Düzlemsel Örnekleri Manyetik tanecikler Görüntüleme Manyetik algılama Tarayıcı Karıştırma frekansı
9 Haziran 2016
Düzlemsel örneklerinde manyetik parçacıkların görüntülenmesi için bir tarayıcı manyetik algılama tekniği karıştırma düzlemsel frekansı kullanılarak geliştirilmiştir. parçacıkların doğrusal olmayan nonhysteretic mıknatıslanma manyetik modülasyon ürünleri tepkisi iki frekans uyarım üzerine kaydedilir. İnce biyolojik örneklerin 2D görüntüleri çekmek için kullanılabilir.
Bu prosedürün genel amacı, nanomanyetik parçacıklar içeren ince biyolojik numuneleri analiz etmek için iki boyutlu karışık manyetik algılama taramaları kullanmaktır. Bu yöntem, biyokimya ve tıbbi teşhis alanında, nanomanyetik parçacıkların tesviye bileşiği olarak kullanıldığı doku kesitlerinin analizi gibi temel soruların yanıtlanmasına yardımcı olabilir. Bu tekniğin temel avantajı, nanomanyetik parçacık dağılımının buluşmasına izin vermesidir.
Prosedürün kanıtı, laboratuvarımdan üç araştırmacı olan Eul-Gyoon Lim, Jae-chan Jeong ve Jiho Chang olacak. p-FMMD ölçüm kafası metin protokollerine uygun olarak tasarlanmalıdır. Tüm kablolama ve sarma özellikleri hakkında ayrıntılar verilmiştir.
Montaj ve kurulum metin protokolünde detaylandırılmıştır. Bu, yüksek frekans dengesinin ve indüklenen voltajın ayarlanmasını içerir. Daha sonra, uyarma bölümünü, düşük ve yüksek frekanslı sürücü bölümlerini ve FMMD'nin algılama bölümünü içeren ölçüm elektroniği kurulur.
Bunu takiben, ön amplifikatör, birinci demodülatör, filtrelemeli ara amplifikatör, ikinci demodülatör ve filtrelemeli son amplifikatörün tümü kurulur. Son olarak, 2D tarayıcı monte edilir ve bir bilgisayar kontrolü ile arayüzlenir. Bu prosedür için, 50 nanometre ve 100 nanometre çapında manyetit parçacıklarına ve 1 mikron çapında maghemit parçacıklarına sahip olun.
Parçacık stok çözeltilerini suda yıkayın ve parçacıkları bir mıknatıs kullanarak toplayın. Suyu atın ve her birini iki kez daha yıkayın. Daha sonra, parçacıkları damıtılmış su kullanarak mililitre çözeltiler başına 25 miligram halinde seyreltin.
100 nanometre parçacık çözeltisinden, mililitre başına beş, bir, 0.2 ve 0.04 miligram konsantrasyonlar için beş katlı bir seyreltme serisi yapın. Ardından, bir biyopsi zımbası kullanarak emici kurutma kağıdı parçalarını delin. Ardından, kağıt zımbalarını farklı 100 nanometre parçacık çözeltilerinde 30 saniye bekletin.
Islatıldıktan sonra, kağıt zımbaların kurumasına izin verin. Ardından, iki x 18 milimetre boyutlarında kesilmiş nitroselüloz parçaları hazırlayın. Bir parça nitroselülozu seyreltilmemiş bir mikron çapında parçacık çözeltisinde 10 ila 15 saniye bekletin ve ısıtılmamış hava kullanarak kurutun.
Diğer nitroselüloz parçasını, bir konsantrasyon gradyanı oluşturmak için farklı konsantrasyonlarda iki çözeltiye batırın ve diğeri gibi kurutun. Son olarak, kılcal hareket kullanarak, 30 mikrolitre seyreltilmemiş 50 nanometre çapında parçacık çözeltisi içeren bir kılcal tüp yükleyin. Daha sonra, aynı parçacıkların 20 kez seyreltilmiş 10 mikrolitrelik ikinci bir kılcal damar yükleyin.
