orgeln erhölls med sub-mM känslighet. LIBS erbjuder en enkel och robust metod för att studera fördelningen av oorganiska material, utan någon särskild labeling. Dessutom betonar kompatibilitet setup med vanlig optisk mikroskopi dess potential att ge flera bilder av samma biologiska vävnaden med olika typer av svar: elementärt, molekylära eller cellulära.

Introduction

Den breda utvecklingen av nanopartiklar för biologiska tillämpningar uppmanade parallell förbättring av analysmetoder för kvantifiering och bildbehandling i biologiska prover. Vanligtvis detektering och kartläggning av nanopartiklar i organen är tillverkade genom fluorescens eller konfokalmikroskopi. Tyvärr är dessa metoder kräver märkning av nanopartiklar av en nära infraröda färgämne som kan ändra biodistribution av nanopartiklar, särskilt för mycket små nanopartiklar på grund av dess hydrofoba egenskaper. Upptäckten av märkta nanopartiklar, och särskilt de mycket små nanopartiklar (storlek <10 nm), kan därmed störa deras biodistribution i hela kroppen skalan men även på vävnads-och cellnivå. Utvecklingen av nya apparater som kan upptäcka nanopartiklar utan märkning ger nya möjligheter för att studera deras beteende och kinetik. Dessutom, den roll som spårämnen som järn och koppar i hjärnan sjukdomar end neurodegenerativa sjukdomar som Alzheimers 1, Menkes 2,3 eller Wilson 4 tyder på att intresset för att studera och lokalisera dessa element i vävnader.

Olika tekniker har använts för att ge elementärt kartläggning eller mikroanalys av olika material. I sin översyn artikel publicerad i 2006, R. Lobinski et al. Gav en översikt av tillgängliga standardtekniker för elementär mikroanalys i biologisk miljö, en av de mest utmanande miljöer för analytiska vetenskaper 5. Elektron-mikrosond, som består av energidispersiv röntgenmikroanalys i ett transmissionselektronmikroskop, kan tillämpas på ett stort antal studier om elementet koncentration är tillräcklig (> 100-1000 ng / g). För att nå lägre detektionsgränser, har följande metoder använts:

  • jonstråle mikrosond med hjälp av partikel inducerad röntgenstrålning μ-PIXE (1-10 ng / g) 6
  • synchrotron strålning mikroanalys μ-SXRF (0,1-1 | ig / g) 7
  • sekundär jon masspektrometri SIMS (0,1 mikrogram / ​​g) 8
  • laser ablation induktivt kopplad masspektrometri LA-ICP-MS (ner till 0,01 mikrogram / ​​g) 9,10

De ovan nämnda tekniker ger mikrometer upplösning som visas i Tabell 1 som extraherats från Lobinski et al.

3D-rekonstruktion av seriella 2D undersökningar skulle också kunna föreslås för återuppbyggnaden av djupare vävnader 11. Men alla enheter och system kräver både kvalificerade yrkesmänniskor, måttlig till mycket dyr utrustning och långvariga experiment (vanligtvis mer än 4 tim för en 100 ìm x 100 ìm för μ-SXRF och 10 mm x 10 mm för LA-ICP-MS ) 12. Sammantaget dessa krav gör elementär mikroanalys mycket begränsande och oförenlig med konventionell optisk bildsystem,fluorescensmikroskopi eller olinjär mikroskopi. En annan punkt som vi kan nämna här är att den kvantitativa mätförmågan är fortfarande ganska begränsad och beror på tillgängligheten av matrisanpassade laboratoriestandarder. Den ytterligare utbredd användning av elementärt mikroanalys i industriprocesser, geologi, biologi och andra områden av ansökningar kommer att generera betydande konceptuella och tekniska genombrott.

