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.

Geleneksel histolojik lekeleme, metal oksit nanopartiküllerinin belirlenmesini ve analiz geçirmiş doku örnekleri EDFM, HSI haritalama ve görüntü analiz teknikleri bir kombinasyonu ile elde edilebilir için. Bu örnekler uygun görselleştirme için 5-10 um kalınlığında kesitlere ayrıldı edilmesi önemlidir, histoloji ve imünohistokimya için numune hazırlamada esneklik (leke tipi, örneğin, sabit ya da dondurulmuş dokuları kullanılarak) varken. Burada kullanılan örnekler hematoksilin ve eosin ile boyanmış ve dakika, cam mikroskop lamları üzerine monte edilmiş, formalin ile sabitlenmiş ve parafine gömülmüş önce 6 um kalınlığında bir döner mikrotom kesit edildi. Bir ex vivo deri penetrasyon toksikoloji işbirliğinden domuz deri dokuları, bu çalışma için kullanıldı. Dokuların sulu süspansiyonlarda, metal oksit nanopartiküllerinin (alüminyum oksit, silis, seryum oksit) maruz bırakıldı. Ilgi bölgesi (ler) in tespiti (yüksek kontrast elemeNTS) EDFM ile müteakip HSI haritalama ve analiz kolaylaştıran önemli bir ilk adımdır. Pozitif ve negatif kontrol örnekleri görüntülü ve başvuru için bir spektral kütüphane oluşturmak amacıyla ilk analiz edilmelidir. Pozitif kontrol toplanan spektrumları bir pozitif kontrol spektral kütüphane ihraç edilmektedir. Daha sonra, negatif kontrol görüntülerden bütün spektrumlar özgüllüğünün geliştirilmesi için pozitif kontrol spektral kütüphanesinden çıkarılır (yanlış pozitif azaltmak için). Elde edilen filtre spektral kütüphanesi olan söz konusu malzemelerin analizi için karşılık vermektedir RSL olarak kabul edilir. Tüm doku örnekleri aynı görüntüleme sürecinden geçmeleri ve RSL karşı eşleştirilir. Ortaya çıkan görüntü siyah arka plan üzerinde ilgi unsurları ile tek alanlar içerecektir. Bu görüntü daha sonra ImageJ görüş alanı başına eşlenmiş parçacıkların alanı elde etmek onun eşik ve parçacık analizi fonksiyonları kullanılarak analiz edilebilir. ImageJ elde edilen sayısal veri ihracat olabilirdaha fazla analiz için bir elektronik tabloya ed. Bu biyolojik örnekler birbirlerinden doğal farklıdır ve boyama yöntemleri EDFM ve HSI aracılığıyla görselleştirme etkileyebilir olarak, pozlama ayarları numunenin belirli bir tip için en yüksek kontrastlı görüntü üretir ne uygun olarak belirlenmesi gerektiğini dikkate almak önemlidir. Yanlış pozitif azaltılması spektral kütüphanelerin filtrasyon yoluyla elde edilebilmesine rağmen, bu kirlenmeye karşı gelen spektrumları potansiyel olumlu denetimin spektral kütüphanesinden filtrelenmiş olabilir gibi, bu ilgi elemanı ile kirlenmesini kaçınmışlardır güvenilir negatif kontroller elde etmek için önemlidir yanlış negatif oranlarının artırılması. Sp üretmek biriken parçacıkların yüksek sayıda alanları: Ayrıca, hiperspektral görüntüleme yazılımı ile saptanabilir spektrum yoğunluğu aralığı, belirli yazılım sınırını aşmak olamaz (Bu çalışma için, yani 16.000 adettir)yoğunluk sınırının üzerinde ectral yoğunluklarının yanlış negatif sayısının artması riskine karşı, spektral kütüphane dışına bırakılır. HSI sistemi, geleneksel yöntemlere göre birçok avantaj sağladığını da, dikkate alınması gereken bazı dezavantajları ve sınırlamalar vardır. Biri büyük işlem gücü gerekebilir toplanan optik veri büyük miktar. Başka bir referans spektral kütüphaneler oluşturulan edilirken HSI, özellikle başlangıç ​​aşamalarında, zaman yoğun olabilir olduğunu. Ayrıca, görüntüleme süresi, basit karanlık alan görüntüleme olmadığı kadar yavaş yapım, görüntü yakalama başına birkaç dakika gerekebilir; Ancak, yine de elektron mikroskobu ile numune alma hazırlığı ve görselleştirme gerçekleştirmek daha hızlıdır. Ayrıca, karmaşık sistemler son derece uzmanlaşmış kontrollerin