Исследование Университета Канадзавы: исследователи определяют протокол изготовления нанопипеток для визуализации клеток с высоким разрешением

Новости предоставлены

22 августа 2023 г., 4:03 по восточному времени

Поделиться этой статьей

КАНАЗАВА, Япония, 22 августа 2023 г. /PRNewswire/ -- Исследователи из Университета Канадзавы рассказывают в журнале «Аналитическая химия», как производить нанопипетки, которые надежно обеспечивают изображения живых клеток, полученные с помощью сканирующей ионной проводимости микроскопии наномасштабного разрешения.

Наномасштабное представление живых клеток может дать ценную информацию о структуре и функциях клеток. За прошедшие годы были задействованы различные методы микроскопии, позволяющие получить представление о биологических образцах на наноуровне, но все они имели свои ограничения и проблемы. Хотя сканирующая ионно-проводниковая микроскопия (SICM) продемонстрировала способность отображать живые биологические образцы в растворе с наноразмерным разрешением, этому препятствуют проблемы с надежным производством нанопипеток с оптимальной геометрией для этой работы. Теперь исследователи под руководством Ясуфуми Такахаши из Nano LSI Университета Канадзавы и Университета Нагои разработали протокол для воспроизводимого изготовления нанопипеток с предпочтительной геометрией для получения высококачественных изображений. В сканирующей микроскопии ионной проводимости (SICM) используется нанопипетка для контроля расстояния нанопипетка-образцы, используя ионный ток в качестве сигнала обратной связи. Форма нанопипетки существенно влияет на производительность устройства. Например, широкая апертура ограничивает возможное разрешение, длинный шунт может привести к эффектам выпрямления, которые искажают измерения ионного тока, а если стекло нанопипетки слишком толстое, оно может деформировать образец до того, как близость апертуры достигнет точка, необходимая для топографического картирования постоянного ионного тока. В результате идеальная нанопипетка имеет короткий шунт, небольшую апертуру и тонкие стеклянные стенки.

Стандартная процедура изготовления нанопипетки — вытягивание капиллярной трубки с помощью лазерного съемника, который нагревает капиллярную трубку, с которой он манипулирует. Затем капилляр сужается там, где он удлиняется, пока наконец не разделится на две отдельные части. Хотя кварц позволяет немного лучше контролировать процесс придания капиллярной трубке необходимой формы, он гидрофобен, что усложняет фактическое заполнение нанопипетки водным раствором, необходимым для ионного тока. По этой причине исследователи разработали протокол, с помощью которого они могли получать нанопипетки из капилляров боросиликатного стекла с необходимым контролем и воспроизводимостью.

Такахаши и его сотрудники отметили, что в идеале исходный капилляр должен иметь толстые стенки и узкий внутренний диаметр, однако получить капиллярные трубки, соответствующие этим требованиям, от коммерческих поставщиков непросто. Вместо этого они предварительно нагревают капилляр в течение 5 с, не вытягивая его, что приводит к утолщению стеклянных стенок и уменьшению внутреннего диаметра. Они также оптимизировали параметры вытягивания трубки, такие как скорость.

Исследователи продемонстрировали эффективность произведенных ими нанопипеток, визуализируя клетку, претерпевающую своего рода эндоцитоз, при котором она поглощает и поглощает некоторый внешний материал. Им удалось визуализировать микроворсинки – выпячивания клеточной мембраны – на поверхности клетки, образующиеся эндоцитарные ямки и образование колпачка, закрывающего ямку. Ранее попытки изображения образования шапки сдерживались ограничениями пространственного разрешения.

Исследователям даже удалось различить внеклеточные везикулы размером всего 189 нм, высвободившиеся в процессе. Как они отмечают в своем отчете, появляется все больше доказательств того, что эти внеклеточные везикулы играют важную роль в коммуникации между клетками и гомеостазе, при этом диагностические и терапевтические применения сосредоточены, в частности, на более мелких внеклеточных везикулах размером от 40 до 150 нм. В своем отчете исследователи заключают: «Мы предполагаем, что этот протокол поможет воспроизводимо изготавливать боросиликатные нанопипетки для топографического картирования высокого разрешения с использованием SICM».

Блог