The authors thank G&#252;nter Oberd&#246;rster, DVM, PhD and Alison Elder, PhD (University of Rochester) and Mary Frame, PhD (Stony Brook University) for animal research collaborations resulting in tissue samples for analysis. Additionally, the authors thank: Christina Rotondi (Albany Medical College Histology Core); Rani Sellers, DVM, PhD and Barbara Cannella, PhD (Albert Einstein College of Medicine Histology and Comparative Pathology Facility); Leonardo Bezerra and Ahlam Abuawad (Brenner research team members); and Leslie Krauss, Byron Cheatham and Elyse Johnson (CytoViva). This work was supported in part by CDC-NIOSH grant OH-009990-01A1 and the NanoHealth and Safety Center, New York State, awarded to S.B.

<ol>
	<li>Sun, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Endocytosis+of+a+single+mesoporous+silica+nanoparticle+into+a+human+lung+cancer+cell+observed+by+differential+interference+contrast+microscopy.">Endocytosis of a single mesoporous silica nanoparticle into a human lung cancer cell observed by differential interference contrast microscopy.</a> Anal Bioanal Che. 391 (6), 2119-2125 (2008).</li><li>Anselme, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+interaction+of+cells+and+bacteria+with+surfaces+structured+at+the+nanometre+scale.">The interaction of cells and bacteria with surfaces structured at the nanometre scale.</a> Acta Biomate. 6 (10), 3824-3846 (2010).</li><li>Anshup, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Growth+of+gold+nanoparticles+in+human+cells.">Growth of gold nanoparticles in human cells.</a> Langmui. 21 (25), 11562-11567 (2005).</li><li>Weinkauf, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Enhanced+dark+field+microscopy+for+rapid+artifact+free+detection+of+nanoparticle+binding+to+Candida+albicans+cells+and+hyphae.">Enhanced dark field microscopy for rapid artifact free detection of nanoparticle binding to Candida albicans cells and hyphae.</a> Biotechnol. 4 (6), 871-879 (2009).</li><li>Sondi, I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Silver+nanoparticles+as+antimicrobial+agent:+a+case+study+on+E+coli+as+a+model+for+Gram+negative+bacteria.">Silver nanoparticles as antimicrobial agent: a case study on E coli as a model for Gram negative bacteria.</a> J Colloid Interface Sc. 275 (1), 177-182 (2004).</li><li>Berry, C. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Possible+exploitation+of+magnetic+nanoparticle+cell+interaction+for+biomedical+applications.">Possible exploitation of magnetic nanoparticle cell interaction for biomedical applications.</a> J Mater Chem. 15 (5), 543-547 (2005).</li><li>Chithrani, B. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Elucidating+the+mechanism+of+cellular+uptake+and+removal+of+protein+coated+gold+nanoparticles+of+different+sizes+and+shapes.">Elucidating the mechanism of cellular uptake and removal of protein coated gold nanoparticles of different sizes and shapes.</a> Nano Lett. 7 (6), 1542-1550 (2007).</li><li>Chithrani, B. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Determining+the+size+and+shape+dependence+of+gold+nanoparticle+uptake+into+mammalian+cells.">Determining the size and shape dependence of gold nanoparticle uptake into mammalian cells.</a> Nano Lett. 6 (4), 662-668 (2006).</li><li>Elechiguerra, J. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Interaction+of+silver+nanoparticles+with+HIV+1.">Interaction of silver nanoparticles with HIV 1.</a> J Nanobiotechnol. 3 (6), 1-10 (2005).</li><li>Carlson, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Unique+cellular+interaction+of+silver+nanoparticles+size+dependent+generation+of+reactive+oxygen+species.">Unique cellular interaction of silver nanoparticles size dependent generation of reactive oxygen species.</a> J Phys Chem. 112 (43), 13608-13619 (2008).</li><li>Roth, G. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hyperspectral+microscopy+as+an+analytical+tool+for+nanomaterials.">Hyperspectral microscopy as an analytical tool for nanomaterials.</a> WIREs Nanomed Nanobiotechnol In Press. , (2015).</li><li>Williams, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Maize+kernel+hardness+classification+by+near+infrared+(NIR)+hyperspectral+imaging+and+multivariate+data+analysis.">Maize kernel hardness classification by near infrared (NIR) hyperspectral imaging and multivariate data analysis.</a> Anal Chim Act. 653 (2), 121-130 (2009).</li><li>Ziph Schatzberg, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hyperspectral+imaging+enables+industrial+applications.">Hyperspectral imaging enables industrial applications.</a> Industrial Photonic. , (2014).</li><li>Sun, D. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Hyperspectral imaging for food quality analysis and contro. , (2010).</li><li>ElMasry, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hyperspectral+imaging+for+nondestructive+determination+of+some+quality+attributes+for+strawberry.">Hyperspectral imaging for nondestructive determination of some quality attributes for strawberry.</a> J Food En. 81 (1), 98-107 (2007).</li><li>Mortimer, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Potential+of+hyperspectral+imaging+microscopy+for+semi+quantitative+analysis+of+nanoparticle+uptake+by+protozoa.">Potential of hyperspectral imaging microscopy for semi quantitative analysis of nanoparticle uptake by protozoa.</a> Environ Sci Techno. 48, 8760-8767 (2014).</li><li>Sarlo, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tissue+distribution+of+20+nm+100+nm+and+1000+nm+fluorescent+polystyrene+latex+nanospheres+following+acute+systemic+or+acute+and+repeat+airway+exposure+in+the+rat.">Tissue distribution of 20 nm 100 nm and 1000 nm fluorescent polystyrene latex nanospheres following acute systemic or acute and repeat airway exposure in the rat.</a> Toxico. 263, 117-126 (2009).</li><li>Husain, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pulmonary+instillation+of+low+doses+of+titanium+dioxide+nanoparticles+in+mice+leads+to+particle+retention+and+gene+expression+changes+in+the+absence+of+inflammation.">Pulmonary instillation of low doses of titanium dioxide nanoparticles in mice leads to particle retention and gene expression changes in the absence of inflammation.</a> Toxicol Appl Pharmacol. 269, 250-262 (2013).</li><li>Meyer, J. N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Intracellular+uptake+and+associated+toxicity+of+silver+nanoparticles+in+Caenorhabditis+elegan.">Intracellular uptake and associated toxicity of silver nanoparticles in Caenorhabditis elegan.</a> Aquatic Toxicol. 100, 140-150 (2010).</li><li>Badireddy, A. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=characterization+and+abundance+of+engineered+nanoparticles+in+complex+waters+by+hyperspectral+imagery+with+enhanced+darkfield+microscopy.">characterization and abundance of engineered nanoparticles in complex waters by hyperspectral imagery with enhanced darkfield microscopy.</a> Environ Sci Technol. 46 (18), 10081-10088 (2012).</li><li>Dettmeyer, R. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Staining techniques and microscopy Forensic histopathology fundamentals and perspectives. , 370 (2011).</li><li>Titford, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Progress+in+the+development+of+microscopical+techniques+for+diagnostic+pathology.">Progress in the development of microscopical techniques for diagnostic pathology.</a> J Histotechnol. 32 (1), 9-19 (2009).</li><li>Kumar, G. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Special stains and H&amp;E. , (2014).</li><li>Manolakis, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hyperspectral+image+processing+for+automatic+target+detection+applications.">Hyperspectral image processing for automatic target detection applications.</a> Lincoln Laboratory Journal. 14 (1), 79-116 (2003).</li><li>Mercer, R. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pulmonary+fibrotic+response+to+aspiration+of+multi+walled+carbon+nanotubes.">Pulmonary fibrotic response to aspiration of multi walled carbon nanotubes.</a> Part Fibre Toxicol. 8 (1), 21 (2011).</li><li>Kim, M. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hyperspectral+reflectance+and+fluorescence+imaging+system+for+food+quality+and+safety.">Hyperspectral reflectance and fluorescence imaging system for food quality and safety.</a> T Am Soc Ag En. 44 (3), 721-730 (2001).</li><li>Mercer, R. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Extrapulmonary+transport+of+MWCNT+following+inhalation+exposure.">Extrapulmonary transport of MWCNT following inhalation exposure.</a> Part Fibre Toxico. 10 (1), 38 (2013).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

