バイオハイブリッド型蚊取りを用いた原子間力顕微鏡プローブの開発

要約

昆虫を噛む行動の定量的かつ制御された調査は、ベクター媒介性疾患と戦うための効果的な戦略を考案するために重要です。これに関連して、バイオハイブリッド原子間力顕微鏡(AFM)プローブを製造する方法が導入されます。

要約

蚊は、病気を媒介する能力があるため、人間にとって最も致命的な動物として悪名高く、公衆衛生に永続的な課題を提起しています。現在使用されている一次予防戦略には化学忌避剤が含まれますが、蚊が急速に耐性を発達させるため、効果がないことがよくあります。したがって、新しい予防方法の発明は非常に重要です。このような開発は、蚊に刺される行動を完全に理解することにかかっており、制御可能なテストパラメータと定量的測定を使用して実際の刺すシナリオを正確に再現する実験設定が必要です。このギャップを埋めるために、バイオハイブリッド原子間力顕微鏡(AFM)プローブが設計され、その先端として生物学的針(特に蚊の唇)が特徴付けられました。このバイオハイブリッドプローブは、標準的なAFMシステムと互換性があり、蚊の侵入挙動をほぼ本物に近いシミュレーションで実現します。この方法は、噛むメカニズムの定量的研究における一歩前進を示し、ベクター媒介性疾患(VBD)に対する効果的な障壁の作成につながり、蚊が媒介する病気との闘いに新たな道を開く可能性があります。

概要

世界保健機関(WHO)は、ベクター媒介性疾患(VBD)が全感染症の17%以上を占め、世界で年間70万人以上の死亡を引き起こしていると報告しました。例えば、世界で最も致命的な動物である蚊は、デング熱、マラリア、ジカ熱などの多くの病原体を、血液を媒介する節足動物を介して拡散させ、毎年7億件の感染をもたらしています¹。蚊の侵入行動を模倣して蚊を刺すメカニズムを調べたり、侵入防止の有効性を証明するための潜在的な障壁の研究など、VBDを予防するための効果的な対策の開発に向けた探求は非常に重要です。重要な課題の1つは、そのような調査を実行するための適切なアプローチを開発することです。蚊の針の形状に似たマイクロスケールの針の開発など、文献で努力が払われてきました。しかし、これらのマイクロニードルを作るために使用される材料の多くは、粘弾性材料²、シリコン(Si)、ガラス、セラミック³など)は、蚊の吻の生物学的材料とは異なる機械的特性を持っています。設計された材料は脆く、破壊や座屈を起こしやすい^{可能性があります3,4}が、蚊の吻は破壊や座屈によく耐えることができます⁴。人工材料の代わりに蚊の唇を使用するバイオハイブリッドプローブを持つことの利点は....

プロトコル

このプロトコルに使用される蚊の種は、感染していない成虫 のネッタイシマカ (A. aegypti)であり、冷凍され、-20°Cの冷凍庫に保管されます。この種は、NIH/NIAIDフィラリア症研究試薬リソースセンターから提供され、BEI Resources、NIAID、NIH:Uninfected Aedes aegypti、Strain Black Eye Liverpool (Frozen)、NR-48920を通じて配布されました。研究に使用された試薬と機器は、 材料表に記載されています。

1.吻から陰唇を解剖する

1. ピンセットを使用して、死んだ蚊を顕微鏡下のスライドガラスの上に置き、吻の端に先細りの先端があることを確認します(図2A)。
2. 蚊をスライドガラスの上に置いたまま、メスの刃を蚊の頭の近くの陰唇にそっと置きます(図2B)。
3. 陰唇の厚さを通る浅い浸透深さで、陰唇の上半分全体(約80μmのカット)を切開します。陰唇だけをカットし、下にある束はカットしないように、ブレードに軽く圧力をかけるようにしてください。
4. ピンセットで蚊の頭をしっかりと保持し、別の精密ピ....

ディスカッション

プロトコルのステップ1は、不要な陰唇の生物学的サンプルを洗浄することを目的としています。これを達成するために、陰唇を切開しますが、陰唇の真下にある束には切開しません(図1)。束と陰唇はそれらの界面で結合されていないため(つまり、陰唇は束に沿って自由にスライドし、蚊の頭に付着することによってのみ所定の位置に保持されます)、実行された切開は?.......

資料

Name	Company	Catalog Number	Comments
5-SA-SE Straight Tapered Ultra Fine-Pointed Tweezers	Excelta	N/A	For manipulating/dissecting the proboscis.
C-4D Probe station	Everbeing Int’l Corp	N/A	Used for AFM assembly.
Tipless Tapping Mode Cantilever	NanoAndMore USA	TL-NCH	AFM cantilever used for mounting the labrum. Specs are shown here: Shape: Beam Force Constant: 42 N/m (10 - 130 N/m) Resonance Frequency: 330 kHz (204 - 497 kHz) Length: 125 µm (115 - 135 µm) Width: 30 µm (22.5 - 37.5 µm) Thickness: 4 µm ( 3 - 5 µm)
UV Expoxy	Let's resin	ALR00146	For stinger attachment.