geliştirilmesini gerektirmektedir ve 26 zorlu standart, evrensel bir referans kütüphanelerinin kurulması yapmak çoklu karakteristik spektrumları, neden olabilir. Son olarak, teknolojiBireysel atomları çözebilirsiniz gibi atomik kuvvet mikroskobu veya transmisyon elektron mikroskopisi olarak probe- veya elektron mikroskopi teknikleri, daha düşük çözünürlükte nique sonuçları. Bu tekniğin çözünürlüğü nedeniyle nanometre düzeyinde veya hassas bir alt mikron seviyesinde malzemelerin bulmak için partikül boyutlarını ölçmek için yüksek hassasiyetli aracı olmaktan önler onun fotonik doğası, sınırlıdır. Teknik, bazı doku bölmeleri veya hücresel organel içindeki parçacıkları saptamak mümkün olsa da (örneğin hücre çekirdekleri gibi) 1&#39;den büyük um, küçük organelleri veya özellikler bu yöntemle doğru görselleştirmek için zorlamaktadır. Ayrıca kendi uzamsal çözünürlük verilen notun, bir, bu yöntem tek nanopartiküller ve aglomeralarla 11 arasında ayırt edemiyor. Diğer hususlar şunlardır: (böyle asil metaller gibi) bazı malzemeler daha kolay analı yapabilirsiniz, hangi çok daha yüksek yansıtma ve farklı spektral profilleri varze ve bu araç ile Işıksal haritası. Bu tür yarı-metalik araştırıldı oksitler ve karbon bazlı nano 24, 27, gibi diğer nedeniyle temel bileşikler şekline daha zor olabilir, ve matris bağlı olabilir. Tarafından Mercer ve ark., Iki fare soluma çalışmalarında, bu çalışmada kullanılan birine benzer bir sistem akciğer ve çevre dokuların ile son derece yüksek kontrastlı dayalı ikincil organlarda karbon nanotüpler bulmak amacıyla kullanılmıştır. Karbon fiberlerin benzersiz şekli tanımlanması için yeterli bir özelliği olduğu için ancak hiperspektral haritalama, her iki çalışmada da olasılıkla gösterilmemiştir. Normal biyofizik süreçlerle belirli organları ilgilendiren nanopartiküller yatırılması (ve genellikle kendisi çalışmanın konusu) öngörülemeyen olduğundan, uygulanabilir bir pozitif kontrol belirlenmesi zor olabilir ve kontrol m nasıl nesil göz önüne alınmasını gerektirir: Başka bir göz dokularında özellikle ilgilidirilgi konusu bir malzeme durumunu etkilemez uş. Spektral kütüphane ilgi bozulmamış nanopartiküller oluşturulur Örneğin, nedeniyle değişiklik nedeniyle, örneğin parçacık (değişmesi sonucu spektrumları değişikliklere dokuların veya hücrelerin bu aynı nanopartiküller kütüphaneyi eşleme zor olabilir pH, çözünme, aglomerasyon, protein bağlama) ve genel mikroçevresinin veya matris. Son olarak, teknik olarak yarı-kantitatif doğada sınırlıdır: sadece kolay bir malzemenin toplam organı yükünü karakterize gibi görevleri yerine getirmek için kullanılabilir anlamına gelir içindeki çözünürlüğü, diğer iki boyutlu mikroskopi teknikleri gibi nicel olabilir. Genel olarak, EDFM ve HSI, TEM, HAADF ve DIC gibi geleneksel nano malzeme görüntüleme ve karakterizasyon teknikleri, oranla birkaç avantaj sağlamaktadır. EDFM / HSI daha yoğun konvansiyonel kıyasla zaman ve maliyet tasarrufu daha hızlı görüntü elde etme ve analizi için izin verirtional teknikleri. Buna ek olarak, EDFM / HSI için numune hazırlanması zaman kazandırır ve daha sonra diğer teknikler kullanılabilir çünkü bu da belirli bir örnek daha esnek analizi için izin veren, genellikle en az tahribatsız hem de. Bundan başka, bir çok HSI bileşimlerin nano ölçekli maddelerin analizi için matrislerin çeşitli sağlayan çok yönlüdür. Araştırma ekibi teknolojisinin özgüllük derinlemesine bir değerlendirmesi dahil diğer malzemeler ve örnek türleri için burada anlatılan yöntemi geliştirmek için çalışıyor. Araştırma ekibi tarafından soruşturma altında eleştirel bir sonraki adım, geleneksel altın standartlarına karşı bu tekniklerin doğrulama (örneğin, Raman, TEM, SEM) malzeme ve ilgi doku tipleri için.

