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스캐닝 전자 현미경 검사의 세포와 조직에서 완전히 조건 수화

결과

치료 샘플입니다. 주목할 만하게,우리는 염색되지 않은 샘플에서도 물 방울과 기름 방울의 차이가 있음을 관찰합니다(그림 1). 1B and C)또는 다른 성분들의 셀(Fig. 1D)를 구별하기에 충분한 대비를 생성합니다. 세포에서,상이한 영역에 농축 될 수있는 염,형광체 및 철과 같은 더 높은-Z 물질은 대비를 향상시키는 경향이있다. 도., 1D 는 실온에서 정상 배양 배지에서 처리되지 않은 중국 햄스터 난소(CHO)세포를 나타낸다. 세포질의 일련의 어두운 구형 입자와 마찬가지로 세포 윤곽과 내부 구조를 가진 핵이 명확하게 보입니다. 지질 방울로서 이들 입자의 식별은 아래에서 논의된다.

중금속 염색. 에 대한 제한 해상도 및 콘트라스트를 관찰 저 Z 자료를 제안하는 상당한 이점이 될 수 있을 달성하여 염색과 세포 high-Z 마커 등의 전자 밀도 얼룩이나 나노 골드 레이블이 있습니다., 실제로,우리는 초박막(데이터는 표시되지 않음)을 사용하여 10nm 직경까지 물 속의 금 구슬을 감지 할 수 있습니다.

electrondense 재료를 사용하는 세포 내부의 세포 소기관의 차등 염색은 일반적으로 SEM 에는 적용되지 않지만 EM 기술의 표준입니다. 도. 2 의 풍부한 다양한 구조물 내에 배양 세포는 성장에서 직접 파티션을 막고 그 조정과 스테인드와 함께 uranyl 아세테이트(8). 미토콘드리아의 내부 세부 사항을 포함하여 세포 내 세포 소기관이 명확하게 보입니다(그림 1). 2c),액틴 응력 섬유(도 2c)., 2D),그리고 복잡한 관고 cytoskeletal structures(Fig. 2A 및 B). 도 1 에서 더 높은 빔 에너지. 2C 는 내부 구조를 조사하는 반면,더 낮은 에너지에서(그림 1). 2D),막에 가까운 표면이 시각화됩니다. 따라서,3 차원 정보를 얻기 위해 상이한 에너지가 사용될 수있다.

도. 2.

염색 된 세포의 이미징. 별표는 핵을 나타내고 얇은 화살표는 미토콘드리아를 나타냅니다. (A)HeLa 세포 성장에 막에서 정상적인 성장 중,고정 파라포름알데히드,스테인드와 함께 uranyl 아세테이트(이미지에서 12kV)., (B)의 배율을 표시된 직사각형과 같 A.(C)CHO 세포 고정 glutaraldehyde 및 파라포름알데히드,스테인드와 함께 uranyl 아세테이트,그리고 유지되는에서 물(군데에서 30kV). 두꺼운 화살표는 지질 방울을 둘러싸고있는 미토콘드리아를 나타냅니다. (삽입)미토콘드리아(얇은 화살표)를 보여주는 더 높은 배율. (D)염색 된 CHO 세포에서의 액틴 섬유. 처리 및 이미징은 설명된 대로 A.

나노 골드 마크입니다. 검출의 고해상도 및 특이성은 항체 또는 다른 리간드의 결합에 의해 달성 될 수있다., 다른 EM 방법과 마찬가지로,라벨링은 금 나노 입자를 사용하여 가장 편리하게 수행됩니다. 과는 대조적으로 전송 EM(TEM),이는 샘플에만 매우 얇은 종종 임의의 섹션,습식 SEM 할 수 있는 빠른 스위칭 사역과 세계적인 전망의 라벨을 통해 모든 셀입니다. 도. 3A,B 는 방법을 보여줍 40-nm 나노 골드 표시하는 단일 클론항 antiepidermal 성장 인자 수용체 항체 위해 사용되었다 labeling 표피 성장 인자 수용체에 그대로 A431 암세포., 고정은 종종 습식 SEM 에서도 유용하고 편리하며 라벨링뿐만 아니라 현미경으로의 이동을 용이하게 할 수있다. 세포에서는 여기에 제공된한 uranyl 아세테이트할 수 있는 맞춤 표시된 수용체와 일반적인 구조의 세포이다. 나노 입자의 높은 콘트라스트 및 균일 한 크기는 모호하지 않은 식별 및 국소화를 가능하게합니다. 을 알고 정확한 현지화의 단일 수용체 분자의 가능성을 열 측정하는 이벤트 같은 표피 성장 인자-유도 receptor dimerization., 세포의 염색은 라벨링에 필요하지 않으며,우리는 염색되지 않은 라벨링 된 세포의 이미지를 포함시켰다(그림 1). PNAS 웹 사이트에 대한 지원 정보로 게시되는 7). 또한 셀의 내부 부분의 마킹이 가능하다는 것을 보여주는 이미지가 도시되어있다(그림 1). PNAS 웹 사이트에 대한 지원 정보로 게시 된 8),이 경우 금 구슬로 미토콘드리아를 표시합니다. 라벨링필라멘트의 내부 세포도를 사용하여 달성 subnanometer 금 입자에 의해 다음,실버 향상(데이터시하지 않음).