Syftet med föreliggande manuskriptet är att föreslå lösningar för kvantitativ elementärt kartläggning (eller elementär mikroanalys) i biologisk vävnad med en bordsskiva instrumentering fullt kompatibel med konventionell optisk mikroskopi. Vår strategi bygger på laser-inducerad nedbrytning spektroskopi (LIBS-teknik). I LIBS är en laserpuls fokuserad på provet av intresse för att skapa nedbrytningen och gnista av materialet. Atom strålning som emitteras i plasman analyseras därefter av en spektrometer och det elemenTal koncentrationer kan hämtas med kalibreringsmätningar utförda i förväg 13,14. Fördelarna med LIBS innefattar känslighet (ng / g för nästan alla element), kompakthet, mycket grundläggande provberedning, avsaknad av kontakt med provet, omedelbar respons och exakt lokaliserat (mikro) ytanalys. Förblir emellertid tillämpningen av vävnad kemisk avbildning utmanande eftersom laser ablation av vävnad måste vara fint kontrollerad utföra kartor med hög rumslig upplösning tillsammans med känslighet i ug / g intervallet 15,16.

Med en sådan lösning, behövs inte adjunction av spårämnen eller märkningsmedel, vilket möjliggör detektion av oorganiska element direkt i deras naturliga miljö i biologiska vävnader. Den LIBS instrument som utvecklats i vårt laboratorium erbjuder en aktuell upplösning lägre än 100 nm med en beräknad känslighet för Gd under 35 mikrogram / ​​g, vilket motsvarar 0,1 mM 16, vilket gör det möjligtmappningen av stora prover (> 1 cm 2) inom 30 min. Dessutom underlättar hemlagad programvara förvärv och utnyttjande av data. Detta instrument används för att upptäcka, karta, och kvantifiera vävnadsdistributionen av gadolinium (Gd)-baserade nanopartiklar 17-18 i njurar och tumörprover från små djur, 1-24 tim efter intravenös injektion av partiklarna (storlek <5 nm) . Oorganiska element, som i sig ingår i en biologisk vävnad, såsom Fe, Ca, Na, och P, har också upptäckts och avbildas.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. Biologisk Provberedning

Alla de experiment som beskrivs i denna studie har godkänts av Animal Care och användning kommittén för CECCAPP (Lyon, Frankrike) (tillstånd # LYONSUD_2012_004), och experimenten utfördes under övervakning av behöriga personer (L. Sancey, DDPP tillstånd # 38 05 32).

  1. Tillsätt 1 ml H2O till 100 mikromol av gadolinium (Gd)-baserade nanopartiklar, vänta 15 minuter, och tillsätt 20 pl HEPES 50 mM, NaCl 1.325 M CaCl2 20 mM till 100 pl H2O och 80 pl av primärlösningen av Gd-baserade nanopartiklar för erhållande av en 200 | il lösning vid 40 mM färdiga att injicera (Stad: Lyon, på lab).
  2. Injicera 200 ^ Gd-baserade nanopartiklar lösningen intravenöst i sövda tumörbärande gnagare (Stad: Lyon Sud (Oullins), 15 km från labbet).
  3. 1-24 timmar efter injektion, offra mössen end Sätt biologiska prover i isopentan kyld med flytande kväve. Förvara proverna vid - 80 ° C (Stad: Lyon Sud (Oullins), 15 km från labbet).
  4. Skiva provet (Stad: oftast Grenoble, 100 km från labbet, jag ska försöka att ha en tillgång i Lyon Sud) i 100 nm-tjocka diabilder och sätta de biologiska diabilder på specifika plastskålar (Petri maträtt). Förvara vid -80 ° C.
    Anm: Plast rätter är i grunden ett mycket rent prov polymer. De används för att undvika interferens med inslag i vävnaden.

2. Provberedning för kalibrering

  1. Förbered vialer med ökande doser av Gd-baserade nanoparticle i vatten (0 nM, 100 nM, 500 nM, 1 pM, 5 pM, 10 pM, 50 pM, 100 pM, 500 pM, 1 mM och 5 mM).
  2. Sätt en 5 pl-droppe av varje lösning regelbundet åtskilda med 3 mm på petriskål.
  3. Torka vid rumstemperatur under 20 min.

