Imaging of Live Cells in Water Using an Agilent 620 FTIR Microscope and an Agilent Cary 670 FTIR System Equipped with Standard Thermal Source

Aplikace | 2016 | Agilent TechnologiesInstrumentace
FTIR Spektroskopie, Mikroskopie
Zaměření
Klinická analýza
Výrobce
Agilent Technologies

Význam tématu


FTIR chemické zobrazování živých buněk v prostředí vody umožňuje neinvazivní sledování buněčných procesů s mikroskopickým rozlišením a současnou chemickou identifikací makromolekulárních komponent. Tato metoda odstraňuje nutnost použít drahé a omezeně dostupné synchrotronní zdroje infračerveného záření a otevírá cestu k běžnému laboratornímu využití ve výzkumu života, farmakologii či kvalitativní a kvantitativní analýze biologických vzorků.

Cíle a přehled studie / článku


Cílem studie bylo demonstrovat možnost reálného času FTIR zobrazování živých mikroskopických řasových buněk Micrasteris hardyi v kapalném vodném prostředí pomocí kompaktního benchtop FTIR systému vybaveného standardním tepelným zdrojem. Autoři prezentují konfiguraci přístrojů, metodiku měření a ukazují spektrální i obrazová data dokumentující chemickou složku buněčných struktur.

Použitá metodika a instrumentace


Pro měření byla použita soustava Agilent Cary 670 FTIR spektrometru spojená s Agilent Cary 620 FTIR zobrazovacím mikroskopem. Optická soustava využívá dvojici 15× objektivů s numerickou aperturou 0,62 a pracovní vzdáleností 21 mm. Snímání probíhá v transmisním režimu s výslednou velikostí pixelu ~1,1 µm. Detekční pole tvoří FPA detektor 64 × 64 elementů, spektrální rozlišení bylo nastaveno na 8 cm⁻¹ s akumulací 256 skenů na dílek. Pro rozšíření zobrazované oblasti byl složen 3 × 3 dlaždicový obraz o rozměru 210 × 210 µm za dobu přibližně 1 hodiny. Vzorek tvoří buňky umístěné v kapalném transmisním buněčném systému sestávajícím ze dvou CaF₂ oken oddělených 7 µm tlustým teflonovým distančním rámečkem.

Hlavní výsledky a diskuse


Spektrální data ukazují jasně přiřaditelné absorpční pásy typické pro proteiny (1650–1600 cm⁻¹), lipidy (esterový karbonyl ~1713 cm⁻¹), C–H skupiny (~2928 cm⁻¹) i sacharidy (~1180–1000 cm⁻¹). Matematickou eliminací signálu vodného pozadí bylo zachováno spektrum vnitřních komponent buňky. Chemoobrazovací mapy přiřazují intenzitu signálu jednotlivým makrosložkám:
  • lipidy: domény inkluzí odpovídající těžším akumulacím tuku
  • proteiny: distribuce proteinových struktur ve světelném poli buněk
  • C–H signál: celkový uhlovodíkový profil membrán a cytoplazmy
Kompozitní RGB mapy spojují všechny tři kanály pro celkovou vizualizaci morfologie. V oblasti sacharidů bylo možné rozlišit živé buňky od tzv. ghost cells, kde došlo k vypuzení vnitřních složek.

Přínosy a praktické využití metody


Tato benchtop FTIR zobrazovací technologie přináší následující výhody:
  • Možnost sledovat živé buňky ve vodném prostředí bez jejich dehydratace
  • Reálný čas a vysoká prostorová rozlišitelnost vhodná pro studium dynamických procesů (dělení, stresové reakce)
  • Eliminace nákladů a časových omezení spojených s použitím synchrotronního zdroje
  • Neznačková analýza, zachování přirozené chemie buněčných struktur

Budoucí trendy a možnosti využití


V následujících letech se očekává:
  • Rozšíření detekčního pole FPA (např. 128 × 128) pro rychlejší a rozsáhlejší skenovací oblasti
  • Zvýšení rychlosti akvizice a automatizace skládání dlaždicových obrazů
  • Integrace FTIR zobrazování s dalšími mikroskopickými a spektroskopickými technikami pro multimodální analýzu
  • Využití v předklinickém screeningu účinků léků a toxikologických studiích

Závěr


Studie popisuje vůbec první realizaci chemického FTIR zobrazování živých buněk v akválním prostředí pomocí benchtop přístrojového řešení s tepelným zdrojem. Kombinace optimalizovaného vysokopropustného spektrometru Agilent Cary 670 a vysoce numericky otevřeného zobrazovacího mikroskopu Cary 620 umožňuje detailní, neinvazivní a nákladově efektivní sledování biologických procesů v reálném čase. Tím se otevírá nové uplatnění infračervené mikroskopie v biomedicínském výzkumu a průmyslové analýze.

Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.

PDF verze ke stažení a čtení
 

Podobná PDF

High Spatial resolution FTIR imaging of biomedical tissue samples using a novel method of magnification enhancement
Agilent Cary 610/620 FTIR microscopes and imaging systems
Agilent Cary 610/620 FTIR microscopes and imaging systems
2014|Agilent Technologies|Brožury a specifikace
Rapid screening of brain tissue with a high spatial resolution over large analysis areas using Agilent’s 670 and 620 FTIR imaging analysis
FTIR Microscopic Imaging of Large Samples with 4x and 15x Infrared Objectives: A Case Study of a Carcinoma Tissue Section