Name: focussed ion beam milling and scanning electron microscopy of brain tissue
Uploaded: 2011-07-06T13:00:00
Duration: 8 min 57 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Focussed Ion Beam Milling and Scanning Electron Microscopy of Brain Tissue at JoVE.com

1. Örnek fiksasyon ve reçine gömme <ol><li> , Taze doku ve hücreler örnekleri% 2 paraformaldehid en az 2 saat süreyle sabit ve% 2.5, 7.4 pH 0,1 M fosfat tamponu glutaraldehid. Örneklem büyüklüğü yeterli penetrasyon veya sabitleştirici izin 0.150 mm kalınlığında geçmemesi gerektiğini ve düzeltmenin 12 saatten daha uzun süre bırakılmamalıdır. </li><li> Örnekleri, 20ml cam sintilasyon şişeleri yerleştirin ve onları 0.1M cacodylate tampon üç kez, her biri 5 dakika yıkayın. </li><li> % 1.5 (w / v) 30 dakika için 0.1 M cacodylate tamponu (0.1 M, pH 7.4), potasyum ferrosiyanat ve% 1 (w / v) osmiyum tetroksit Leke. </li><li> 30 dakika boyunca% 1.0 (w / v) 0.1M cacodylate tampon osmiyum tetroksit Leke. </li><li> 3 dakika boyunca bir kez çift distile su ile durulayın. </li><li> % 1 (w / v) 30 dakika çift distile su uranil asetat ile Leke. </li><li> Çift distile su ile 5 dakika için bölümler durulayın ve kademeli alkol serisi her değişikliği (1 x% 50, 1 x% 70, 1 x% 90, 1 x% 95, 2 x% 100), 2 dakika sonra kurutmak. </li><li> % 70,% 90,% 95 ve% 100:% 50 etanol içinde Durcupan başlayan etanol ile karışık Durcupan reçine her değişiklik, 30 dakika, artan konsantrasyonlarda göm, daha sonra takip. </li><li> Taze Durcupan ile değiştirin ve 4 saat boyunca yavaş yavaş tahrik. </li><li> Yeri bölümleri, kalıp ayırma maddesi ile kaplı ve 65 yer, cam mikroskoplar, ahşap, kokteyl çubukları slaytlar kullanarak 24 saat boyunca ° C fırın. </li></ol> 2. FIB / SEM için numune hazırlama <ol start="11"><li> Örnekleri içeren, iki cam mikroskop slaytlar arasında, reçine katmanı ayrı ve ayırıcı herhangi bir kalıp çıkarmak için iyice yıkayın. </li><li> Düşük güç hedefleri ile bulaşan bir ışık mikroskobu kullanılarak, ya da reçine dilim içinde ilgi bölgeyi tanımlamak için, iletilen aydınlatma ile mikroskop diseksiyon. </li><li> Jilet kullanarak ilgi bölge etrafında kare (3 mm x 3 mm) Kesme ve akrilik tutkal ile boş reçine blok (Şekil 1) üst sopa. Sertleşmesine tutkal için 5 dakika bekleyin ve sonra bir sonraki adıma devam. </li><li> Ulramicrotome sahibi blok Kelepçe ve ekli stereomikroskopta kullanarak, bir jilet ile ilgi bölgenin çevresinde maddi kalıntıların sadece küçük bir piramit kadar kırpın. </li><li> Ayrıca, ilgi bölgede tam saygı ile blok yüzeyinin (Şekil 1) boyutları bulunan, böylece ultramicrotome içine sabit bir cam bıçak kullanarak, blok kırpın. Bir kenarı blok kesme, dik bir adım örnek üzerinden kesilir (Şekil 1 ve 2), böylece ilgi bölgeye yakın. Bu adım, görüntüleme yüz (Şekil 2) oluşturur. </li><li> Iletilen bir ışık mikroskobu kullanılarak, ultramicrotome ve fotoğraf blok içinde ilgi bölge blok çıkarın. </li><li> Uzak kalan reçine saplama kesilmiş blok kesin. Bu bir kuyumcuya testere kullanılarak yapılan ve sadece küçük bir blok FIB / SEM içine yerleştirilmiş olmasını sağlar. Bu blokta toplam yüksekliği 5 mm&#39;den fazla olmamalıdır. </li><li> Tutkal Görüntülenecek tarafındaki en dış kenarına (Şekil 1) olmasını sağlamak karbon macun ile