Tarama yönü, iki düzlemsel boyuttan daha kısa olmalıdır. Palet üzerindeki cetvel işaretlerini kullanarak başlangıç noktasını ve tarama uzunluğunu ayarlayın. Bu değerleri tarama yazılımına girin, ardından tarama ofsetini ulaşılabilir uzamsal çözünürlükten biraz daha küçük olacak şekilde ayarlayın.
Ardından, düşük geçişli filtreleme nedeniyle meydana gelen sinyal azalmasını dikkate alarak tarama hızını ayarlayın. Saniyede bir ile yedi milimetre arasında bir değer kullanın. Şimdi, adım mesafesini ayarlayın.
Toplam tarama süresi, metin protokolünde sağlanan bir formül kullanılarak hesaplanır. Taramadan önce numuneyi yapışkan bantla sabitleyin. Tarama için, hareket kontrol programı için bir NVD dosyası oluşturun.
PMC hareket kontrol programını açın ve NVD dosyasını yükleyin. Mekanik başlangıç noktalarını ayarlamak için Ana Ekran düğmesine basın. Hareket kontrol programını kapatın ve tarayıcı programına geri dönün.
Ardından, taramaları yürütün. Bu taramalar için, sinyal yoğunluğu manyetik boncukların konsantrasyonunun bir fonksiyonu olarak analiz edildi ve tarama hızı dakikada 10 milimetre idi. Boncuk konsantrasyonu ile sinyal arasında güçlü bir korelasyon bulundu.
Tarama aşamasının hızı ile sinyal yoğunluğu arasındaki ilişki, manyetik boncuklarla ıslatılmış kağıt topaklar kullanılarak kontrol edildi. Daha düşük tarama hızlarında daha yüksek sinyaller elde edildi. P-FMMD taramasının nitroselüloz membran numunesinin optik görüntüsü ile karşılaştırılması, p-FMMD'nin bir MPI tarayıcısı olarak faydasını açıkça gösterdi.
Taramanın genişliği, esas olarak ölçüm kafasının hassasiyet profilinden kaynaklanmaktadır. Benzer şekilde, farklı manyetik parçacık konsantrasyonları ile dolu iki kılcal damar p-FMMD ile fotoğraflandı ve tarandı. Açıkçası, 20 faktörü ile farklılık gösteren konsantrasyonlar kolayca ayırt edilebilir.
Bu videoyu izledikten sonra, nanomanyetik parçacıklar içeren 10 numunenin FMMD tekniği ile nasıl analiz edileceğini iyi anlamış olmalısınız. Bir kez ustalaştıktan sonra, bu teknik düzgün bir şekilde yapılırsa yaklaşık bir saat içinde yapılabilir. Geliştirilmesinden sonra, bu teknik, biyokimya ve tıbbi teşhis alanındaki araştırmacıların, organ sistemindeki spesifik antikorları daha çok alıntılayan nanomanyetik parçacıkların dağılımını keşfetmesinin yolunu açtı.
Tam transkripti görüntüleyin ve binlerce bilimsel videoya erişin
Genel Bakış
Bu makale, düzlemsel frekans karıştırmalı manyetik tespit kullanan yeni bir tarayıcı aracılığıyla ince biyolojik örneklerin görüntülenmesi için bir yöntem sunmaktadır. Bu teknik, nanomanyetik partiküllerin manyetik intermodülasyon tepkisini yakalayarak 2D görüntülerin oluşturulmasını sağlar.
Temel Çalışma Bileşenleri
Bilim Alanı
- Biyokimya
- Tıbbi Tanı
- Manyetik Görüntüleme Teknikleri
Arka Plan
- Nanomanyetik partiküller, doku analizlerinde seviyeleme bileşikleri olarak kullanılabilir.
- Partikül dağılımının anlaşılması, çeşitli uygulamalar için kritik öneme sahiptir.
- Bu yöntem, invaziv olmayan bir görüntüleme tekniği sunar.
- Önceki yöntemler, bu partiküllerin dağılımını etkili bir şekilde yakalayamayabilir.
Çalışmanın Amacı
- Nanomanyetik parçacıklar içeren ince biyolojik örnekleri analiz etmek.
- Biyokimya ve tıbbi tanıdaki görüntüleme tekniklerini geliştirmek.
- Planar frekans karıştırmalı manyetik tespit yönteminin etkinliğini göstermek.