Nanomalzemeler giderek sanayi ve çeşitli uygulamalar kullanılır, daha hızlı, ekonomik ve böyle elektron mikroskobu gibi geleneksel yöntemlerine daha uygundur nano görüntüleme ve karakterizasyon yöntemlere ihtiyaç vardır. Diferansiyel girişim kontrast (DIC) mikroskopi 1 ve toplam iç yansıma (TIR) ​​ya da sıfıra yaklaşır olarak kaybolan alan bazlı yaklaşımlar dahil olmak üzere birçok optik teknikler istihdam edilmiştir hücre, doku ve canlı sistemlerin, ile nanoparçacık (NP) etkileşimleri için görselleştirmek Alan Tarama optik mikroskopi (NSOM) 2,3. Ancak bu çoğu uzman olmayan laboratuarları 4 ulaşamayacağı high-end analitik yaklaşımlar vardır. Transmisyon elektron mikroskobu (TEM) da dahil olmak üzere elektron mikroskobu, aynı zamanda hücrelerin 5,6,7,8 ile NP etkileşimi incelemek için kullanılır olmuştur. Yüksek açılı halka şeklindeki karanlık alan (HAADF) taramalı transmisyon elektron mikroskopisi NPS etkileşimini incelemek için kullanılır olmuşturvirüs 9. Mikroskopisi NP-hücre etkileşimleri 10 incelemek için kullanılan bir başka popüler bir tekniktir. Son yıllarda, karanlık alan bazlı hiperspektral görüntüleme (SHE) teknikleri biyolojik matrisler 11 NPs çalışmak için gelecek vaat eden bir analitik araç olarak kullanılmıştır. HSI sistemleri hiperküp ya datacube 12 olarak bilinen konumsal ve spektrum verileri, bir üç boyutlu bir temsilini üretir. Spektral varyasyon mekansal harita malzemesi tanımlanması için kullanılır. Bilinen malzemelerin spektral profil oluşturulur ve bilinmeyen numunelerin ile karşılaştırma yapmak için, referans kütüphaneleri olarak kullanılır. HSI sistemleriyle en önemli avantajlarından biri, böylece bilinen, benzer kompozisyon başka referans parçacık bağlayarak yanı sıra ya da ex vivo in vivo konumu ve bilinmeyen NPS dağılımını kuran spektroskopi ile görüntüleme birleştirmek için onun yeteneği olduğunu. Birçok avantajı vardırgeleneksel görüntüleme teknikleri üzerinde HSI sistemleri kullanılarak: minimum numune hazırlama gereklidir; örnek hazırlama doğada genellikle tahribatsız; görüntü toplama ve analiz hızlıdır; teknik, düşük maliyetli 13 olduğu; ve karışık bileşimin ve / veya karmaşık matrisler bileşiklerin uzamsal dağılımı ve analiz daha kolay 14 gerçekleştirilir. Değerli örnekleri içeren nanomateryal araştırma için en önemli hususlar biri potansiyel art arda bir veya birden fazla yöntemlerle örnekleri incelemek için izin veren bir tahribatsız görüntüleme yöntemi, mevcudiyetidir. Tekrarlanan veya birden analizler tek bir yöntemle temin olmaz kapsamlı veri setlerini geliştirilmesi arzu edilebilir. Bu bağlamda için, optik özelliklerini inceleyerek numuneyi analiz etmek en güvenli yoludur. Gelişmiş bir karanlık alan mikroskobu (EDFM) ve HSI sistemi kullanılarak örneğin optik tepkisini incelemek için - yani reflectance, aynı zamanda absorbans ve transmitans - özelliği, kimlik ve karakterizasyonu 15 gerçekleştirilebilir. Potansiyel karakterizasyon uç noktalar göreli büyüklüğü ve numune içindeki nanopartiküller veya aglomera ve nanopartiküllerin dağılımının şekli bir değerlendirmesini içermektedir. Bu yazıda, bir spektral açı eşleyicisi (SAM) olarak ifade edilen bir piksel eşleme spektral algoritmasına dayalı bir HSI sistemi kullanılarak ölüm sonrası dokuda metal oksit nanopartiküller için spesifik eşleme yöntemleri tarif eder. Bu hayvan modelleri mühendislik nanomateryallerin maruziyetin sağlık etkilerini değerlendirmek için kullanılır, burada in vivo Nanotoksikoloji araştırma, güncel ve geleceğe tamamlayacak potansiyele sahip çünkü bu özel uygulamaya seçti. Bu yöntemin uygulanması, aynı zamanda, doku ya da hayvan modelleri kullanan nano ölçekli ilaç verme araştırmayı olabilir. O boyunca, özellikle nano partıkuler emilim, dağılım, metabolizma ve atılım olarakrgans ve dokuların bu sistem ile incelenebilir. Geniş uygulama çeşitli biyomedikal araştırmalar 11 kullanılmak için araştırılmaktadır. Bu yöntem, elementel bileşimler 16-19 çeşitli nanopartiküller maruz kalan (örneğin, çeşitli dokuların türleri, bronkoalveolar lavaj örnekleri, kan smear) farklı biyolojik numunelerin değerlendirilmesi için de kullanılabilir. Bundan başka, bu yöntem, in vivo ve nano ölçekli ilaç verme çalışmaları 11 için ilgili olan, in vitro, in nanopartikül biodistribution araştırılması için de faydalıdıdr. Biyolojik numuneler ötesinde, EDFM ve HSI örneğin atık su 20 çevre numuneleri içinde nano-tanecikleri değerlendirmek için de kullanılabilir. O nanoparçacık penetrasyonu önlemede kişisel koruyucu donanımların etkinliğini değerlendirmek için kullanılabilir çünkü Mesleki maruziyet değerlendirmesi, hem de bu tekniğin kullanılması ile sağlanabilir. Ayrıca, araştırma team şu anda mesleki maruziyet değerlendirmelerinin toplanan nanopartiküller filtre medya örneklerinin değerlendirilmesi için benzer bir EDFM ve HSI protokolünü geliştirmektedir. EDFM ve HSI bu farklı örnek tiplerinin hazırlanması değişebilir olmakla birlikte, bunlar kolaylıkla optik sistem tarafından görüntülenmiştir edilebilir şekilde hazırlanır önemlidir. Geleneksel aydınlık mikroskobu ile görüntülenmiştir eğer Tipik olarak, örnek hazırlanmalıdır. 11 piyasada mevcut birçok hiperspektral görüntüleme sistemleri vardır.