도. 3.,

세포상의 나노 입자 금 마커의 이미징. 화살촉은 금 나노 입자를 나타냅니다. (A)표피 성장 인자 수용체 immunolabeled40-nm 금 나노입자에 A431 세포 및 counterstained 와 uranyl 아세테이트(군데에서 30kV). (B)의 배율을 표시된 직사각형 표시에서 E.(C)상 가스트린 수용체에 H.pylori 박테리아 배양 후진 복합체 biotinylated 가스트린에 streptavidin 입히는 20nm 금 입자에 의해 다음,glutaraldehyde 및 침전에 폴리(l-lysine)입히는 막(군데에서 20kV).,

의 예 골드 라벨링에서 박테리아에서 주어진 그림. 3 기음. 여기서,헬리코박터 파일로리(9)의 가스트린 수용체는 비오티닐 화 가스트린 및 스트렙타비딘-코팅 된 20 나노 금 나노 입자의 복합체와의 배양에 의해 검출된다. 스트렙타비딘-코팅된 금의 그 전에 비오티닐화된 가스트린을 투여하는 것은 박테리아에 나노입자의 부착을 거의 산출하지 않았다. 이 결과는 두 단계 사이의 시간과 독립적으로 얻어졌으며,H.pylori 로의 가스트린의 흡수가 거의 즉각적임을 시사한다., 는 사실 가스트린 복합체를 입력하지 않는 세포 포인트는 가능성을 정의한 크기의 입자를할 수 있는 내 박테리아에 의해.

이미징 기술의 비교(Trypanosoma brucei). 단일 모델 시스템을 사용하여이 기술을 기존 이미징 기술과 비교하는 것이 유용합니다. 이러한 연구는 그림 1 에 자세히 설명되어 있습니다. 4,tsetse 파리의 midgut 에서 전파하는 기생충 T.brucei procyclic 형태를 사용하여. 처음 세 개의 이미지는 기존의 이미징 모드를 표시합니다:광학 형광 현미경(그림 1)., 4A),differential interference contrast 현미경(Fig. 4B)및 TEM(Fig. 4 기음). 기존 기술의 강도는 명백합니다:형광에서의 국소화 된 마킹 및 TEM 의 상세한 섹션. 치료되지 않은 광학(그림 1). 4B)와 젖 SEM(Fig. 4d)이미지는 셀의 테두리를 묘사하지만 대비가 낮고 세부 묘사가 부족합니다. 모두를 강조한 핵지만,다른 세포기관에서 나타나는 차동섭 이미지는지 명확히 식별하는 반면,wet-SEM 이미지를 제공합 지질 방울을 장점이 있습니다. 오스뮴 테트록 시드 염색(그림 1)., 4E)는이 시스템에서 유용하지 않으며,대부분 지질 방울과 일부 미확인 된 내부 소기관을 강조합니다. 가장 강한 이미징은 그림 1 에서 볼 수 있습니다. 우라 닐 아세테이트 염색이 사용 된 4F. 의 장점은 그대로 이미징하는 전체 세포 볼 수 있습니다(와 함께 그것의 정밀한 내부 구조에서 관찰할 수 있 세부사항)명백한,특히 비교 TEM 영상(그림. 4 기음). 마지막으로,wet-SEM 이미징의 전체-세포-특정 마킹에 대한 항체를 주요 glycosylphosphatidylinositol 고정 표면 코트 단백질 EP procyclin(10)그림에 표시됩니다., 4G 및 H. 흥미롭게도,EP 프로 사이클린은 전체 세포를 균일하게 덮는 것으로 알려져 있지만,관찰 된 신호는 클러스터링된다. 우리는 특성을 이하의 경향이 기본 지질 뗏목을 클러스터의 영향에서 항체 프로세스는 고정 포름 알데히드 수 없을 방지하는 것이다. 금 마커 또한 하 삼차원 구조의 세포에서는 방식으로 연상의 어떤 표준 SEM 수 있 이미지(다양한 대표 SEM 이미지의 T.brucei 에서 찾을 수 있습니다http://tryps.rockefeller.edu/crosslab_intro.html).