ليمكن تحقيق عينات الأنسجة التي خضعت تلطيخ النسيجية التقليدية، وتحديد وتحليل جزيئات أكسيد المعدن من خلال مزيج من EDFM، ورسم الخرائط HSI، وتقنيات تحليل الصور. في حين أن هناك مرونة في إعداد العينات لالأنسجة أو المناعية (على سبيل المثال، وذلك باستخدام الأنسجة الثابتة أو تجميدها؛ نوع من وصمة عار)، فمن المهم أن العينات مقطوع لسمك 5-10 ميكرون التصور الأمثل. وكانت العينات المستخدمة هنا الثابتة الفورمالين وقبل باجتزاء مع مشراح الدوارة إلى 6 ميكرون سمك جزءا لا يتجزأ من البارافين، التي شنت على شرائح المجهر الزجاجية، ملطخة الهيماتوكسيلين ويوزين وcoverslipped. تم استخدام أنسجة الجلد الخنازير من الجلدي التعاون فيفو السابقين اختراق السموم لهذه الدراسة. تعرضت أنسجة لجزيئات أكسيد المعادن (الألومينا والسليكا وceria) في تعليق مائي. الكشف عن المنطقة (ق) من الفائدة (التباين العالي إيليمياليلة) مع EDFM هو الخطوة الأولى الحاسمة التي تسهل رسم الخرائط HSI لاحق والتحليل. يجب تصوير عينات السيطرة الإيجابية والسلبية وتحليلها أولا من أجل إنشاء مكتبة الطيفية لتكون مرجعا. ويتم تصدير الأطياف التي تم جمعها من السيطرة الإيجابية لمراقبة إيجابية مكتبة الطيفية. ثم، يتم طرح جميع الأطياف من الصور سيطرة سلبية من مكتبة الطيفية مراقبة إيجابية من أجل تحسين نوعية (لحد من ايجابيات كاذبة). ويعتبر الناتج تصفيتها مكتبة الطيفية RSL يخدم لتحليل المواد المثيرة للاهتمام. جميع عينات الأنسجة الخضوع لعملية التصوير نفسها، ويتم تعيين ضد RSL. فإن الصورة الناتجة تحتوي على المناطق الوحيدة مع عناصر من الفوائد على خلفية سوداء. ويمكن بعد ذلك بتحليل هذه الصورة مع يماغيج باستخدام وظائف العتبة وتحليل الجزيئات من أجل الحصول على مجال الجزيئات المعينة في مجال الرؤية. البيانات الرقمية التي تم الحصول عليها من يماغيج يمكن أن يكون التصديرإد إلى جدول بيانات لمزيد من التحليل. من المهم أن نعتبر أن كعينات البيولوجية تختلف بطبيعتها عن بعضها البعض، وأساليب تلطيخ قد تؤثر على التصور من خلال EDFM وHSI، ينبغي تحديد إعدادات التعرض وفقا لما ينتج أفضل صورة التباين العالي لنوع معين من العينة. على الرغم من أن الحد من ايجابيات كاذبة يمكن أن يتحقق من خلال الترشيح المكتبات الطيفية، فمن الأهمية بمكان الحصول على ضوابط السلبية الموثوق بها التي تجنبت التلوث مع عنصر المصلحة، كما الأطياف المقابلة لهذا التلوث المحتمل أن تتم تصفيته من مكتبة الطيفية السيطرة الإيجابية ل ، وزيادة معدلات سلبية كاذبة. أيضا، ومجموعة كثافة الطيف الذي يمكن كشفها مع برنامج التصوير الطيفية لا يمكن أن يتجاوز الحد الأقصى للبرنامج معين (على هذه الدراسة، وهذا هو 16000 وحدة): المناطق مع عدد كبير من الجزيئات المتراكمة التي تنتج ليرة سوريةيتم ترك شدة ectral فوق الحد كثافة من المكتبة الطيفية، نظرا لخطر زيادة عدد من السلبيات كاذبة. في حين أن النظام HSI يمنح مزايا عديدة أكثر من الطرق التقليدية، هناك بعض السلبيات وأوجه القصور للنظر فيها. واحد هو أن كمية كبيرة من البيانات البصرية التي تم جمعها قد تتطلب قوة الحوسبة كبيرة. آخر هو أن HSI يمكن أن يكون الوقت كثيفة، وخاصة في المراحل الأولى عندما يتم خلق مرجعية المكتبات الطيفية. أيضا، قد تتطلب وقتا التصوير عدة دقائق في التقاط الصور، مما يجعلها أبطأ من التصوير الساحة المظلمة بسيط. ومع ذلك، فإنه لا يزال أسرع من أداء إعداد العينات والتصور بواسطة المجهر الإلكتروني. بالإضافة إلى ذلك، قد يؤدي الأنظمة المعقدة في أطياف مميزة متعددة، والتي تتطلب وضع ضوابط درجة عالية من التخصص وجعل إنشاء موحدة والمكتبات مرجعية عالمية صعبة (26). وأخيرا، فإن التكنولوجياالنتائج يت ضمن في دقة أقل من التقنيات probe- أو الإلكترون المجهري، مثل مجهر القوة الذرية أو انتقال المجهر الإلكتروني، والتي يمكن حل ذرات الفردية. القرار هذا الأسلوب هو محدود نظرا لطبيعتها الضوئية، والذي يمنع من أن يكون أداة عالية الدقة لقياس أحجام الجسيمات على مستوى النانومتر أو لتحديد بدقة المواد على مستوى ميكرون الفرعية. في حين أن التقنية قد تكون قادرة على تحديد جزيئات معينة داخل المقصورات الأنسجة أو العضيات الخلوية أكبر من 1 ميكرون (مثل نواة الخلية)، العضيات أصغر أو ميزات تشكل تحديا لتصور بدقة مع هذا الأسلوب. ومن الجدير ذكره، نظرا القرار المكانية، ويمكن هذا الأسلوب لا تفرق بين الجسيمات النانوية واحدة وتكتلات 11. وتشمل الاعتبارات الأخرى: بعض المواد (مثل المعادن النبيلة) لديها أعلى بكثير الانعكاس وملامح طيفية مميزة، والتي يمكن جعلها أسهل للanalyزي وخريطة طيفيا مع هذه الأداة. آخرون، مثل أكاسيد شبه لامع التحقيق في هذه الدراسة والمواد النانوية الكربونية 24، 27، قد يكون أكثر صعوبة بسبب من عناصر تكوينها، والشكل، واعتمادا على المصفوفة. في دراستين استنشاق الفئران التي ميرسر وآخرون، تم استخدام نظام مماثل لتلك التي استخدمت في هذه الدراسة من أجل تحديد موقع أنابيب الكربون النانوية في الرئة وأجهزة الثانوية على أساس التباين العالي بشكل ملحوظ مع الأنسجة المحيطة بها. ومع ذلك، لم يكن أظهر رسم الخرائط الطيفية في أي دراسة، من المحتمل بسبب شكل فريد من ألياف الكربون كان سمة كافية لتحديد الهوية. وهناك اعتبار آخر ويتعلق على وجه التحديد إلى الأنسجة: منذ إيداع النانوية التي تهم أجهزة معينة من خلال عمليات فيزيائية حيوية طبيعية لا يمكن التنبؤ بها (وغالبا في حد ذاته موضوع الدراسة)، ويمكن تحديد عنصر تحكم الإيجابية التي تنطبق يكون صعبا ويتطلب النظر في كيفية توليد سيطرة مآيت تؤثر على حالة المواد المثيرة للاهتمام. على سبيل المثال، إذا تم إنشاء مكتبة الطيفية من الجسيمات النانوية البكر من الفائدة، قد يكون من الصعب رسم خريطة للمكتبة لنفس تلك الجسيمات النانوية في الأنسجة أو الخلايا نتيجة للتغيرات في أطياف الناتجة عن تغيير في الجسيمات (على سبيل المثال، وذلك بسبب تغيير في درجة الحموضة، وانحلال، والتكتل، بروتين ملزمة) والمكروية العامة أو المصفوفة. وأخيرا، فإن تقنية محدودة في طبيعتها شبه الكمية: أنه يمكن أن يكون إلا الكمي مثل تقنيات المجهر ثنائي الأبعاد الأخرى لقرار مماثل، مما يعني أنه لا يمكن استخدامها بسهولة لأداء مهام مثل تميز عبء الجهاز الكلي للمادة. عموما، EDFM وHSI توفير العديد من المزايا التصوير المواد متناهية الصغر وتوصيف التقنيات التقليدية، مثل TEM، HAADF ومدينة دبي للإنترنت. EDFM / HSI يسمح لسرعة الحصول على الصور وتحليلها، مما يوفر الوقت والتكلفة بالمقارنة مع أكثر conven مكثفةتقنيات tional. بالإضافة إلى ذلك، وإعداد العينات لEDFM / HSI هو عادة كل من الحد الأدنى وغير مدمرة، مما يوفر الوقت ويسمح أيضا لتحليل أكثر مرونة من عينة نظرا لأنه قد ثم استخدامها لتقنيات أخرى. وعلاوة على ذلك، HSI هي متعددة، مما يسمح لتحليل المواد النانومترية الحجم من العديد من المؤلفات ومجموعة متنوعة من المصفوفات. ويعمل فريق البحث لتحسين الطريقة الموصوفة هنا لمواد أخرى وأنواع العينات، بما في ذلك تقييم متعمق لخصوصية هذه التكنولوجيا. والخطوة القادمة حاسمة قيد التحقيق من قبل فريق البحث هو التحقق من صحة هذه التقنيات ضد معايير الذهب التقليدية (على سبيل المثال، رامان، TEM، SEM) للمواد وأنواع الأنسجة من الاهتمام.

