Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Representative Results
Discussion
Acknowledgements
Materials
References
Bioengineering
Denne artikel præsenterer integrationen af et spektralfokuseringsmodul og en dual-output pulslaser, der muliggør hurtig hyperspektral billeddannelse af guldnanopartikler og kræftceller. Dette arbejde har til formål at demonstrere detaljerne i multimodale ikke-lineære optiske teknikker på et standard laserscanningsmikroskop.
Sondering af guldnanopartikler (AuNP'er) i levende systemer er afgørende for at afsløre samspillet mellem AuNP'er og biologiske væv. Ved at integrere ikke-lineære optiske signaler såsom stimuleret Raman-spredning (SRS), to-foton-exciteret fluorescens (TPEF) og forbigående absorption (TA) i en billeddannelsesplatform kan den desuden bruges til at afsløre biomolekylær kontrast mellem cellulære strukturer og AuNP'er på en multimodal måde. Denne artikel præsenterer en multimodal ikke-lineær optisk mikroskopi og anvender den til at udføre kemisk specifik billeddannelse af AuNP'er i kræftceller. Denne billeddannelsesplatform giver en ny tilgang til udvikling af mere effektive funktionaliserede AuNP'er og bestemmelse af, om de er inden for vaskulaturer omkring tumor-, pericellulære eller cellulære rum.
Guldnanopartikler (AuNP'er) har vist stort potentiale som biokompatible billeddannende sonder, for eksempel som effektive overfladeforstærkede Raman-spektroskopi (SERS) substrater i forskellige biomedicinske applikationer. Større anvendelser omfatter områder som biosensing, bioimaging, overfladeforbedrede spektroskopier og fototermisk terapi til kræftbehandling1. Desuden er sondering af AuNP'er i levende systemer afgørende for at vurdere og forstå samspillet mellem AuNP'er og biologiske systemer. Der er forskellige analytiske teknikker, herunder Fourier transform infrarød (FTIR) spektroskopi2, laser....
1. Tænding af lasersystemet
SF-TRU-modulet (Spectral Focusing Timing and Recombination Unit) introduceres mellem femtosekundlaseren med dobbelt udgang og det modificerede laserscanningsmikroskop. Det justerbare ultrahurtige lasersystem, der anvendes i denne undersøgelse, har to udgangsporte, der leverer en stråle ved en fast bølgelængde på 1.045 nm og den anden stråle justerbar i området 680-1.300 nm. Et detaljeret skema over SF-TRU-modulet og multimodal billedbehandlingsplatform er afbildet i figur 1. SF-TRU er.......
Denne undersøgelse har præsenteret kombinationen af SF-TRU-modul og ultrahurtigt dual-output lasersystem demonstreret sine anvendelser til multimodal mikrospektroskopi. Med sin evne til at undersøge guldnanopartiklers (AuNPs') optagelse af kræftceller kan den multimodale billeddannelsesplatform visualisere de cellulære reaktioner på hypertermiske kræftbehandlinger, når laserstråler absorberes af AuNP'er.
Desuden opnås hurtig kemisk specifik billeddannelse og høj spektralopløsning v.......
Name | Company | Catalog Number | Comments |
APE SRS Detection Unit | APE (Angewandte Physik & Elektronik GmbH) | APE Lock-in Module | Combined system containing a large area Si photo-diode for detecting the pump beam along with a Lock-In amplifier for detecting the beam modulations |
Confocal Scanning Unit | Olympus | FV 3000 | Confocal scanning unit used for imaging |
CML Latex Beads, 4% w/v, 1.0 µm | Invitrogen | C37483 | Polystyrene microspheres |
Coverslips | Thorlabs | CG15CH2 | 22 mm x 22 mm coverslips for seeding cells |
FBS | Gibco | 10500-064 | Foetal Bovine Serum (Heat Inactivated) |
Flouview | Olympus | FV31S-SW | Laser scanning microscope control software |
Function Generator | BX precision | 40543 | Used to generate square wave function which is fed to EOM in SF-TRU to produce modulations in the stokes beam |
FV3000 | Olympus | IX83P2ZF | Other microscope frames can be used. |
Gold Nanoparticles | Nanopartz | A11-60 | Spherical gold nanoparticles, 60 nm diameter |
Input Output Interface | Olympus | FV30 ANALOG | This unit allows voltage readouts from PMT and LockIn to be fed into the confocal scanning software and allows timing pulses to be sent between the olympus microscope and the SF-TRU unit. |
InSight X3 | Newport | Spectra-Physics | Dual-output femtosecond pulsed laser. Tunable (680–1300 nm) and fixed (1045 nm) laser outputs with the repetition rate of 80 MHz. |
Microscope Frame | Olympus | IX83 | Inverted microscope |
Mouse 4T1 cells | ATCC | CRL-2539 | Mouse breast cancer cells |
NA 1.2 Water Immersion Objective | Olympus | UPLSAPO60XW/IR | The multiphoton 60x Objective has a 0.28 mm working distance. Other similar objectives can be used. |
NA 1.4 Condenser | Nikon | CSC1003 | Other condensers with NA higher than the excitation objective can also be used. |
PMT | Hamamatsu | R3896 | PMT used for detecting anti-stokes photos for CARS micrsocopy |
PMT Connector | Hamamatsu | C13654-01-Y002 | Connector for PMT |
Power Supply | RS | RSPD-3303 C | Programmable power supply which is used for providing the correct voltage to the PMT |
RPMI-1640 | Gibco | A10491-01 | Roswell Park Memorial Institute (RPMI) 1640 Medium has since been found suitable for a variety of mammalian cells. |
SF-TRU | Newport Spectra Physics | SF-TRU | System designed for controlling the time delay and dispersion of the 2 laser outputs and for performing the beam modulations required for SRS |
ABOUT JoVE
Copyright © 2024 MyJoVE Corporation. All rights reserved