bir alüminyum saplama blok. </li><li> Tutkal kuruduktan sonra, blok (&gt; 20 nm; Cressington vakum evaporasyon sistemi) altın ince bir tabaka ile kaplayın. </li></ol> 3. FIB / SEM görüntüleme <ol start="20"><li> Düşük bir büyütme, ilgi ve blok tarafında seçtiğiniz bölge görüntülü böylece ikincil elektron görüntüleme (5 kV, 0.5 nAmp), şark blok kullanarak (Şekil 2 c, d) operatör karşı karşıya. </li><li> Orient yüze görüntülü böylece blok freze ışınına paralel yatıyor. Bu, elektron ışını, bu yüz ila 54 ° (Şekil 2 b) yönelik anlamına gelecektir. </li><li> 13 iyon demeti akımı kullanma - 30 kV 27 nAmps Görüntülenecek bölgenin ön reçine dar bir bant çıkarın. </li><li> Ilgi bölge üzerine, öğütülmüş yüz görüntülemek için saçılmış görüntüleme moduna geçin. </li><li> (Şekil 2) öğütülür ve yansıması blok tam bir bölge bulmak ışık mikroskobu referans görüntü (adım 16 yaşında çekilmiş) ve öğütülmüş yüz görüntü kullanma. </li><li> Mevduat faiz bölge (Şekil 2) Yukarıdaki blok yüzeyine, mikroskop gaz enjeksiyon sistemi kullanarak karbon (veya metal) bir koruyucu tabaka (yaklaşık 1 mikron kalınlığında). </li><li> 700 picoAmps, ince değirmen son görüntüler alınacaktır blok içinde bölgede bir akım kullanılması. </li><li> Freze ışın tamamen değirmen bu görüntü yüzü hiç freze eserler karşısında görülebilir kadar bırakın. Yüz tam bir değirmen tüm görüş alanı genelinde sonraki her görüntü değişiklikleri gözlemleyerek kontrol edilir. Yetersiz freze vertica görünen beyaz çizgiler veya &#39;perde&#39; olarak görülmektedir.lly görüntü. </li><li> Mikroskop dağıtmak için herhangi bir termal değişiklikler için en az 2 saat bekletin. Bu blok yüz hizalanmamıs görüntüler sonuçlanan görüntüleme sırasında sürüklenme riskini azaltır. </li><li> Yüz seri görüntüleme için mikroskop parametreleri seçin. Elektron ışını blok karşısında malzemenin bir çok sığ bir derinliğe sadece görüntü için yeterince düşük bir gerilim olduğundan emin olun. Bu aynı zamanda kaldırılacak yüz kalınlığı daha çok sığ olmalıdır. Görüntüleme için tipik parametreler 1.2 arasında gerilimleri - 2,0 kV arasındaki piksel boyutları ile 4 - 20 nm. Piksel değirmen yüzü ve tek bir görüntü elde toplam süre (Şekil 3) 2 dakika altında tutulur, böylece yaklaşık 10 μsecs tutulmalıdır zamana ihtiyacı yaşamak. </li></ol> 4. Başarının sırları Adım 1) numuneleri 150 mikrondan daha kalın olmadığından emin olun. Bu malzemenin içine farklı lekeleri ve reçine yeterli penetrasyon sağlayacaktır. Bu fiksasyonun hemen sonra bir vibratome örnekleri kesit elde edilebilir. Bu kalınlığı, beyin dokusu için uygun . Diğer dokulara yeterli fiksasyon ve boyama sağlamak için test edilmesi gerekir. Adım 3) Numuneler çözüm boyunca özgürce dağıtılan ve bu ikincil fiksatif tanıtıldı flakon bir parçası birlikte clumped olmalıdır. Bu örnek maksimum penetrasyon sağlamak ve bu tespit işlemi sırasında bozuk olma örnek azaltacaktır. Bu örnekleri çözüm eklenir hemen sonra flakon içinde yavaşça dönen elde edilir. Adım 15) ilgi bölgesi (&lt;30 mikron) altında hemen blok yüzeyinde yer olduğundan emin olun. Bu görüntü toplama aşamasında, iyon ışını tarafından freze miktarını azaltır . Adım 22) iyon demeti tarama süresi, tüm görüntüleme yüzü tamamen öğütülmüş olduğundan emin olmak için adequte