كما تستخدم المواد متناهية الصغر على نحو متزايد في مجموعة متنوعة من الصناعات والتطبيقات، وهناك حاجة للتصوير النانو وتوصيف الطرق التي هي أكثر سرعة، وبأسعار معقولة، ومريحة من الطرائق التقليدية، مثل المجهر الإلكتروني. لتصور جسيمات متناهية الصغر (NP) التفاعل مع الخلايا والأنسجة، والأنظمة الحية، وقد استخدمت العديد من التقنيات البصرية، بما في ذلك على النقيض تدخل الفرق (DIC) المجهري 1 والنهج الميداني زائل، مثل الانعكاس الكلي الداخلي (TIR) ​​أو القريب المجهر المجال البصري (NSOM) 2،3. ومع ذلك، وهذه هي المناهج التحليلية الراقية، بعيدا عن متناول معظم المختبرات غير المتخصصين 4. المجهر الإلكتروني، بما في ذلك انتقال المجهر الإلكتروني (TEM)، كما تم استخدامها لدراسة NP التفاعل مع الخلايا 5،6،7،8. وقد استخدم عالية زاوية الحلقي الساحة المظلمة (HAADF) المجهر الإلكتروني النافذ لدراسة التفاعل مصادر القدرة النوويةمع فيروسات 9. المجهر متحد البؤر هو أسلوب آخر شعبية تستخدم لدراسة التفاعلات NP-10 خلية. في السنوات الأخيرة، وقد استخدمت التصوير الطيفية (HSI) التقنيات المعتمدة الساحة المظلمة كأداة تحليلية واعدة لدراسة المصادر في المصفوفات البيولوجية 11. نظم HSI تولد تمثيل ثلاثي الأبعاد للبيانات المكانية والطيفية، والمعروفة باسم المكعب الزائدي أو datacube 12. يتم استخدام الخريطة المكانية من التباين الطيفي لتحديد مادية. يمكن أن تتولد لمحات طيفية من المواد المعروفة وتستخدم مكتبات مرجعية للمقارنة عينات مجهولة. واحدة من المزايا الرئيسية مع أنظمة HSI هو قدرته على الجمع بين التصوير مع التحليل الطيفي، وبالتالي تأسيس الموقع وتوزيع تلك المصادر غير معروفة في الجسم الحي أو خارج الجسم فضلا عن ربطها الجسيمات إشارة أخرى من المعروف، تركيبة مشابهة. هناك العديد من المزايا للاستخدام نظم HSI على تقنيات التصوير التقليدية: مطلوب الحد الأدنى من إعداد العينة. إعداد العينات عادة غير المدمرة في الطبيعة؛ الحصول على الصور والتحليل هو أسرع؛ تقنية تقدر ب 13 فعالية من حيث التكلفة. والتوزيع المكاني وتحليل المركبات من تكوين مختلطة و / أو في مصفوفات معقدة يتم إنجاز أكثر سهولة 14. للبحث المواد متناهية الصغر التي تنطوي على العينات الثمينة، واحدة من أهم الاعتبارات هو توافر طريقة التصوير غير المدمرة، والذي يسمح للالقدرة على فحص عينات مرارا وتكرارا من قبل وسائل واحد أو أكثر. المتكرر أو قد يكون المطلوب تحليلات متعددة لتطوير قواعد البيانات الشاملة التي لن تكون متاحة من أسلوب واحد. في هذا الصدد، ودراسة خصائصه البصرية هو الطريق الأسلم لتحليل العينة. باستخدام المجهر تعزيز الساحة المظلمة (EDFM) ونظام HSI لدراسة استجابة البصرية من العينة - وهي reflectance، ولكن أيضا الامتصاصية والنفاذية - تحديد وتوصيف ميزة لا يمكن أن يؤديها 15. وتشمل النقاط النهائية توصيف المحتملة تقييما لحجم وشكل الجسيمات النانوية أو تكتلات وتوزيع الجسيمات النانوية داخل عينة النسبي. في هذه الورقة، ونحن تصف أساليب رسم الخرائط خصيصا لجزيئات أكسيد المعادن في الأنسجة بعد الوفاة باستخدام نظام HSI بناء على خوارزمية مباراة بكسل الطيفي يشار إلى مخطط زاوية الطيفي (SAM). لقد اخترنا هذا تطبيق معين لأنه لديه القدرة على استكمال الحالية والمستقبلية في مجال البحوث nanotoxicology الجسم الحي، حيث يتم استخدام نماذج حيوانية لتقييم الآثار الصحية الناجمة عن التعرض للمواد النانوية المهندسة. يمكن تطبيق هذه الطريقة أيضا بإبلاغ النانو الأبحاث توصيل العقاقير التي تستخدم الأنسجة الحيوانية أو النماذج. ولا سيما، وامتصاص جسيمات متناهية الصغر، والتوزيع، والتمثيل الغذائي، وإفراز طوال سيمكن أن يتم التحقيق rgans والأنسجة مع هذا النظام. ويجري التحقيق مجموعة واسعة من التطبيقات لاستخدامها في البحوث الطبية الحيوية 11. هذه الطريقة يمكن استخدامها لتقييم العينات البيولوجية المختلفة (مثل الأنسجة المختلفة الأنواع، وعينات غسيل القصبات، ومسحات الدم) التي تعرضت لالنانوية من مجموعة متنوعة من التراكيب عنصري 16-19. وعلاوة على ذلك، وهذه الطريقة مفيدة لدراسة جسيمات متناهية الصغر biodistribution في الجسم الحي في المختبر، والتي هي وثيقة الصلة للدراسات تسليم النانو المخدرات 11. ما وراء العينات البيولوجية، EDFM وHSI يمكن استخدامها لتقييم النانوية في العينات البيئية، مثل مياه الصرف الصحي 20. تقييم التعرض المهني يمكن أن يتيسر من خلال استخدام هذه التقنية أيضا، لأنها يمكن أن تستخدم لتقييم فعالية معدات الوقاية الشخصية في منع اختراق جسيمات متناهية الصغر. وعلاوة على ذلك، والشركة المصرية للاتصالات البحوثصباحا حاليا على وضع EDFM مماثل وبروتوكول HSI لتقييم عينات سائل الاعلام فلتر الجسيمات النانوية التي تم جمعها من عمليات تقييم التعرض المهني. في حين إعداد هذه الأنواع عينة مختلفة عن EDFM وHSI قد تختلف، فمن المهم أن يتم إعداد في مثل هذه الطريقة التي يمكن تصور بسهولة من قبل النظام البصري. عادة، يجب أن تكون على استعداد العينة كما لو أن تصور ذلك عن طريق الفحص المجهري brightfield التقليدية. هناك العديد من أنظمة التصوير الطيفية المتاحة تجاريا 11.