Kullanılan Yöntemler
- İki boyutlu karma manyetik tespit taramaları.
- Belirlenen protokollere göre tasarlanmış bir p-FMMD ölçüm başlığının kullanımı.
- Hassas ölçümler için detaylı kablolama ve sarma spesifikasyonları.
- Araştırmacılar Eul-Gyoon Lim, Jae-chan Jeong ve Jiho Chang tarafından gerçekleştirilen gösterim.
Temel Sonuçlar
- Yöntem, ince biyolojik örneklerin 2D görüntülerini başarıyla yakalar.
- Nanomanyetik partikül dağılımının analizinde etkinlik gösterilmiştir.
- Doku kesit analizine yeni bir yaklaşım sunar.
- Biyokimya ve tanılamanın çeşitli alanlarında potansiyel uygulamaları bulunmaktadır.
Sonuçlar
- Planar frekans karıştırmalı manyetik tespit tekniği, görüntüleme için etkilidir.
- Bu yöntem, nanomanyetik partikül davranışına dair anlayışı geliştirir.
- Tıbbi tanı araştırmaları için yeni yollar açar.
Sıkça Sorulan Sorular
Yönetici Endüstriyel Uygunluğu
Bu düzlemsel frekans karıştırmalı manyetik tespit (p-FMMD) tarayıcısı, ince biyolojik örneklerdeki nanomanyetik partikül dağılımının non-invaziv 2D görüntülemesini sağlayarak erken keşif aşamasındaki hedef doğrulamayı ve analiz geliştirmeyi destekler. Tüm örneğin mıknatıslanmasını gerektirmeden süperparamanyetik partiküllerden gelen intermodülasyon sinyallerini yakalayarak, mekanistik çalışmalarda öngörü güvenini artıran ve biyolojik risk azaltma sürelerini kısaltan kantitatif uzaysal veriler sunar. Bu yöntem, özellikle manyetik etiketlerin kesin lokalizasyonunun öncü bileşik belirleme süreçlerinde karar verme aşamalarını etkilediği doku kesitlerinin ve tanısal örneklerin analizi için uygundur.
Biyofarma Ar-Ge'sinde Stratejik Uygulamalar
Erken Keşif ve Hedef Doğrulama
- Bilimsel Değer: Nanomanyetik partikül dağılımını, doku kesitlerindeki hedef etkileşiminin veya biyobelirteç varlığının bir göstergesi olarak haritalandırarak terapötik hipotezlerin sorgulanmasına olanak tanır.
- Operasyonel Değer: Yolak aktivasyon modellerini netleştiren ve hastalıkla ilişkili sistemlerde fonksiyonel hedef doğrulamasını destekleyen etiket tabanlı mekansal okumalar sağlar.
- Öngörücü Değer: Hedef modülasyon analizlerine olan güveni artıran ve hedef-güven metriklerine dayalı portföy elemelerine yardımcı olan kantitatif görüntüleme çıktıları üretir.
Tarama ve Analiz Geliştirme
- Analiz Hazırlığı: Partikül yüklü örneklerden standardize edilmiş, tekrarlanabilir 2D sinyal haritaları üreterek, nanomanyetik raporlayıcı sistemlere karşı güvenilir bileşik taramasına olanak tanır.
- Kantitatif Çıktı: Partikül konsantrasyonu ile korele olan intermodülasyon ürün genliklerini ölçerek, doz-yanıt analizlerini ve tarama kampanyalarındaki hit doğrulamalarını destekler.
- Platform Ölçeklenebilirliği: Yalnızca tarama aralığı ve destek geometrisi ile sınırlı olan örnek boyutlarına uyum sağlayarak, birden fazla analiz formatı ve model sistemi genelinde yeniden kullanıma imkan verir.
Translasyonel ve Preklinik Araştırmalar
- Translasyonel Süreklilik: Doku kesitlerinden tüm organ eksplantlarına kadar tutarlı partikül dağılım verileri sağlayarak, keşif ve preklinik iş akışları arasında köprü kurar.
- Biyobelirteç Hizalaması: Nanomanyetik partiküller hedef spesifik ligandlarla konjuge edildiğinde, görüntüleme sinyali ile hedef ekspresyonu arasında korelasyon sağlanmasına imkan tanıyarak translasyonel biyobelirteç validasyonunu destekler.