olması gerekiyor . Yetersiz freze görüntüleme yüz aşağı dikey olarak görünen beyaz çizgiler ya da &#39;perde&#39; olarak gösterilir . Adım 26) son öğütülmüş yüze görüntülü bir yüz daha büyük olmalıdır. Bu öğütülmüş reçine, blok ve blok yüzeyine yakın çevresinde redeposits atılır çünkü . Bu redeposition görüntüleme sahaya tecavüz ve görüntülü olan daha bir çok geniş bir alana öğütülmesi ile önlenmiş olur. 20 mikron genişliğinde bir görüntü penceresi için, öğütülmüş blok yüz 30 mikron genişliğinde daha büyüktür. Adım 29), elektron ışını parametreleri görüntü blok yüzeyinin yalnızca ilk birkaç nanometre çıkan elektronlar tarafından oluşturulan bu tür kritik . Bu acheved 2&#39;nin altında kV gerilim en aza indirmek ve hiçbir elektron çok uzak nüfuz sağlamak. Bu aynı zamanda en yüksek enerjiler ile sadece elektron nihai görüntü katkıda bulunmak, böylece dedektör üzerinde bir ızgara gerilimi kullanarak katkıda bulunuyor. Tipik olarak, bir ızgara gerilimi 1,3 kV, 1,5 kV bir görüntüleme gerilim için kullanılır . 5. Temsilcisi Sonuçlar: <img src="/files/ftp_upload/2588/2588fig1.jpg" alt="Şekil 1"/> Şekil 1 reçine blok hazırlanması a) Reçine bir steromicroscope görüntülenen bir yetişkin sıçan beyin ile koronal bölümünde (80 mikron kalınlığında) gömülü. Görüntü net bir neşter bıçak kullanarak bölümünde (b) kesilebilir farklı beyin bölgeleri gösterir. Burada, korteks 1 mm kare kaldırılır ve (c), d) Daha sonra reçine blok, bir ultramicrotome monte edilmiş bir cam bıçakla kesilmiş ve bir kez blok sadece terk etmek düşürüldü boş bir reçine blok yapışmış ilgi bölgesi (e), bir adım f) gömülü malzemenin ön yüzeyine dik kesilmiş kesilmiş Bu tüm bölge daha sonra reçine geri kalanından kesilir ve bir alüminyum metal kaplama için hazır saplama ve görüntüleme üzerine monte taramalı elektron mikroskobu. <img src="/files/ftp_upload/2588/2588fig2.jpg" alt="Şekil 2"/> Şekil 2). FIB / SEM görüntüleme blok yüz hazırlanması ve b) blok ve görüntüleme yüz (siyah çift başlı bir ok ile gösterilen) oluşturmak için öğütülmüş kenarına resimler göstermek. Iyon demeti (beyaz) konumunu görüntüleme yüze paralel olarak gösterilir ve elektron ışını (gri), 54 ° iyon demeti yüz isabet gösterilir. C), elektron ışını ile çekilen blok bir görünümdür. ve ikincil elektronlar ile görüntülenmiş. Bu yan blok boyunca koyu kabaca öğütülmüş yüz bölgesi (noktalı beyaz bir kutu ile gösterilir) bir kısmını gösterir (çift kafalı gösterilened siyah ok) altta yatan bir örnek ortaya çıkarmak için d) bu bölgede sadece saçılmış elektron kullanarak görüntülü gömülü doku görülebilmektedir . Burada gömülü doku bölümün tam genişliğinde çift başlı bir beyaz ok ile gösterilir. C scale bar), 100 mikron . <img src="/files/ftp_upload/2588/2588fig3.jpg" alt="Şekil 3"/> Şekil 3 görüntülenmesi izotropik vokseller ile beyin dokusunun hacmi. A) sıçan beyin bir bölge içinde ultrastrüktür gösteren blok yüz kontrast saçılmış görüntü Ters. Tüm membranlar görünür yanı sıra büyük makromoleküler yapıları vardır. B) 1600 görüntülerin toplam 5 nm aralığı izotropik vokseller c) Bu yığın aynı çözünürlüğe sahip herhangi bir düzlemde yansıması ile sonuçlanan bir görüntü yığını toplanmıştır . Bu görüntü, xy düzlemi ve yz düzleminde görüntülü tek sinaptik bağlantı gösterir.