<table border="0">
	<tbody>
		<tr>
			<td>CytoViva 150 Unit (condenser)</td>
			<td>CytoViva (Auburn, AL)</td>
			<td></td>
			<td>mounted to Olympus BX43 microscope</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Olympus BX43 Microscope - Analyzer Slot - HSI with 10x and 40x air objectives and 100x oil immersion objective</td>
			<td>obtained through CytoViva (Auburn, AL)</td>
			<td></td>
			<td>for use with CytoViva 150 Unit condenser</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dagexcel-M Digital Firewire Camera - Cooled; includes Exponent 7 software</td>
			<td>obtained through CytoViva (Auburn, AL)</td>
			<td></td>
			<td>enhanced darkfield camera and software</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CytoViva Hyperspectral Imaging System 1.4; includes Pixelfly hyperspectral camera, XY stage controller, ENVI hyperspectral imaging software</td>
			<td>obtained through CytoViva (Auburn, AL)</td>
			<td></td>
			<td>hyperspectral camera and software</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>cleanroom cleaned glass microscope slides (glass B slides)</td>
			<td>Schott NEXTERION</td>
			<td>1025087</td>
			<td>reduced debris and artifacts compared to conventional glass microscope slides for optimal imaging</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>cleanroom cleaned glass microscope coverslips (#1.0; 22mm x 22mm x&#160; 1.45mm)</td>
			<td>Schott NEXTERION</td>
			<td>custom</td>
			<td>reduced debris and artifacts compared to conventional glass coverslips for optimal imaging</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>type A microscopy immersion oil</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>12368B</td>
			<td>multiple suppliers</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>70% isopropanol in water</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>multiple suppliers</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ImageJ software</td>
			<td>National Institutes of Health (NIH)</td>
			<td></td>
			<td>free open-source software online download</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>metal oxide nanoparticles</td>
			<td>supplied to the research team by industrial partners</td>
			<td></td>
			<td>alumina, silica, and ceria nanoparticles in aqueous suspensions. Due to a Non-Disclosure Agreement between the authors and industry partners, further product information cannot be disclosed.</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

identification of metal oxide nanoparticles in histological samples by enhanced darkfield microscopy and hyperspectral mapping

Nanomaterials are increasingly prevalent throughout industry, manufacturing, and biomedical research. The need for tools and techniques that aid in the identification, localization, and characterization of nanoscale materials in biological samples is on the rise. Currently available methods, such as electron microscopy, tend to be resource-intensive, making their use prohibitive for much of the research community. Enhanced darkfield microscopy complemented with a hyperspectral imaging system may provide a solution to this bottleneck by enabling rapid and less expensive characterization of nanoparticles in histological samples. This method allows for high-contrast nanoscale imaging as well as nanomaterial identification. For this technique, histological tissue samples are prepared as they would be for light-based microscopy. First, positive control samples are analyzed to generate the reference spectra that will enable the detection of a material of interest in the sample. Negative controls without the material of interest are also analyzed in order to improve specificity (reduce false positives). Samples can then be imaged and analyzed using methods and software for hyperspectral microscopy or matched against these reference spectra in order to provide maps of the location of materials of interest in a sample. The technique is particularly well-suited for materials with highly unique reflectance spectra, such as noble metals, but is also applicable to other materials, such as semi-metallic oxides. This technique provides information that is difficult to acquire from histological samples without the use of electron microscopy techniques, which may provide higher sensitivity and resolution, but are vastly more resource-intensive and time-consuming than light microscopy.