- Risk Ayarlı İlerleme: Ex vivo hastalık modellerinde hedef etkileşiminin uzaysal validasyonunu sunarak, öncü bileşik optimizasyonundaki mekanistik belirsizliği azaltır.
Hat ve İş Akışı Entegrasyonu
p-FMMD yöntemi, erken hedef doğrulamasından öncü bileşik tanımlamaya ve preklinik değerlendirmeye kadar uzanan keşif sürekliliğine uyum sağlayarak, iş akışı aşamaları boyunca nanomanyetik partikül dağılımını izlemek için yeniden kullanılabilir bir görüntüleme kapasitesi sunar.
- Keşif Biyolojisi: Manyetik etiketlerin biyolojik örneklerde nerede biriktiğini görselleştirerek hipotez testlerini ve yolak netleştirmelerini destekler, hedef mekanizma çalışmalarındaki belirsizliği azaltır.
- Tarama: Bileşiklerin partikül dağılımı veya hedef bağlanması üzerindeki etkilerinin karşılaştırılmasına olanak tanıyan nicelenebilir sinyal çıktıları aracılığıyla analiz standardizasyonunu sağlar.
- Analitik: Ekiplerin koşulları karşılaştırmasına ve hedef modülasyon etkinliğini değerlendirmesine yardımcı olan uzamsal yoğunluk ölçümleri ve konsantrasyona bağlı okumalar sunar.
- Translasyonel Araştırma: Eksplante edilen dokularda veya organ kesitlerinde nanopartikül tabanlı problar değerlendirilirken görüntüleme sürekliliği sağlayarak preklinik doğrulamaya bağlantı kurar.
- Kurumsal Yeniden Kullanım: Birden fazla projeye uygulanabilen bir platform teknolojisi olarak işlev görür; yeni hedeflere veya hastalık modellerine uygulandığında yeniden doğrulama ihtiyacını azaltır.
Operasyonel ve Kurumsal Etki
- Bilimsel Değer: Nanopartikül dağılımının doğrudan uzamsal görselleştirmesi aracılığıyla mekanistik belirsizliği azaltarak, hedef doğrulamadaki öngörü güvenilirliğini artırır.
- Operasyonel Değer: Denemeler arasında tutarlı intermodülasyon sinyalleri sağlayan sabit eksitasyon frekansları ve demodülasyon protokolleri ile tekrarlanabilirliği ve standardizasyonu sağlar.
- Stratejik Değer: Hedef etkileşimi görüntülemesine dayalı erken "devam/tamam" kararlarına olanak tanıyarak, yanlış pozitif öncü bileşiklere yapılan yatırımı azaltır ve sermaye verimliliğini artırır.
- Portföy Etkisi: Öncü bileşik belirleme süreçlerindeki ilerleme kararlarını bilgilendiren uzamsal veriler sağlayarak, riske göre ayarlanmış önceliklendirmeyi destekler.
Uygulama Hususları
- Kablolama ve bobinleme spesifikasyonlarında ayrıntılı olarak belirtildiği üzere; manyetik partikül yönetimi, sinyal demodülasyonu ve 2D tarama cihaz kurulumu konularında uzmanlık gerektirir.
- Frekansa özel uyarma kaynaklarına (77 kHz ve 61 Hz) ve toplam frekans intermodülasyon ürünlerini izole edebilen hassas deteksiyon elektroniklerine erişime bağlıdır.
- Sinyal tutarlılığını sağlamak için partikül seyreltme, substratlar üzerine immobilizasyon (örneğin, nitroselüloz, blot kağıdı) ve kurutma prosedürlerini içeren numune hazırlama protokollerinin standartlaştırılmasını gerektirir.
- Uzamsal çözünürlük numune yüksekliği ile kısıtlandığından (mevcut kurulumda 2 mm ile sınırlıdır), farklı numune kalınlıklarına yönelik adaptasyon değerlendirmelerini içerir.
- Tarama hızı ile sinyal şiddeti arasındaki ödünleşimler ve ölçüm başlığı hassasiyet profilinin görüntü genişliği üzerindeki etkisi gibi pratik sınırlamaları kapsar.