<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.

Hyperspektral mikroskopi spektrofotometri edilene benzer bir şekilde malzemeleri belirlemek için kabiliyeti için yararlıdır. Şekil 1 &#39;de gösterildiği gibi, her bir malzemenin çeşitli özellik spektrumu ve eşi olmayan yansıtma bir genel şekle sahiptir. Bundan başka, Şekil 1, spektral profiller matriks bağlı doğasını göstermektedir: histolojik doku örneklerinde üç metal oksitler, her (üst panel) için spektral profiller sulu süspansiyon içinde üç metal oksitler her biri için spektral profiller (farklıdır alt panel). Aynı matriste bilinmeyen numunelerin karakteristik spektral profiller haritalama ile, bu teknik bir malzemenin varlığını veya yokluğunu belirlemek için yararlıdır ve aynı zamanda yarı-nicel örnekleri malzemenin nispi miktarları karşılaştırın. Pozitif kontrol cilt örneklerinden oluşturulan referans spektral kütüphaneler deneysel eşleme için uygunderi numuneleri. Şekil 2 de görüldüğü gibi, referans spektral kütüphaneleri karşılık gelen pozitif kontrol de harita ve karşılık gelen negatif kontrol ile eşleşmeyen. Tekniğin en önemli avantajı, örneklerde söz konusu malzemelerin düşük seviyelerde tespit etmek için, hem de kirletici maddelere karşı ayırt etme yeteneğidir. . Örneğin, tek tek nanotüpler 20-30 g sıçan 25 40 ug kadar düşük dozlarda inhalasyon sırasında akciğerlerin gözlemlenebilir Şekil 3, bu histolojik deri örneklerinde gösterilmiştir: bazı parçacıklar karanlık alan optik görüntü kolaylıkla belirgin iken (sütun 2), diğerleri aydınlık mikroskobu (sütun 1) ya da diğer yöntemler kullanılarak kaçırmış olabileceğini hiperspektral görüntüleme (sütun 3) kullanılarak tespit edilir. Karanlık alan HSI kullanımı da basit aydınlık mikroskobu üzerinde özgüllüğünü artırmak için hizmet vermektedir. Bu görüntüler daha sonra, analizin daha nicel formlarına maruz olan nImageJ ile otably partikül analizi. Geliştirilmiş karanlık alan mikroskopi da hiperspektral görüntüleme yokluğunda çeşitli uygulamaları vardır. İlk yüksek kalite, yüksek kontrastlı görüntüler oluşturmak için yeteneğidir. Bu en iyi örneğin, ilgi konusu parçacıklar aydınlık muadillerine göre kolaylıkla tanımlanabilir, Şekil 3 ile gösterilmiştir. Hiper bantlı haritalama yokluğunda, dikkatli bir ilgi parçacıktan bir kirletici parçacık kafa önlemek için gerekli olsa da bu görüntüleri de kantitatif partikül analizine tabi olabilir. <img alt="figür 1" src="/files/ftp_upload/53317/53317fig1.jpg" /> Spektral kitaplıkları (süspansiyonda nanopartiküller) ile karşılaştırıldığında Şekil 1. Referans spektral kütüphaneler (doku matrisi). Bu rakam nan bir referans spektral kütüphane üreten önemini göstermektedirdeney örnekleri ile aynı matris içinde ilgi omaterials. Ilk satır bu çalışmada (alümina, silika ve seryum) her malzeme için referans spektral kütüphane (RSL) gösterir. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53317/53317fig1large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> Bu RSL pozitif kontrol doku örneği negatif kontrol doku örneklerinden karşı süzüldü Bu protokol, tarif edilen yöntemle hazırlanmıştır. İkinci satır bir bardak slayt sıvı süspansiyon ilgi nanopartiküller oluşturulan spektral kütüphaneleri (SL) gösterir. Daha kavisli ve daha az farklı zirve yaklaşık 650 arasında bir dalga boyunda yaklaşık 600 silika, bir zirve için alümina NP süspansiyon SL görülmüştür, oysa alüminyum için, 500 ve 650 dalga boyunda iki modlu bir tepe RSL bulunan oldu Bir daha kavisli ve daha az belirgin zirve arou de silika NP süspansiyon SL görüldü ise rsl mevcutDaha az belirgin tepe Bu NPler gömülü olduğu matris oluşturur anlaşılacağı etrafında 560 de seryum dioksit NP süspansiyon SL görülmüştür, oysa nd seryum için 600, iki modlu bir pik, RSL, 520 ve 620 dalga boyunda saptandı gibi belirli deney için SL oluşturmak için kontrolleri seçerken önemli olabilir spektrumları bir kayma. <img alt="Şekil 2," src="/files/ftp_upload/53317/53317fig2.jpg" /> Şekil 2. Referans spektral kütüphaneler (doku matrisi) pozitif kontrol ve negatif kontrol domuz deri dokusunun haritalanmıştır. Her RSL (sol sütun) karşılık gelen pozitif kontrol (orta sütunda) iyi eşler ve onun negatif kontrol (sağ sütun) karşılık gelen eşleşmiyor ki bu rakam., Deneysel örnekleri haritalama uygun olarak RSL&#39;lerin teyidi olarak hizmet vermektedir <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53317/53317fig2large.jpg" target="_blank">Lütfen h tıklayın</a>ere bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için. <img alt="Şekil 3," src="/files/ftp_upload/53317/53317fig3.jpg" /> Metal oksit nanopartiküller maruz deneysel domuz cilt dokusunun Şekil 3. Hiperspektral haritalama. Sırasıyla, epidermis, dermis ve derialtı dokusu: üstten alta satırlar farklı yüzeysel gelen derin katmana derinin katmanları, karşılık gelmektedir. Ilk satır süspansiyon alümina NP maruz bir cilt örneğinden epidermis stratum corneum göstermektedir; İkinci sıra süspansiyonda NPs silis maruz bırakılmıştır; ve üçüncü sıra süspansiyon içinde NPs CERIA için. Her sütun farklı tekniklerle görüntülü derinin aynı bölgede gösteriyor. İlk sütun bir kırmızı kare içine alan büyütülmüş olan aydınlık mikroskobu (40X mag .; ölçek çubuğu = 50 mikron), karşılık (100X mag; ölçek çubuğu = 10 um) gelişmiş karanlık alan mikroskobu ile (EDFBeyaz oklar yüksek kontrast NPS işaret ediyor ikinci sütunda, M). Üçüncü kolon, aynı yüksek kontrast NPs (beyaz oklar) gösteren bir hiperbantlı kamera (SBE) elde edildi. EDFM ve HSI görüntüleri 100X büyütmede alındı; Ölçek çubuğu 10 mikron =. Dördüncü sütun alümina NPS yeşil, kırmızı silis NP ve seria NP gösterilmektedir her maruziyet grubu için ayrı ayrı rsl karşı eşleştirilmiş HSI görüntü gösterir, sarı, sırasıyla. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53317/53317fig3large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</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.