<ol>
	<li>Knott, G., Marchman, H., Wall, D., Lich, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Serial+section+scanning+electron+microscopy+of+adult+brain+tissue+using+focused+ion+beam+milling.">Serial section scanning electron microscopy of adult brain tissue using focused ion beam milling.</a> J Neurosci. 28, 2959-2964 (2008).</li><li>Hekking, L. H., Lebbink, M. N., De Winter, D. A., Schneijdenberg, C. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Focused+ion+beam-scanning+electron+microscope:+exploring+large+volumes+of+atherosclerotic+tissue.">Focused ion beam-scanning electron microscope: exploring large volumes of atherosclerotic tissue.</a> J Microsc. 235, 336-347 (2009).</li><li>Armer, H. E., Mariggi, G., Png, K. M., Genoud, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Imaging+transient+blood+vessel+fusion+events+in+zebrafish+by+correlative+volume+electron+microscopy.">Imaging transient blood vessel fusion events in zebrafish by correlative volume electron microscopy.</a> PLoS One. 4, e7716-e7716 (2009).</li></ol>

Ilgi bölgede çok büyük değilken FIB / SEM tekniği en iyi şekilde çalışır. Görüntülü bir hacim için üst limit iyon ışını ve alana bağlı olduğunu, uzun çalışma saatleri boyunca tekrar tekrar sürekli değirmen. Şimdiye kadar bu alanlarda yaklaşık 60 x 60 mikron yapıldı, ancak, görüntüleme tüm bu alanda, uygun bir görüntü çözünürlüğü ile böyle büyük bir görüntü toplama zaman faktörü nedeniyle mümkün değildir. Bir örnek olarak, bir pikselin ile 4 kx k 4 görüntü 10 mikrosaniye zaman 2 dakika ve 40 saniye kazanmak için alacağını ve 60 mikron bakış bir alan için bu sadece bir piksel boyutu 15 nm verecek yaşamak. Ultrastrüktür hücre ve doku görüntüleme için daha küçük bir piksel boyutu daha uygundur; genellikle 4 ve 10 nm / piksel arasında. Mikroskop bu yeteneği olsa bile görüntü 60 x 60 mikron bir alan için, 10 saat içinde kazanılmış olacaktır. Bu nedenlerden dolayı, mikroskop, görüntü birimleri için 10 x 10 x 10 mikron, ya da bütün hücrelerinin önemli bölgelerinde sırasını ideal bir araçtır. Bu, 48 saatlik bir süre içinde bu yordamı ile tezat örnekler üzerinde kolayca yapılabilir. Şimdiye kadar ağırlıklı olarak beyin dokusu lamelleri için kalarak kültür memeli hücrelerinin yanı sıra, çeşitli türleri ile protokol olmuştur. Ancak, fiksasyon ve boyama işlemi eşit derecede iyi kontrastlı görüntü yığınları üretmek için bitki materyali de dahil olmak üzere diğer birçok türde, biyolojik madde ile birlikte kullanılabilir. Bu nedenle bu tekniğin ana avantajı izotropik vokseller ile görüntü birimleri için kapasitesini. Bu tür görüntü yığınları, yığın içinde herhangi bir düzlemde alınan görüntüleri kullanarak 3d bir hacim analizleri için izin verir. Bu yarar, herhangi bir yönden gelen görüntü serisi ve daha büyük bir görüntü ayrıntısı (Şekil 3) sağlayan görüntü özellikleri gözlemci izin vermektir.