3. LIBS Experiment

  1. Initiera LIBS Setup
    1. Laserinställningar. Efter inkoppling instrumenten, vänta 10-20 min för laserpulsenergi stabilisering och nedkylning av ICCD kameran till -20 ° C. Justera pulsenergi med dämparen.
      Anm: De optimala laserparametrar för kartläggning vävnader är 5 ns pulslängd, 1,064 nm våglängd och pulsenergi på ca 4 mJ. Lasern använder är en typisk Nd: YAG nanosekund laser.
    2. LIBS Inställningar. Ställ in laserfokuseringspositionen (med avseende på provets yta) för erhållande av den mindre kraterdiameter (cirka 50 ^ m eller mindre).
      Anmärkning: Detta motsvarar en laserpuls focalization 100 pm under provets yta.
    3. Spektrometer Inställningar. Använd Czerny-Turner spektrometer kombinerat med en 1.200 rader / mm galler och en hög tidsupplösning ICCD kamera. Styr alla dessa enheter med datorn. Ställ ingångsslits värde till 40 | im. Ställ spektralområdet reGarding det element som skall analyseras. Använd spektralområdet täcker 325-355 nm för detektion Gd med hög känslighet, samt Na, Cu och Ca. Ställ ICCD parametrarna med en fördröjning på 300 ns, en grind av 2 ^ sek, och en vinst på 200.
  2. Mapping Mätning
    1. Placera det biologiska provet på LIBS motoriserade provhållaren.
    2. Justera höjden på provet i enlighet med lasern fokuspositionen.
    3. Ta en högupplöst fotografi av provskiva.
    4. Ställ kartläggning modulen i LIBS förvärvet programvara för att utföra en karta med normalt 100 x 100 mätpunkter fördelade med en upplösning på ca 100 nm.
    5. Starta förvärvet. Från denna punkt automatisera allt; den rörliga sekvensen såväl som inspelningsspektrum och sparande. 40 minuter erfordras för en kartläggning av 10.000 punkter (ekvivalent med 1 cm 2 till 100 ^ m upplösning). Gruppera alla inspelade spektra i en och samma fil.
    6. När finished, ta ett andra fotografi av provskiva
  3. Kalibrering Mätning

Med samma försöksparametrar, mäta kalibreringsprov (för förberedelse detaljer, se avsnitt 2). Utför en karta eller spela in 25-spektra (erhållna från mätpunkter i den centrala delen av den droppe) i var och en av kalibrerings droppar.

4 LIBS Spectrum Analys:. Konstruera kemiska Images

  1. Spela in alla LIBS spektra från vävnaden kartläggning och ladda dem i analysen av LIBS programvaran. Dra ifrån baslinjen för varje spektrum och konstruera kemiska bilder med relativ intensitet skala med hjälp av en falsk färg.
    Anm: En algoritm hämtar specifika linjeintensitet, såsom Gd, Cu, Na eller Ca.
  2. Utför samma operation på spektra mätt från den kalibrerade prov för att möjliggöra beräkning av kalibreringskurvor (samband mellan intensitet och koncentration) och bygga aqvantitativa karta eller bild för Gd (eller annan del av intresse).
  3. Tillämpa lämpliga behandlingar för att de kemiska bilder, t.ex. interpolation eller utjämning. Spara intensitet eller koncentrations kartor i bildformat (bitmap).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Såsom visas i figur 1, den stråle av en Nd: YAG-laser i den fundamentala våglängden 1064 nm var inriktad vertikalt ned på vävnaden skiva genom en kvartslins med 50 mm brännvidd. Den pulsenergi var 4 mJ och repetitionsfrekvensen 10 Hz. För att undvika alstringen av plasma i luft, var laserstrålen fokuseras kring 100 ^ m under ytan av provet. Ingen luft plasma sågs i detta tillstånd. Under experimenten var provet förflyttas av en stegmotor för att generera en plasma i endast en position på provet (enda skott). En mikroskopisk observation av kratrarna som genereras på substratet visade en krater diameter mindre än 50 um. Den alstrade plasman avbildades med ett par lins på ingången hos en optisk fiber ansluten vid den andra änden till en Czerny-tuner spektrograf utrustad med ett gitter av 1200 linjer per mm (blazed vid 300 nm). En ICCD kamera monterades på utgången fokalplan spektrografatt registrera spektrum. Under mätningarna, är höjden på provets yta (med avseende på laser fokusläge) övervakas med hjälp av trigonometriska metod med ett snett infallande stråle från en låg effekt cw laserdiod på provets yta och en CCD-monitor kamera. Den ICCD utlöstes av laser Q-switch och 400 ns och 2 xsek sattes respektive för parametrar förseningen och gate. Under en mappades provet skiftas med en förskjutning på 100 ^ m efter varje laserskott. Ett spektrum registrerades för varje laser skott. Hemgjord mjukvara utvecklad i LabVIEW miljön kontrolleras hela utrustningen och tillåts utföra automatiserad sekvens för att skanna det intressanta området av vävnadsprovet med specifik lateral upplösning.

