Nanomateriale indpakning til forbedret billeddannelse af væv

Forskere ved Tokai University beskriver i Avancerede materialer hvordan indpakning af biologisk væv i et nanoark af et bestemt organisk materiale resulterer i mikroskopibilleder af høj kvalitet. Påføring af indpakningen forhindrer prøven i at tørre ud, og dermed fra at krympe, muliggør længere billedoptagelsestider.

For fuldt ud at forstå, hvordan biologiske celler fungerer, det er vigtigt at kunne visualisere dem i deres omgivelser, på lang nok tidsskala og med høj nok opløsning. Imidlertid, typiske opstillinger til undersøgelse af en biologisk vævsprøve ved hjælp af optisk mikroskopi forhindrer ikke prøven i at tørre ud, få det til at krympe under observation, resulterer i slørede billeder. Men nu, et team af forskere ledet af Yosuke Okamura fra Tokai University, har opdaget, hvordan man kan overvinde dette problem:Indpakning af prøven i et fluorpolymer nanoark bevarer dens vandindhold, og arkets stærke vedhæftning gør det muligt at montere.

Forskerne, som blev inspireret af brugen af ​​plastik madfolie, undersøgte indpakningsegenskaberne af en fluorholdig polymer kendt som CYTOP, et stift, men strækbart og meget optisk gennemsigtigt materiale. De bekræftede først, at på grund af dets høje vandafvisende evne, et nanoark af CYTOP flyder på vandet, selv efter tilsætning af et overfladeaktivt middel. Scanning-elektron-mikroskopi-observationer afslørede, at nanoarket er fladt og fri for revner eller rynker.

Som en første test af CYTOP som indpakningsmateriale til biologisk væv, forskerne coated en cylindrisk formet alginat-hydrogel - et let formbart biomateriale - prøve i et CYTOP nanoark, og overvågede udviklingen af ​​dets vandindhold. De fandt ud af, at efter 24 timer, 60 % af det oprindelige vandindhold var stadig til stede. (En lignende prøve efterladt uindpakket i luft blev fuldstændig dehydreret efter ca. 10 timer.) Ved at eksperimentere med forskellige tykkelser, forskerne opdagede, at nanoarkets vandtilbageholdelsesevne øges proportionalt med dets tykkelse. De konkluderede, at et 133 nm tykt ark giver tilstrækkelig overfladeadhæsion (nødvendigt for at fiksere prøven) og vandretention.

Forskerne udførte derefter eksperimenter med en egentlig biologisk prøve:1 mm tykke hjerneskiver fra mus, udviser øget ekspression af gult fluorescerende protein til visualiseringsformål. Uden at påføre en CYTOP-indpakning, fordampning af det indlejrede vand forårsagede lokale, uensartet prøvesvind, fører til et sløret billede. Ved at pakke hjerneskiverne ind i et CYTOP nanoark, imidlertid, billeder med en høj rumlig opløsning kunne opnås ved at scanne et stort område (mere end 750 µm x 750 µm) over lang tid (ca. 2 timer).

Forskerne bemærkede, imidlertid, at der for observationer over længere tidsrum vil forekomme svind. Denne effekt kan kompenseres ved at indlejre prøven med agarose, et geldannende materiale, tilvejebringelse af en stabilitetsmatrix - en teknik, der allerede bruges til montering af biologiske væv til mikroskopiobservationer. Okamura og kollegers indpakningsteknik er stadig på et tidligt stadie, men, som forskerne påpeger, det "etablerer og verificerer overlegenheden af ​​nanosheet-indpakningsbeslag til vævsbilleddannelse."