Gelişmiş Darkfield Mikroskopi ve Hiperspektral Haritalama ile histolojik Örneklerinde Metal Oksit Nanopartiküller Kimlik

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 Görüntüleme.  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.

Fare Kalp Aksiyon Potansiyelleri ve Kalsiyum Geçici Optik Haritalama

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

Biyomühendislik

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.

Demir Oksit Nanopartiküller ile Fonksiyonlu Manyetik Bakteriyel Nanocellulose Fabrikasyon

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.

Hücre Etiketleme ve Süperparamanyetik Demir Oksit Nanopartiküller ile Hedefleme

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.

Ateroskleroz Hızlı Algılama Demir Oksit Nanopartiküller Mikrodalga odaklı sentezi

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.

Su Örneklerinde Eser Metal Analizi için Dipol destekli Katı Faz Ekstraksiyon Microchip Fabrikasyon

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.

Kuantum Nokta Nanopartiküller kullanma Korelatif Işık- ve Elektron Mikroskobu

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.

Sıvılardaki Darbeli Lazer-Ablasyonuyla Metal Nanopartikül Üretimi: Nanopartiküllerin Antibakteriyel Özelliklerini İncelemek İçin Bir Alet

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.

Anyonik Seryum oksit nano tanecikleri tarafından bitki reaktif oksijen türleri içinde Vivo katalitik kayıt atma

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).

Hücresel Kuruluş ve Daha Sonra Kimyasal Synthetized Demir Oksit Nanopartiküllerinin Biyobozunurluğunu İzlemek için ManyetometriNin Kullanılması

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.