Exempel på enda skott-spektra registrerades på olika regioner av en njurvävnaden efter IV-injektion av Gd-baserade nanopartiklar visas i Figur 2. Nanopartiklarna syntetiserades som described i Mignot et al 17. I korthet är de nanopartiklar som består av en polysiloxan-matris, som håller DOTAGA-Gd 3 +-kelat på sin yta. De är utvecklade för att (i) multimodal avbildning eftersom de kan användas i MRI, kärn-avbilda och fluorescens avbildning, var för sig eller samtidigt, och (ii) terapeutisk funktion som strålningssensibiliserande (dvs. ökar lokalt effektivisera strålbehandling) 18. Spektralområdet används (286-320 nm) gör det möjligt att upptäcka olika element såsom Gd, Ca, Fe, Si och Al. Den blå spektrumet registrerades i de centrala delarna av njuren (förlängda märgen), den röda spektrumet motsvarade njurmembranet (kapsel) och den gröna spektrumet till det perifera området (cortex). Det är också värt att notera att Gd, Si, Al, Ca och Fe intensiteter är mycket varierande i olika regioner, vilket tyder på en stor heterogenitet av dessa element koncentrationer i vävnaden. I grund och botten Gd och Si var med i Gd-basd nanopartiklar, Fe var specifik för blodkärlen, Ca från det biologiska provet själv.

Vävnads slice prover analyserades plats genom punkt, flytta provet i X-och Y-positionen. Lateral upplösning var nära till 100 | im. En enda spektrum registrerades för varje position (enda skott mätning). Linje intensiteter extraherades från spektra med användning av en bakgrundssubtraktion. De kemiska bilderna konstruerades därefter från dessa intensiteter. Ett exempel visas i figur 3 för Gd, Si och Fe. Linjer som används för att bygga dessa kemiska bilderna visas i tabell 2. Analysen var korrelerad till den färgade fotografi av det biologiska provet före försöket för att förbättra lokaliseringen och kartläggning av de olika elementen. I njuren, var Gd och Si-signaler samlokaliserade, men denna samlokalisering inte passade med fördelningen av Fe, vilket tyder på en viss fördelning.