المجهر الطيفي هو مفيد لقدرته على تحديد المواد بطريقة مماثلة لقياس الطيف الضوئي. كما هو مبين في الشكل 1، كل مادة لديها العديد من أطياف مميزة والشكل العام للانعكاس، والتي هي فريدة من نوعها. وعلاوة على ذلك، يوضح الشكل 1 الطبيعة التي تعتمد على مصفوفة لمحات الطيفية: لمحات طيفية لكل من أكاسيد المعادن الثلاثة في عينات الأنسجة النسيجية (اللوحة العلوية) تختلف عن ملامح الطيفية لكل من أكاسيد المعادن الثلاثة في تعليق مائي ( اللوحة السفلية). عن طريق تعيين لمحات طيفية مميزة لعينات مجهولة في نفس المصفوفة، والتقنية هي مفيدة لتحديد وجود أو عدم وجود المواد، ويمكن أيضا مقارنة نصف الكمية كميات النسبية من المواد في العينات. المكتبات الطيفية المرجعية التي تم إنشاؤها من عينات الجلد مراقبة إيجابية مناسبة لرسم خرائط لالتجريبيةعينات الجلد. كما رأينا في الشكل 2، والمكتبات الطيفية المرجعية خريطة جيدا إلى الضوابط الإيجابية المقابلة و لا خريطة للضوابط السلبية المقابلة. أهم ميزة لهذه التقنية هي قدرتها على اكتشاف مستويات منخفضة من المواد الاهتمام العينات، وكذلك لتمييزها عن الملوثات. على سبيل المثال، الأنابيب النانوية الفردية يمكن ملاحظة في الرئتين أثناء الشهيق من جرعات منخفضة تصل إلى 40 ميكروغرام في 20-30 ز الفئران 25 الشكل 3 يوضح هذا في عينات الجلد النسيجية: في حين أن بعض الجسيمات واضحة بسهولة في الصورة البصرية الساحة المظلمة (العمود 2)، تم الكشف عن الآخرين باستخدام التصوير الطيفية (العمود 3) يمكن أن تكون قد غاب باستخدام المجهر brightfield (العمود 1) أو وسائل أخرى. يخدم استخدام الساحة المظلمة HSI أيضا إلى تحسين نوعية خلال المجهر brightfield بسيط. ويمكن لهذه الصور أن تكون ثم يخضع لمزيد من النماذج الكمية للتحليل، نتحليل الجزيئات otably عبر يماغيج. تعزيز المجهر الساحة المظلمة لديها العديد من التطبيقات المختلفة، حتى في غياب التصوير فائق الأطياف. الأول هو قدرتها على توليد عالية الجودة، وصور عالية التباين. هو أفضل يتضح ذلك من الشكل 3، الذي جزيئات الفائدة يمكن تحديدها بسهولة بالمقارنة مع نظرائهم brightfield بهم. ويمكن لهذه الصور أيضا أن تخضع للتحليل الكمي الجسيمات، على الرغم من عدم وجود خرائط الطيفية، والحذر ضروري لتجنب الخلط بين الجسيمات الملوثة من الجسيمات المثيرة للاهتمام. <img alt="الشكل 1" src="/files/ftp_upload/53317/53317fig1.jpg" /> الشكل 1. المرجعي المكتبات الطيفية (مصفوفة الأنسجة) مقارنة المكتبات الطيفية (النانوية في تعليق). يوضح هذا الرقم على أهمية توليد مكتبة طيفية إشارة من نانomaterials من الفائدة في نفس المصفوفة كما العينات التجريبية. ويظهر في الصف الأول في مكتبة الطيفية المرجعية (RSL) لكل مادة في هذه الدراسة (الألومينا والسليكا وceria). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53317/53317fig1large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a> تم إنشاء هذا RSL بواسطة الطريقة الموصوفة في هذا البروتوكول، حيث تم تصفيتها عينات الأنسجة مراقبة إيجابية ضد عينات الأنسجة السيطرة السلبية. ويظهر في الصف الثاني المكتبات الطيفية (SL) التي تم إنشاؤها من الجسيمات النانوية من الاهتمام في تعليق السائل على شريحة زجاجية. لالألومينا، تم العثور على ذروة ذات النسقين في موجات من 500 و 650 في RSL، في حين كان ينظر الى الذروة أكثر المنحنية وأقل مميزة في الألومينا NP تعليق SL حوالي 600. لالسليكا، وبلغت ذروتها في الطول الموجي حوالي 650 كان موجودة في RSL، في حين كان ينظر الى الذروة أكثر المنحنية وأقل مميزة في السيليكا NP تعليق SL في أروالثانية 600. لceria، تم العثور على ذروة ذات النسقين في موجات من 520 و 620 في RSL، في حين كان ينظر الى ذروة أقل مميزة في ceria NP تعليق SL بنحو 560. وهذا يشير إلى أن المصفوفة التي هي جزء لا يتجزأ من مصادر القدرة النووية يخلق تحول في الأطياف التي يمكن أن تكون كبيرة عند اختيار الضوابط لإنشاء SL لتجربة محددة. <img alt="الرقم 2" src="/files/ftp_upload/53317/53317fig2.jpg" /> الرقم المرجعي 2. المكتبات الطيفية (مصفوفة الأنسجة) معين على السيطرة الإيجابية والسلبية السيطرة أنسجة الجلد الخنازير. يخدم هذا الرقم تأكيدا للRSLs بما يتناسب مع رسم الخرائط لعينات تجريبية، في أن كل RSL (العمود الأيسر) خرائط جيدا إلى المقابلة السيطرة الايجابية (العمود الأوسط) وليس خريطة لفي المقابلة سيطرة سلبية (العمود الأيمن). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53317/53317fig2large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر ح</a>يحرث لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم. <img alt="الشكل (3)" src="/files/ftp_upload/53317/53317fig3.jpg" /> الشكل 3. الطيفي رسم خرائط تجريبية أنسجة الجلد الخنازير تتعرض لجزيئات أكسيد المعادن. الصفوف من أعلى إلى أسفل تتوافق مع الطبقات المختلفة من الجلد، من سطحية إلى أعمق طبقة: البشرة، الأدمة، والأنسجة تحت الجلد، على التوالي. ويظهر في الصف الأول في الطبقة القرنية من البشرة من عينة من الجلد التي تعرضت للمصادر القدرة النووية الألومينا في تعليق. تعرضت الصف الثاني إلى السيليكا المصادر في تعليق. والصف الثالث إلى ceria المصادر في تعليق. كل عمود يصور نفس المنطقة من الجلد تصويرها مع تقنيات مختلفة. العمود الأول يتوافق مع المجهر brightfield (40X ماج على نطاق و؛ بار = 50 ميكرون)، حيث تم تضخيم المنطقة المغلقة في الساحة الحمراء (100X ماج؛ شريط النطاق = 10 ميكرومتر) مع تعزيز المجهر الساحة المظلمة (EDFM) في العمود الثاني، حيث السهام البيضاء تشير إلى التباين العالي مصادر القدرة النووية. تم الحصول على العمود الثالث مع كاميرا الفائقة الطيفية (HSI)، والتي تبين نفس مصادر القدرة النووية التباين العالي (السهام البيضاء). اتخذت EDFM وHSI الصور في التكبير 100X. = شريط نطاق 10 ميكرون. العمود الرابع يظهر صورة HSI معين ضد RSL منها لكل مجموعة التعرض، حيث يتم عرض مصادر القدرة النووية الألومينا في الخضراء، ومصادر القدرة النووية السيليكا باللون الأحمر، وceria المصادر في الأصفر، على التوالي. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53317/53317fig3large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a>