<table border="1"><tbody><tr><th> Reaktif Adı </th><th> Şirket </th><th> Katalog numarası </th></tr><tr><td> Siyanoakrilat yapıştırıcı </td><td></td><td></td></tr><tr><td> Diseksiyon mikroskobu: Leica MZ8 </td><td> Leica Microsystems, Almanya </td><td></td></tr><tr><td> Durcupan reçine </td><td> Sigma-Aldrich Chemie GmbH, İsviçre </td><td></td></tr><tr><td> FIB / SEM mikroskobu (Zeiss, Nvision 40) </td><td></td><td></td></tr><tr><td> Bardak histoloji slaytlar </td><td> Menzel-Gläser, Almanya </td><td> AA00008032E </td></tr><tr><td> Cam bıçak üreticisi Leica EM KMR2 </td><td> Leica Microsystems, Almanya </td><td></td></tr><tr><td> Cam sintilasyon şişeleri (20ml) </td><td> EMS, ABD </td><td> 72634 </td></tr><tr><td> Glutaraldehyde </td><td> EMS, ABD </td><td> 16222 </td></tr><tr><td> Mücevherci gördüm </td><td> EMS, ABD </td><td> 72010 </td></tr><tr><td> Kalıp ayırma maddesi </td><td> Glorex, İsviçre </td><td> 62407445 </td></tr><tr><td> Osmium tetroksit </td><td> EMS, ABD </td><td> 19110 </td></tr><tr><td> Paraformaldehit </td><td> EMS, ABD </td><td> RT 19.208 </td></tr><tr><td> Fosfat tuzları fosfat tamponu </td><td> Sigma-Aldrich Chemie GmbH, İsviçre </td><td> 71.642 ve 71.496 </td></tr><tr><td> Sodyum cacodylate </td><td> Sigma-Aldrich Chemie GmbH, İsviçre </td><td> 20840 </td></tr><tr><td> Altın hedef Kaplayıcı&#39;ya Sputter </td><td> Cressington, ABD </td><td></td></tr><tr><td> Tris tabanı (TBS) </td><td> Sigma-Aldrich Chemie GmbH, İsviçre </td><td> T1378 </td></tr><tr><td> Ultramicrotome: Leica UCT </td><td> Leica Microsystems, Almanya </td><td></td></tr><tr><td> Uranil asetat </td><td> EMS, ABD </td><td> RT 22451 </td></tr></tbody></table>

focussed ion beam milling and scanning electron microscopy of brain tissue

Bu protokol, ne biyolojik örnekler, beyin dokusu gibi, odaklanmış iyon demeti / taramalı elektron mikroskobu (FIB / SEM) kullanarak üç boyutlu olarak görüntülenmiş olabilir açıklar. Osmiyum tetroksit ve uranil asetat kullanarak aldehitler, ağır metal vitray örnekleri ile sabitlenir. Sonra alkol ile kurutulmuş ve daha sonra sertleşmiş reçine ile sızmış. Işık mikroskobu ve cam bıçak ile ultramicrotome kullanarak, yüzeye yakın bölgede faiz içeren küçük bir blok yapılır. Blok sonra FIB / SEM içine yerleştirilir ve iyon demeti, bu bölgeye yakın bloğunun bir tarafı boyunca kabaca değirmen dikey bir yüz için kullanılır. Saçılmış elektron temel yapıları görüntü kullanarak, daha küçük bir yüzü daha ince bir iyon demeti ile öğütülmüş ve yüzey görüntülü ve öğütülmüş tam yüz alanı belirlemek için daha yakından incelenmektedir. Daha sonra mikroskop parametreleri karşısında arka arkaya seri görüntüler blok hacmi ile toplanır, böylece öğütülmüş ve görüntülü şekilde ayarlanır. Görüntü yığını genellikle her yönde küçük bir 4 mil olarak boyutları ile izotropik vokseller içerecektir. Herhangi bir görüntü düzlemi Bu görüntü kalitesi, kullanıcı görüntü yığını içinde herhangi bir görüş açısı hücre ultrastrüktür analiz sağlar.

Watch this Scientific Journal Video about Focussed Ion Beam Milling and Scanning Electron Microscopy of Brain Tissue at JoVE.com

Focussed Ion Beam Milling and Scanning Electron Microscopy of Brain Tissue

Bu protokol, taramalı elektron mikroskobu, reçine gömülü beyin dokusu, odaklanmış iyon demeti üç boyutlu olarak hazırlanmış ve yansıması nasıl açıklamaktadır.