Siminande resultat erhölls med tumörprover. Ett exempel på en mätning på SQ20B tumörvävnad visas i fig 4. I detta fall är den kemiska karta av Gd, som visas med en falsk färgskala, varit överlagrad på den naturliga ljus bild. För denna mätning, har kvantitativ analys gjorts för att hämta den lokala gadolinium koncentration (se proceduren i protokollavsnittet). För detta experiment var nanopartiklarna administreras direkt in i tumören, som togs bort 1 h efter injektion och klippt för analysen. Såsom framgår av fig 4 har partiklarna spridda i vävnaden från insprutningspunkten i tumörens centrum till periferin. 1 h efter injektion, ungefär hälften av tumörvolymen innehöll några partiklar. En sådan kartläggning kan bidra till att ge information om den terapeutiska protokollet. För en optimal effekt av behandlingen, bör nanopartiklar diffundera inom hela tumören; efter 1 timme, endast half av tumören innehöll några partiklar, vilket tyder på att en längre diffusion tid skulle erfordras för en optimal spridning och sålunda effektiv behandling.

Tabell 1
Tabell 1. Huvudrumsligt upplösta analytiska tekniker för kemisk elementär bildbehandling. (Lobinski et al. 5). Klicka här för att se en större version av den här tabellen.

Figur 1
Figur 1. Schematisk presentation av den använda LIBS experimentuppställning. (Motto-Ros et al. 15).

: Keep-together.within-page = "alltid"> Figur 2
Figur 2. LIBS single-shot-spektra som erhållits i tre olika regioner i njurvävnad. Dessa regioner är medulla (centrala delen av njuren), kapseln i rött och cortex i grönt. Spektra har flyttats lodrätt för tydlighet.

Figur 3
Figur 3. LIBS elementär kartläggning av Gd, Si och Fe i ett segment av mus njure upprättats enligt de villkor som anges i texten. Skalan intensitet kemiska bilder uttrycks i en godtycklig enhet. Ett naturligt ljus fotografering visas också i den övre vänstra delen av figuren.

ontent "fo: keep-together.within-page =" alltid "> Tabell 2
Tabell 2. Spekt linjer som används för detektion av Gd, Si och Fe i en mus njure (atomlinjer är märkta I och joniska linjer är märkta II).

Figur 4
Figur 4. LIBS kvantitativ kartläggning av Gd insidan av en skiva av tumörvävnad. Den falska färgskalan går från 0,1 mM (grön) till 20 mM (violett).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Tillämpat på biologiskt prov, ger denna teknik för kemisk avbildning, dvs kartläggning och kvantifiering, Gd och Si från injicerade Gd-baserade nanopartiklar i olika organ. Från de viktigaste kritiska inställningar, är kontrollen av laser egenskaper (våglängd, puls energi, fokus och stabilitet) avgörande för en exakt och fin vävnad ablation (dvs. kartläggning upplösning) samt för känsligheten. Att arbeta på hög energi ger en bättre känslighet men tyvärr ger försämrad rumslig upplösning. Dessutom måste den typ av spektrometer används då kontrolleras noggrant. I grund och botten kommer en bredbands undersökning (med hjälp av till exempel en echelle spektrometer) tillåter ett stort urval av elementär art men med låg känslighet, när du använder en Czerny-Turner spektrometer (utrustad med en ICCD eller en PMT) gör det möjligt att upptäcka färre element men med mycket mer känslighet. Alla de valda inställningarna för den avkända våglängdsområde bör justeras till pYFTET av undersökningen.

När det biologiska provet självt, kan dess tjocklek och hårdhet även inverka på kvaliteten av spektrumet. Ett mycket tunt prov skulle vara helt sprayas och provstöd skulle bli attackerade även av lasern skott, medan ett alltför tjockt prov kan drabbas av dess i-homogenitet hos dess konstitution som kommer att ekade på in-homogenitet av mängden besprutas materia (förekomst av stora fartyg etc.). Från elementar studie, kan valet av bäraren förutses; till exempel om den undersökta elementet är Si, provet ska lämnas in på ren plast utan glas bör undvika eftersom det innehåller stora mängder av Si. På samma sätt kan provet vara förberedd och fast i särskilda villkor för att förhindra någon komponent i fixativ förorenar nivån på den studerade elementet.