도. 4.

T.brucei 의 다중 모드 이미징., 셀의 일반적인 길이는 길이 20μm,너비 3μm 입니다. (A)공 초점 형광 현미경. 항-EP 프로 사이클린 항체(Cedarline)를 사용하였고,결합은 플루오 레세인 이소 티오 시아 네이트(녹색)에 연결된 항 마우스로 검출되었다. 핵 및 키네 토 플라 스트의 염색은 프로 피듐 요오드화물(적색)으로 하였다. (B)광학(차동 간섭 대비)이미징. (C)세포의 TEM 섹션,우라 닐 아세테이트 염색에 이어 내부 세포 소기관을 드러낸다. (D)전체,수화 된,염색되지 않은 세포의 습식 sem 이미징. (E)오스뮴 테트록 시드 염색을 사용하는 D 에 대해 기술 된 바와 같이., (F)우라 닐 아세테이트 염색을 사용하는 D 에 대해 기술 된 바와 같이. (G)나노 골드 표 연결된 반대로 마우스,항체의 위치를 보여주는 표면 EP procyclin 단백질 및 사용을 동시에 세 가지 차원 보기입니다. (H)g 에 도시 된 세포의 중간 부분의 더 높은 배율은 세포에서 3 차원 헬리 시티의 영역을 명료하게한다.

명 TEM 것입니다 더 나은 해결책이 있습,일반적으로,보다는 젖은 SEM 지만,이미지에 제시된 예 T.brucei 비교를 위해”전형적인”이미지에서 얻은 동일한 실험실입니다., 기 때문에 젖 SEM 은 다른에서 유틸리티를 보다 TEM 과 광학 현미경,T.brucei 그것으로 볼 수 있는 중요한 기능을 보완,그리고 기대할 수는 전체 그림을 것이 주어진 조합하여 광학,TEM,습식-SEM 기술입니다.

조직 섹션. 젖은 SEM 는 단순히 막에 대하여 견본을 거치해서 조직 파편과 같은 두꺼운 표본을 위해 이용될 수 있습니다. 제한된 샘플링 깊이의 BSEs 할 수 있습상의”가상 섹션에서”확장에서 표면으로 정의 깊이의 몇 마이크로미터가 필요없이 얇은 단면.,

도. 도 5A 및 B 는 마우스로부터 치료되지 않은 조직의 직접적인 시각화를 나타낸다. 도. 5A 는 심장 조직의 작은 확대 이미지입니다. 근육 세포의 조직은 명백합니다. 하나의 셀에 확대/축소(그림 1). 5B)는 핵 및 세포 내 소기관,아마도 미토콘드리아 및 세포 내에서의 분산에 대한 생생한 시각을 제공한다. 위와 같이를 배양 세포의 염색 조직이 유리하지만 필수적이지 않고 강화할 수 있는 시각화의 많은 기능을 제공합니다. 도. 도 5C 및 D 는 래트의 신장 피질의 영역을 나타낸다., 염색(칼륨 ferricyanide)은 신장 세관의 상피 내에서 전체 조직 및 세포 접촉을 강조합니다. 주의 조정을 염색하고 이미징 조건 수 있습을 공개하고 다른 보완적인 정보와 같은 조직물;예를 들어,조직으로 얼룩진 uranyl 아세테이트 수확량 명확한 이미지의 ecm(데이터시하지 않음).

도. 5.

조직의 이미징. (A)마우스 심장,치료되지 않은,30kV 에서 샘플 홀더에 직접 이미지화. (B)A 에 표시된 사각형의 더 높은 배율., (C)쥐 신장을 해부하고,절단하고,24 시간 동안 포르말린에 고정시켰다.이어서 조직을 10 분 동안 0.1%우라 닐 아세테이트로 염색 하였다. C 와 D 는 수질 광선의 세뇨관의 내부 표면 내에서 상피 세포를 보여줍니다. 이 그림에서 멤브레인을 지탱하는 격자가 보입니다. (D)C.

동시 광자 수집(CL)에 표시된 상자의 배율. 습식 SEM 에서의 BSE 검출은 광자의 동시 수집에 의해 보완 될 수있다., 주사 전자 빔은 시료의 분자를 여기 시키며,그 다음 특성 파장(CL)에서 빛을 방출 할 수 있습니다. 빛의 강도 다음을 사용하여 파생의 이미지를 배포의 재미있는 분자,중 생 셀 또는 레이블이 소개될 수 있는 extraneously. 이 이미지는 광 회절(6)에 의해서가 아니라 전자–물질 상호 작용에 의해 제한된 해상도에서 BSE 에 의한 이미징과 동시에 얻어진다. 우리는 삽입되는 가벼운 가이드로 유체는 아래의 예제는 사용 방출되는 빛을 도쿄., 이 설정은 좋은 연결을 달성하고 효율적인 컬렉션의 광양자는 흥분에 전자 빔을 손상시키지 않고의 효율성을 동시 광우병을 탐지합니다.

도. 도 6 은 BSE 와 광자에 의해 동시에 시각화 된 처리되지 않은 CHO 세포를 나타낸다. 도에서. 6A,셀 국가 명확하게 설명하에서의 전자상태,그리고 핵(와 함께 그것의 핵소체)를 제공과 같이,어두운≈1-μm 주소 핵. 이것들은 우리가 조사한 모든 진핵 세포의 세포질에 나타나며,그 수는 다양하지만 일반적으로 핵 주위에 분산되어 있습니다., 도 1 에 도시 된 CL 이미지에서. 도 6b 에서,세포 윤곽과 핵은 명확하게 정의되어 세포 내 신틸레이션 분자(자가 형과 유사)의 분포를 나타낸다. 이 모드에서 동일한 스폿은 광자의 높은 방출을 특징으로합니다. 높은 음극 발광 신호와 높은 탄소 함량의 조합은 세포(12)의 에너지 저장에 참여하는 지질 방울(11)의 전형이다., 독립적인 테스트의 추가 200µM 올레산해 강의 확산은 이 물방울에서 세포(데이터시하지 않음),과 일치라는 개념을 관찰한 관광 명소 지질는 물질이다.

도. 6.

백 스케이팅 및 전자 빔-여기 광자(cl)를 이용한 동시 이미징. (A)도 1 에 대해 설명 된 바와 같이 BSEs 를 사용하여 이미지화 된 Unstained CHO 셀. 1 차원. (B)A 에 표시된 것과 동시에 촬영 된 방출 된 빛 이미지.,

젖 SEM 은 이점을 통해 표준 SEM 기술을 보전에서 지질의,특히 큰 집계 등과 같은 지질는 물질이다. 건조를 위한 필요를 삭제하는 것은 그(것)들을 녹일지도 모르다 유기 용매에서 지질을 저장합니다. 하지만 오스뮴 치료를 보존하는 것이며 일부 지질 bilayers,에서 큰 집계되 오스뮴 신속하게 반응을 만들이 외부 지각을 하지 않게 오스뮴에서 떠나 집계 취약한 이후의 유기용매 치료입니다., 극저온 제제에서,지질-물 경계를 따라 균열되는 분열 과정의 경향은 또한 큰 지질 구조에 위험하다.

의 고해상도 이미 마커은 매우 바람직한 기능의 CL 자동감지 요구,개발의 라벨에 대한 특정한 분자세포. 도에서. 9 게으로 지원하는 정보에 PNAS 웹 사이트,우리는 보여줄 표준 형광 비즈 0.2µm 의 직경에서는 광자를 방출 강렬 아래에 전자 빔과될 수 있는 몇 군데의 해상도와≈100nm(7)입니다., 더 작은 구슬의 이미징은 작은 직경에서 전문화 된 신틸레이션 구슬의 개발을 수반하는 낮은 밝기에 의해 제한됩니다. 기 때문에 메커니즘에 대한 여자의 섬광은 가장 강한 때 빔이 직접 충돌에서 구슬,우리가 기대하는 이것을 확장할 수 있습상의 형광 영상 크기의 순서는 사용할 수 있으로 광학적 현미경.피>

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