Odaklı İyon Işın Freze ve Beyin Dokusu Taramalı Elektron Mikroskobu

This protocol describes how biological samples, like brain tissue, can be imaged in three dimensions using the focussed ion beam/scanning electron ...

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Preparation of Mouse Brain Tissue for Immunoelectron Microscopy

Fare Beyin Dokusu Immunoelectron Mikroskopi için hazırlanması

Transmission electron microscopy (TEM) is extremely useful for visualizing microglial, oligodendrocytic, astrocytic, and neuronal subcellular compartments ...

Genetic Manipulation of Cerebellar Granule Neurons In Vitro and In Vivo to Study Neuronal Morphology and Migration

Genetic Manipulation of Cerebellar Granule Neurons In Vitro and In Vivo to Study Neuronal Morphology and Migration

Serebellar Granül Nöronlar Genetik Manipülasyon<em&gt; In Vitro</em&gt; Ve<em&gt; In Vivo</em&gt; Nöronal morfoloji ve Göç Eğitim için

Developmental events in the brain including neuronal morphogenesis and migration are highly orchestrated processes. In vitro and in vivo analyses allow ...

The Olfactory System as a Model to Study Axonal Growth Patterns and Morphology In Vivo

The Olfactory System as a Model to Study Axonal Growth Patterns and Morphology In Vivo

Bir Model Olarak Koku Sistemi Akson Büyüme Modelleri ve Morfoloji Eğitim için<em&gt; In Vivo</em

The olfactory system has the unusual capacity to generate new neurons throughout the lifetime of an organism. Olfactory stem cells in the basal portion of ...

Double-barreled and Concentric Microelectrodes for Measurement of Extracellular Ion Signals in Brain Tissue

Beyin Dokusu Ölçme Ekstraselüler Ion Sinyalleri için Çift namlulu ve Konsantrik Mikroelektronlar

Electrical activity in the brain is accompanied by significant ion fluxes across membranes, resulting in complex changes in the extracellular ...

Characterizing Multiscale Mechanical Properties of Brain Tissue Using Atomic Force Microscopy, Impact Indentation, and Rheometry

Atomik Kuvvet Mikroskobu, Darbe girinti ve reometre kullanarak Beyin Doku Ölçekli Mekanik Özellikleri karakterize

To design and engineer materials inspired by the properties of the brain, whether for mechanical simulants or for tissue regeneration studies, the brain ...

Analysis of Brain Mitochondria Using Serial Block-Face Scanning Electron Microscopy

Seri Blok-Yüz Taramalı Elektron Mikroskop Kullanarak Beyin Mitokondri Analizi

Human brain is a high energy consuming organ that mainly relies on glucose as a fuel source. Glucose is catabolized by brain mitochondria via glycolysis, ...

Preparation of Non-human Primate Brain Tissue for Pre-embedding Immunohistochemistry and Electron Microscopy

İmmünohistokimya ve elektron mikroskobu Ön gömme için İnsan Olmayan Primat Beyin Dokusu Hazırlanması

Despite all the technological advances at the light microscopy&#160;level, electron microscopy remains the only tool in neuroscience to examine and ...

Making, Testing, and Using Potassium Ion Selective Microelectrodes in Tissue Slices of Adult Brain

Yapma, test etme ve yetişkin beyin doku dilimler halinde potasyum iyon seçici Microelectrodes kullanma

Potassium ions significantly contribute to the resting membrane potential of cells and, therefore, extracellular K+ concentration is a crucial regulator ...

Delivery of Antibodies into the Brain Using Focused Scanning Ultrasound

Odaklanmış Taramalı Ultrason Kullanarak Antikorların Beyne Verilmesi

Only a small fraction of therapeutic antibodies targeting brain diseases are taken up by the brain. Focused ultrasound offers a possibility to increase ...

Horizontal Hippocampal Slices of the Mouse Brain

Fare Beyninin Yatay Hipokampal Dilimleri

The hippocampus is a highly organized structure in the brain that is a part of the limbic system and is involved in memory formation and consolidation as ...