Denna teknik kan vara mycket användbar för analys av pre-kliniska prover. LIBS could tillåter upptäckt av onormala metalliska element såsom Fe och Cu, speciellt i hjärnprover. En särskild begränsning med Fe bör vara det höga innehållet av Fe i hemoglobin; provet förberett noga och bedömningen av en kalibreringsanalys är obligatorisk. Inom området för bioteknik som tillämpas för biologi eller medicin, kunde LIBS möjliggöra detektion av vilken som helst förening eller partikel som innehåller ett visst element såsom Au, Gd, Cu, etc.

I bänkbaserade instrument är helt kompatibel med standarden optisk mikroskopi, som visar sin stora potential användning i biologi och medicin som ett verktyg för kompletterande observation av spårmetallelement. Denna typ av elementär bildbehandling, kombinerar hög lateral upplösning (<50 pm) med låga detektionsgränser (i storleksordningen mg / kg), innebär generellt hög nivå av nödvändig utrustning, t.ex. synkrotronstrålning mikroanalys (SXRF) eller laser ablation induktivt kopplad masspektrometriskMetry (LA-ICP-MS), vilket gör den mycket restriktiva och oförenligt med kommersiellt tillgängliga mikroskopiska bildsystem. Den LIBS instrumentering är inte särskilt dyrt, beroende på upplösning och känslighet krävs (pris mellan 100 och 200 k €). För närvarande en 1 cm 2 prov kan analyseras inom 30-40 min; detta förvärv tid kanske inte förändras efter tillsats av andra mikroskopiska tekniker såsom fluorescens detektion och färgade avbildning av provet. Strömmen 100 um rumsliga upplösningen redan visar effektiviteten för kartläggning av biologiska vävnader. Emellertid skulle denna upplösning förbättras kraftigt genom användning av ett optiskt mikroskop i stället för en enkel lins för att fokusera ablation laser puls. Mikrometer upplösningen teoretiskt kan nås, även om känsligheten kommer att sjunka, eftersom mindre material kommer att vara borttagen. Att öka upplösningen till 10 um skulle möjliggöra en exakt lokalisering av nanopartiklar som skall iakttas på cellnivå.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Författarna har ingenting att lämna ut.

Acknowledgments

Författarna erkänner tacksamt ekonomiskt stöd från Labex-Imust.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Laser nanosecond Nd:YAG Quantel Brillant 5 nsec pulse width, wavelength 1,064 nm
Spectrometer Andor Technology Shamrock 303 with 1,200 lines/mm blazed at 300 nm grating
Detector ICCD Andor Technology Istar 2 nsec temporal resolution
LIBS Unit ILM Homemade Instrumentation
Gd-based nanoparticles Nano-H particles
HEPES Sigma-Aldrich H4034 for particle's dilution
CaCl2 Sigma-Aldrich 21108 for particle's dilution
NaCl Sigma-Aldrich S5886 for particle's dilution
Mice Charles River depending of animal breeding
Isoflurane Coveto / Virbac for anaesthesia - Isofluranum
Isopentane Sigma-Aldrich 59060 to froze the sample  slowly
Liquid nitrogen Air Liquide to cool down the isopentane
Cryostat Leica CM-3050S to slide the samples
Petri dishes Dutscher 353004 to stick the sample