Watch this Scientific Journal Video about Identification of Metal Oxide Nanoparticles in Histological Samples by Enhanced Darkfield Microscopy and Hyperspectral Mapping at JoVE.com

Identification of Metal Oxide Nanoparticles in Histological Samples by Enhanced Darkfield Microscopy and Hyperspectral Mapping

Enhanced darkfield microscopy and hyperspectral imaging with spectral mapping enable screening, localization, and identification of nanoscale materials in histological samples with improved speed and accuracy over traditional methods. The goal of this paper is to provide methods for darkfield imaging and hyperspectral mapping of metal oxide nanoparticles in histological samples.

تحديد أكسيد المعادن النانوية في العينات النسيجية من خلال تعزيز بمجهر ذي ساحة مظلمة المجهري الطيفي ورسم الخرائط

Nanomaterials are increasingly prevalent throughout industry, manufacturing, and biomedical research. The need for tools and techniques that aid in the ...

identification-metal-oxide-nanoparticles-histological-samples

Research

JoVE Journal

Bioengineering

12.3K Views.  SUNY Polytechnic Institute, Colleges of Nanoscale Science and Engineering. Enhanced darkfield microscopy and hyperspectral imaging with spectral mapping enable screening, localization, and identification of nanoscale materials in histological samples with improved speed and accuracy over traditional methods. The goal of this paper is to provide methods for darkfield imaging and hyperspectral mapping of metal oxide nanoparticles in histological samples.

Video: Identification of Metal Oxide Nanoparticles in Histological Samples by Enhanced Darkfield Microscopy and Hyperspectral Mapping

Optical Mapping of Action Potentials and Calcium Transients in the Mouse Heart

The mouse heart is a popular model for cardiovascular studies due to the existence of low cost technology for genetic engineering in this species. Cardiovascular physiological phenotyping of the mouse heart can be easily done using fluorescence imaging employing various probes for transmembrane potential (Vm), calcium transients (CaT), and other parameters. Excitation-contraction coupling is characterized by action potential and intracellular calcium dynamics; therefore, it is critically important to map both Vm and CaT simultaneously from the same location on the heart1-4. Simultaneous optical mapping from Langendorff perfused mouse hearts has the potential to elucidate mechanisms underlying heart failure, arrhythmias, metabolic disease, and other heart diseases. Visualization of activation, conduction velocity, action potential duration, and other parameters at a myriad of sites cannot be achieved from cellular level investigation but is well solved by optical mapping1,5,6. In this paper we present the instrumentation setup and experimental conditions for simultaneous optical mapping of Vm and CaT in mouse hearts with high spatio-temporal resolution using state-of-the-art CMOS imaging technology. Consistent optical recordings obtained with this method illustrate that simultaneous optical mapping of Langendorff perfused mouse hearts is both feasible and reliable.

This paper details the dissection procedure, instrumental setup, and experimental conditions during optical mapping of transmembrane potential (Vm) and intracellular calcium transient (CaT) in intact isolated Langendorff perfused mouse hearts.

رسم الخرائط البصرية إمكانيات العمل والعابرون الكالسيوم في القلب ماوس

The mouse heart is a popular model for cardiovascular studies due to the existence of low cost technology for genetic engineering in this species. ...

Fabrication of a Functionalized Magnetic Bacterial Nanocellulose with Iron Oxide Nanoparticles

In this study, bacterial nanocellulose (BNC) produced by the bacteria Gluconacetobacter xylinus is synthesized and impregnated in situ with iron oxide nanoparticles (IONP) (Fe3O4) to yield a magnetic bacterial nanocellulose (MBNC). The synthesis of MBNC is a precise and specifically designed multi-step process. Briefly, bacterial nanocellulose (BNC) pellicles are formed from preserved G. xylinus strain according to our experimental requirements of size and morphology. A solution of iron(III) chloride hexahydrate (FeCl3&#183;6H2O) and iron(II) chloride tetrahydrate (FeCl2&#183;4H2O) with a 2:1 molar ratio is prepared and diluted in deoxygenated high purity water. A BNC pellicle is then introduced in the vessel with the reactants. This mixture is stirred and heated at 80 &#176;C in a silicon oil bath and ammonium hydroxide (14%) is then added by dropping to precipitate the ferrous ions into the BNC mesh. This last step allows forming in situ magnetite nanoparticles (Fe3O4) inside the bacterial nanocellulose mesh to confer magnetic properties to BNC pellicle. A toxicological assay was used to evaluate the biocompatibility of the BNC-IONP pellicle. Polyethylene glycol (PEG) was used to cover the IONPs in order to improve their biocompatibility. Scanning electron microscopy (SEM) images showed that the IONP were located preferentially in the fibril interlacing spaces of the BNC matrix, but some of them were also found along the BNC ribbons. Magnetic force microscope measurements performed on the MBNC detected the presence magnetic domains with high and weak intensity magnetic field, confirming the magnetic nature of the MBNC pellicle. Young&#39;s modulus values obtained in this work are also in a reasonable agreement with those reported for several blood vessels in previous studies.

Here, we present a protocol to make a bacterial nanocellulose (BNC) magnetic for applications in damaged blood vessel reconstruction. The BNC was synthesized by G. xylinus strain. On the other hand, magnetization of the BNC was realized through in situ precipitation of Fe2+ and Fe3+ ferrous ions inside the BNC mesh.

تلفيق من Functionalized المغناطيسي البكتيرية Nanocellulose مع أكسيد الحديد النانوية

In this study, bacterial nanocellulose (BNC) produced by the bacteria Gluconacetobacter xylinus is synthesized and impregnated in situ with iron oxide ...

Cell Labeling and Targeting with Superparamagnetic Iron Oxide Nanoparticles

Targeted delivery of cells and therapeutic agents would benefit a wide range of biomedical applications by concentrating the therapeutic effect at the target site while minimizing deleterious effects to off-target sites. Magnetic cell targeting is an efficient, safe, and straightforward delivery technique. Superparamagnetic iron oxide nanoparticles (SPION) are biodegradable, biocompatible, and can be endocytosed into cells to render them responsive to magnetic fields. The synthesis process involves creating magnetite (Fe3O4) nanoparticles followed by high-speed emulsification to form a poly(lactic-co-glycolic acid) (PLGA) coating. The PLGA-magnetite SPIONs are approximately 120 nm in diameter including the approximately 10 nm diameter magnetite core. When placed in culture medium, SPIONs are naturally endocytosed by cells and stored as small clusters within cytoplasmic endosomes. These particles impart sufficient magnetic mass to the cells to allow for targeting within magnetic fields. Numerous cell sorting and targeting applications are enabled by rendering various cell types responsive to magnetic fields. SPIONs have a variety of other biomedical applications as well including use as a medical imaging contrast agent, targeted drug or gene delivery, diagnostic assays, and generation of local hyperthermia for tumor therapy or tissue soldering.

Targeted cell delivery is useful in a variety of biomedical applications. The goal of this protocol is to use superparamagnetic iron oxide nanoparticles (SPION) to label cells and thereby enable magnetic cell targeting approaches for a high degree of control over cell delivery and localization.

وسم الخلية واستهداف مع مغنطيسية مسايرة فائقة superparamagnetic أوكسيد الحديد النانوية

Targeted delivery of cells and therapeutic agents would benefit a wide range of biomedical applications by concentrating the therapeutic effect at the ...

Microwave-driven Synthesis of Iron Oxide Nanoparticles for Fast Detection of Atherosclerosis

A fast and reproducible microwave-driven protocol has been developed for the synthesis of neridronate-functionalized nanoparticles. Starting from the synthesis of hydrophobic nanoparticles, our method is based on an adaptation from thermal decomposition method to microwave driven synthesis. The new methodology produces a decrease in the reaction times in comparison with traditional procedures. Moreover, the use of the microwave technology increases the reproducibility of the reactions, something important from the point of view of clinical applications. The novelty of this iron oxide nanoparticle is the attachment of Neridronate. The use of this molecule leads a bisphosphonate moiety towards the outside of the nanoparticle that provides Ca2+ binding properties in vitro and selective accumulation in vivo in the atheroma plaque. The protocol allows the synthesis and plaque detection in about 3 hr since the initial synthesis from organic precursors. Their accumulation in the atherosclerotic area in less than 1 hr provides a contrast agent particularly suitable for clinical applications.

Microwave technology enables extremely fast synthesis of iron oxide nanoparticles for atherosclerosis plaque characterization. The use of an aminobisphosphonate in the external side of the nanoparticle provides a fast accumulation in the atherosclerotic area.

توليف يحركها الميكروويف من أكسيد الحديد النانوية لكشف سريع من تصلب الشرايين

A fast and reproducible microwave-driven protocol has been developed for the synthesis of neridronate-functionalized nanoparticles. Starting from the ...

Fabrication of a Dipole-assisted Solid Phase Extraction Microchip for Trace Metal Analysis in Water Samples

This paper describes a fabrication protocol for a dipole-assisted solid phase extraction (SPE) microchip available for trace metal analysis in water samples. A brief overview of the evolution of chip-based SPE techniques is provided. This is followed by an introduction to specific polymeric materials and their role in SPE. To develop an innovative dipole-assisted SPE technique, a chlorine (Cl)-containing SPE functionality was implanted into a poly(methyl methacrylate) (PMMA) microchip. Herein, diverse analytical techniques including contact angle analysis, Raman spectroscopic analysis, and laser ablation-inductively coupled plasma-mass spectrometry (LA-ICP-MS) analysis were employed to validate the utility of the implantation protocol of the C-Cl moieties on the PMMA. The analytical results of the X-ray absorption near-edge structure (XANES) analysis also demonstrated the feasibility of the Cl-containing PMMA used as an extraction medium by virtue of the dipole-ion interactions between the highly electronegative C-Cl moieties and the positively charged metal ions.

The fabrication protocol of a dipole-assisted solid phase extraction microchip for the trace metal analysis is presented.

تلفيق من ساعد ثنائي القطب-الصلبة المرحلة استخراج رقاقة لتتبع تحليل المعادن في عينات المياه

This paper describes a fabrication protocol for a dipole-assisted solid phase extraction (SPE) microchip available for trace metal analysis in water ...

Correlative Light- and Electron Microscopy Using Quantum Dot Nanoparticles

A method is described whereby quantum dot (QD) nanoparticles can be used for correlative immunocytochemical studies of human pathology tissue using widefield fluorescence light microscopy and transmission electron microscopy (TEM). To demonstrate the protocol we have immunolabeled ultrathin epoxy sections of human somatostatinoma tumor using a primary antibody to somatostatin, followed by a biotinylated secondary antibody and visualization with streptavidin conjugated 585 nm cadmium-selenium (CdSe) quantum dots (QDs). The sections are mounted on a TEM specimen grid then placed on a glass slide for observation by widefield fluorescence light microscopy. Light microscopy reveals 585 nm QD labeling as bright orange fluorescence forming a granular pattern within the tumor cell cytoplasm. At low to mid-range magnification by light microscopy the labeling pattern can be easily recognized and the level of non-specific or background labeling assessed. This is a critical step for subsequent interpretation of the immunolabeling pattern by TEM and evaluation of the morphological context. The same section is then blotted dry and viewed by TEM. QD probes are seen to be attached to amorphous material contained in individual secretory granules. Images are acquired from the same region of interest (ROI) seen by light microscopy for correlative analysis. Corresponding images from each modality may then be blended to overlay fluorescence data on TEM ultrastructure of the corresponding region.

A method is described whereby quantum dot (QD) nanoparticles can be used for correlative immunocytochemical studies of epoxy embedded human pathology tissue. We employ commercial antibody fragment conjugated QDs that are visualized by widefield fluorescence light microscopy and transmission electron microscopy.

المتلازم الخفيفة والمجهر الإلكتروني عن طريق الكم دوت النانوية

A method is described whereby quantum dot (QD) nanoparticles can be used for correlative immunocytochemical studies of human pathology tissue using ...

Production of Metal Nanoparticles by Pulsed Laser-ablation in Liquids: A Tool for Studying the Antibacterial Properties of Nanoparticles

The emergence of multidrug-resistant bacteria is a global clinical concern leading some to speculate about our return to a "pre-antibiotics" era of medicine. In addition to efforts to identify novel small-molecule antimicrobial drugs, there has been great interest in the use of metal nanoparticles as coatings for medical devices, wound dressings, and consumer packaging, due to their antimicrobial properties. The wide variety of methods available for nanoparticle synthesis results in a broad spectrum of chemical and physical properties which can affect antibacterial efficacy. This manuscript describes the pulsed laser-ablation in liquids (PLAL) method to create nanoparticles. This approach allows for the fine tuning of nanoparticle size, composition, and stability using post-irradiation methods as well as the addition of surfactants or volume excluders. By controlling particle size and composition, a large range of physical and chemical properties of metal nanoparticles can be explored which may contribute to their antimicrobial efficacy thereby opening new avenues for antibacterial development.

The antimicrobial properties of metals such as copper and silver have been recognized for centuries. This protocol describes pulsed laser-ablation in liquids, a method of synthesizing metal nanoparticles that provides the ability to fine tune the properties of these nanoparticles to optimize their antimicrobial effects.

إنتاج الجسيمات النانوية المعدنية عن طريق نابض بالليزر في الاجتثاث في السوائل: أداة لدراسة خصائص مضادة للجراثيم من الجسيمات النانوية

The emergence of multidrug-resistant bacteria is a global clinical concern leading some to speculate about our return to a "pre-antibiotics" era of ...

Catalytic Scavenging of Plant Reactive Oxygen Species In Vivo by Anionic Cerium Oxide Nanoparticles

Reactive oxygen species (ROS) accumulation is a hallmark of plant abiotic stress response. ROS play&#160;a dual role in plants by acting as signaling molecules at low levels and damaging molecules at high levels. Accumulation of ROS in stressed plants can damage metabolites, enzymes, lipids, and DNA, causing a reduction of plant growth and yield. The ability of cerium oxide nanoparticles (nanoceria) to catalytically scavenge ROS in vivo provides a unique tool to understand and bioengineer plant abiotic stress tolerance. Here, we present a protocol to synthesize and characterize poly (acrylic) acid coated nanoceria (PNC), interface the nanoparticles with plants via leaf lamina infiltration, and monitor their distribution and ROS scavenging in vivo using confocal microscopy. Current molecular tools for manipulating ROS accumulation in plants are limited to model species and require laborious transformation methods. This protocol for in vivo ROS scavenging has the potential to be applied to wild type plants with broad leaves and leaf structure like Arabidopsis thaliana.

Catalytic Scavenging of Plant Reactive Oxygen Species In Vivo by Anionic Cerium Oxide Nanoparticles

Here, we present a protocol for the synthesis and characterization of cerium oxide nanoparticles (nanoceria) for ROS (reactive oxygen species) scavenging in vivo, nanoceria imaging in plant tissues by confocal microscopy, and in vivo monitoring of nanoceria ROS scavenging by confocal microscopy.

مسح الحفاز لمصنع الأكسجين التفاعلية الأنواع في فيفو بجسيمات نانوية أكسيد السيريوم أنيونى

Reactive oxygen species (ROS) accumulation is a hallmark of plant abiotic stress response. ROS play&#160;a dual role in plants by acting as signaling ...

Using Magnetometry to Monitor Cellular Incorporation and Subsequent Biodegradation of Chemically Synthetized Iron Oxide Nanoparticles

Magnetic nanoparticles, made of iron oxide, present a peculiar interest for a wide range of biomedical applications for which they are often internalized in cells and then left within. One challenge is to assess their fate in the intracellular environment with reliable and precise methodologies. Herein, we introduce the use of the vibrating sample magnetometer (VSM) to precisely quantify the integrity of magnetic nanoparticles within cells by measuring their magnetic moment. Stem cells are first labeled with two types of magnetic nanoparticles; the nanoparticles have the same core produced via a fast and efficient microwave-based nonaqueous sol gel synthesis and differ in their coating: the commonly used citric acid molecule is compared to polyacrylic acid. The formation of 3D cell-spheroids is then achieved via centrifugation and the magnetic moment of these spheroids is measured at different times with the VSM. The obtained moment is a direct fingerprint of the nanoparticles&#8217; integrity, with decreasing values indicative of a nanoparticle degradation. For both nanoparticles, the magnetic moment decreases over culture time revealing their biodegradation. A protective effect of the polyacrylic acid coating is also shown, when compared to citric acid.

Iron oxide nanoparticles are synthesized via a nonaqueous sol gel procedure and coated with anionic short molecules or polymer. The use of magnetometry for monitoring the incorporation and biotransformations of magnetic nanoparticles inside human stem cells is demonstrated using a vibrating sample magnetometer (VSM).

استخدام علم المغنطيسية لمراقبة الدمج الخلوي والتحلل الحيوي اللاحق للجسيمات النانوية أكسيد الحديد المركب كيميائيا

Magnetic nanoparticles, made of iron oxide, present a peculiar interest for a wide range of biomedical applications for which they are often internalized ...

High-Speed Ultraviolet Photoacoustic Microscopy for Histological Imaging with Virtual-Staining assisted by Deep Learning

Surgical margin analysis (SMA), an essential procedure to confirm the complete excision of cancerous tissue in tumor resection surgery, requires intraoperative diagnostic tools to avoid repeated surgeries due to a positive surgical margin. Recently, by taking the advantage of the high intrinsic optical absorption of DNA/RNA at 266 nm wavelength, ultraviolet photoacoustic microscopy (UV-PAM) has been developed to provide high-resolution histological images without labeling, showing great promise as an intraoperative tool for SMA. To enable the development of UV-PAM for SMA, here, a high-speed and open-top UV-PAM system is presented, which can be operated similarly to conventional optical microscopies. The UV-PAM system provides a high lateral resolution of 1.2 &#181;m, and a high imaging speed of 55 kHz A-line rate with one-axis galvanometer mirror scanning. Moreover, to ensure UV-PAM images can be easily interpreted by pathologists without additional training, the original grayscale UV-PAM images are virtually stained by a deep-learning algorithm to mimic the standard hematoxylin- and eosin-stained images, enabling training-free histological analysis. Mouse brain slice imaging is performed to demonstrate the high performance of the open-top UV-PAM system, illustrating its great potential for SMA applications.

A high-speed and open-top ultraviolet photoacoustic microscope that can provide histological images intraoperatively for surgical margin analysis is demonstrated, including the system configuration, optical alignment, sample preparation, and experimental procedures.