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Smith, M. A., Harris, P. L., Sayre, L. M., Perry, G. Iron accumulation in Alzheimer disease is a source of redox-generated free radicals. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 94, 9866-9868 (1997).
  2. Wang, Y., Zhu, S., Weisman, G. A., Gitlin, J. D., Petris, M. J. Conditional knockout of the Menkes disease copper transporter demonstrates its critical role in embryogenesis. PloS one. 7, (2012).
  3. Reske-Nielson, E., Lou, H. O., Andersen, P., Vagn-Hansen, P. Brain-copper concentration in Menkes' disease. Lancet. 1, 613 (1973).
  4. Hayashi, H., et al. Various copper and iron overload patterns in the livers of patients with Wilson disease and idiopathic copper toxicosis. Medical molecular morphology. 46, (2013).
  5. Lobinski, R., Moulin, C., Ortega, R. Imaging and speciation of trace elements in biological environment. Biochimie. 88, 1591-1604 (2006).
  6. Devès, G., Bouhacina, T., Ortega, R. STIM mass measurements for quantitative trace element analysis within biological samples and validation using AFM thickness measurements. Spectrochimica Acta B. 59, 1733-1738 (2004).
  7. Twining, B. S., et al. Quantifying trace elements in individual aquatic protist cells with a synchrotron X-ray fluorescence microprobe. Analytical chemistry. 75, 3806-3816 (2003).
  8. Guerquin-Kern, J. L., Wu, T. D., Quintana, C., Croisy, A. Progress in analytical imaging of the cell by dynamic secondary ion mass spectrometry (SIMS microscopy). Biochimica et biophysica acta. 1724, 228-238 (2005).
  9. Binet, M. R., Ma, R., McLeod, C. W., Poole, R. K. Detection and characterization of zinc- and cadmium-binding proteins in Escherichia coli by gel electrophoresis and laser ablation-inductively coupled plasma-mass spectrometry. Analytical biochemistry. 318, 30-38 (2003).
  10. Becker, J., Gorbunoff, A., Zoriy, M., Izmer, A., Kayser, M. Evidence of near-field laser ablation inductively coupled plasma mass spectrometry (NF-LA-ICP-MS) at nanometre scale for elemental and isotopic analysis on gels and biological samples. J. Anal. Atom. Spectrom. 21, 19-25 (2006).
  11. Seeley, E. H., Caprioli, R. M. 3D imaging by mass spectrometry: a new frontier. Analytical chemistry. 84, 2105-2110 (2012).
  12. Pornwilard, M. -M., Weiskirchen, R., Gassler, N., Bosserhoff, A. K., Becker, J. S. Novel bioimaging techniques of metals by laser ablation inductively coupled plasma mass spectrometry for diagnosis of fibrotic and cirrhotic liver disorders. PloS one. 8, (2013).
  13. Cremers, D. A., Radziemski, L. J. Handbook of laser-induced breakdown spectroscopy. , Wiley. (2006).
  14. Miziolek, A. W., Palleschi, V. Laser-Induced Breakdown Spectroscopy: Fundamentals and Applications. , (2006).
  15. Motto-Ros, V., et al. Mapping nanoparticles injected into a biological tissue using laser-induced breakdown spectroscopy. Spectrochimica Acta Part B. , (2013).
  16. Motto-Ros, V., et al. Mapping of native inorganic elements and injected nanoparticles in a biological organ with laser-induced plasma. Applied Physics Letters. 101, (2012).
  17. Mignot, A., et al. A top-down synthesis route to ultrasmall multifunctional Gd-based silica nanoparticles for theranostic applications. Chemistry. 19, 6122-6136 (2013).
  18. Lux, F., et al. Ultrasmall rigid particles as multimodal probes for medical applications. Angew Chem Int Ed Engl. 50, 12299-12303 (2011).

Tags

Fysik mikroteknologi nanoteknik vävnader diagnos oorganisk kemi organisk kemi fysikalisk kemi Plasmafysik laser-inducerad nedbrytning spektroskopi nanopartiklar elementärt kartläggning kemiska bilder av organvävnad kvantifiering biomedicinsk mätning laser-inducerad plasma spectrochemical analys vävnadskartläggning
Laser-inducerad Breakdown Spectroscopy: En ny metod för nanopartiklar s Kartläggning och kvantifiering i organvävnad
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Sancey, L., Motto-Ros, V., Kotb, S., More

Sancey, L., Motto-Ros, V., Kotb, S., Wang, X., Lux, F., Panczer, G., Yu, J., Tillement, O. Laser-induced Breakdown Spectroscopy: A New Approach for Nanoparticle's Mapping and Quantification in Organ Tissue. J. Vis. Exp. (88), e51353, doi:10.3791/51353 (2014).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter