Name: fluorescent nanoparticles for the measurement of ion concentration in biological systems
Uploaded: 2011-07-04T13:00:00
Duration: 8 min 17 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Fluorescent Nanoparticles for the Measurement of Ion Concentration in Biological Systems at JoVE.com

وتمول وJMD MKB من خلال العلوم لطب النانوي IGERT وبرنامج التكنولوجيا في جامعة نورث إيسترن (بتمويل من لجنة التحقيق الوطنية وجبهة الخلاص الوطني منحة DGE - 0504331). كما تم تمويل هذا العمل من قبل المعاهد الوطنية للصحة والمعهد الوطني الطبي العام R01 المنح العلوم GM084366. ونحن نشكر أيضا Saumya داس وانطوني روزنزويج من BIDMC في بوسطن لتوفير myocytes القلب والنقدي كيفن لمساهمته في تطوير بروتوكول الحيوان.

<ol>
	<li>Adrogue, H. J., Madias, N. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hyponatremia.">Hyponatremia.</a> N Engl J Med. 342, 1581-1589 (2000).</li><li>Kim, D. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=BACE1+regulates+voltage-gated+sodium+channels+and+neuronal+activity.">BACE1 regulates voltage-gated sodium channels and neuronal activity.</a> Nat Cell Biol. 9, 755-764 (2007).</li><li>Dubach, J. M., Lim, E., Zhang, N., Francis, K. P., Clark, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=in+vivo+sodium+concentration+continuously+monitored+with+fluorescent+sensors.">in vivo sodium concentration continuously monitored with fluorescent sensors.</a> Integr Biol (Camb). , (2010).</li><li>Minta, A., Tsien, R. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fluorescent+indicators+for+cytosolic+sodium.">Fluorescent indicators for cytosolic sodium.</a> J Biol Chem. 264, 19449-19457 (1989).</li><li>Dubach, J. M., Harjes, D. I., Clark, H. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ion-selective+nano-optodes+incorporating+quantum+dots.">Ion-selective nano-optodes incorporating quantum dots.</a> Journal of the American Chemical Society. 129, 8418-8418 (2007).</li><li>Dubach, J. M., Harjes, D. I., Clark, H. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fluorescent+ion-selective+nanosensors+for+intracellular+analysis+with+improved+lifetime+and+size.">Fluorescent ion-selective nanosensors for intracellular analysis with improved lifetime and size.</a> Nano Letters. 7, 1827-1831 (1021).</li><li>Schaffar, B., Wolfbeis, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+sodium-selective+optrode.">A sodium-selective optrode.</a> Mikrochim Acta III. III, 109-109 (1989).</li><li>Seiler, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+sodium-selective+optode+membranes+based+on+neutral+ionophores+and+assay+of+sodium+in+plasma.">Characterization of sodium-selective optode membranes based on neutral ionophores and assay of sodium in plasma.</a> Clin Chem. 37, 1350-1355 (1991).</li><li>Zhujun, Z., Mullin, J., Seitz, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+sensor+for+sodium+based+on+ion-pair+extraction+and+fluorescence.">Optical sensor for sodium based on ion-pair extraction and fluorescence.</a> Anal Chim Acta. 184, 251-251 (1986).</li><li>Bakker, E., Buhlmann, P., Pretsch, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Carrier-Based+Ion-Selective+Electrodes+and+Bulk+Optodes.+1.+General+Characteristics.">Carrier-Based Ion-Selective Electrodes and Bulk Optodes. 1. General Characteristics.</a> Chem Rev. 97, 3083-3132 (1997).</li><li>Dubach, J. M., Das, S., Rosenzweig, A., Clark, H. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Visualizing+sodium+dynamics+in+isolated+cardiomyocytes+using+fluorescent+nanosensors.">Visualizing sodium dynamics in isolated cardiomyocytes using fluorescent nanosensors.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 106, 16145-16150 (2009).</li><li>Harjes, D. I., Dubach, J. M., Rosenzweig, A., Das, S., Clark, H. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ion-Selective+Optodes+Measure+Extracellular+Potassium+Flux+in+Excitable+Cells.">Ion-Selective Optodes Measure Extracellular Potassium Flux in Excitable Cells.</a> Macromolecular Rapid Communications. 31, 217-221 (2010).</li><li>Balaconis, M. K., Billingsley, K. L., Dubach, J. M., Clark, H. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> , .</li><li>Park, E. J., Brasuel, M., Behrend, C., Philbert, M. A., Kopelman, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ratiometric+optical+PEBBLE+nanosensors+for+real-time+magnesium+ion+concentrations+inside+viable+cells.">Ratiometric optical PEBBLE nanosensors for real-time magnesium ion concentrations inside viable cells.</a> Anal Chem. 75, 3784-3791 (2003).</li><li>Frangioni, J. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=in+vivo+Near-Infrared+Fluorescence+Imaging.">in vivo Near-Infrared Fluorescence Imaging.</a> Curr Op Chem Biol. 7, 626-634 (2003).</li></ol>

الإعلان عن أي تضارب في المصالح.

وينبغي تشكيل nanosensors اتخاذ أي أطول من 10 دقيقة مرة واحدة أحرز الحل optode وتجفف الدهون PEG. يمكن Optode ليس فقط عندما تكون هناك حاجة بسرعة ، ولكن عند تخزينها في 4 درجات مئوية ، وأنها يمكن أن تكون مستقرة لمدة شهور. أظهرنا أن nansensors ، التي تشكلت مرة واحدة ، هي مستقرة في محلول لمدة أسبوع على الأقل ، إلا أنه يجب توخي الحذر لمنع photobleaching خلال هذا الوقت من خلال منع nanosensors 6 من الضوء وبينما تظاهر nanosensors الصوديوم هنا ، تم optodes خلقت لأيونات بيولوجيا معظم ذات الصلة ، مثل البوتاسيوم وكلوريد. 10،12 لدينا أيضا تمديد هذه التكنولوجيا لجزيئات صغيرة مثل الجلوكوز. 13 بالإضافة إلى توليد nanosensors لرصد analytes مختلفة ، وهذه nanosensors قابلة للتغييرات أخرى من شأنها أن تجعل من المفيد لهم في معظم التجارب البيولوجية. على سبيل المثال ، طلاء السطح ، ويمكن في هذه الحالة بسهولة بولي (جلايكول الإثيلين) ، يمكن تغييرها باستخدام أي جزيء amphiphilic أن ذوبان في الماء. وهذا يتيح إمكانية functionalizing هذه الجسيمات النانوية لتطبيقات مختلفة أو الأهداف. ويمكن أيضا حجم جزيئات أن تعدل عن طريق تغيير طلاء السطح ، وشدة صوتنة أو استخدام المذيبات. كانت مؤشرات الكالسيوم الفلورسنت لا تقدر بثمن في تحديد الخلايا إشارات الكالسيوم ، ولكن لا الأصباغ الصوديوم الحساسة المتوفرة لديهم نفس الخصائص المثالية. النانوية تهدف إلى توفير Optode طريقة بديلة لأيونات intracellularly التصوير تم في مجال التنمية لسنة 14 ونحن بنينا على هذه الأبحاث السابقة لإنشاء nanosensors محددة للتصوير الصوديوم داخل الخلية والذي نأمل أن توفر وسيلة لفهم الكيفية التي تؤثر إشارات الصوديوم الخلوية وظيفة تعديلات في الإشارة التي تؤدي إلى أمراض معينة. استخدام nanosensors الفلورسنت في الجسم الحي يوفر الوقت الحقيقي بديل عن الحد الأدنى الغازية analytes الرقابة على وسائل أخرى مثل الدم تلفت ، وقد أظهرت 3 الصوديوم والجلوكوز nanosensors على أساس التكنولوجيا أعلاه لتعقب التغييرات في الصوديوم والجلوكوز ، على التوالي في فيفو. 3،13 ومع ذلك ، توجد حاليا قيود على هذا الأسلوب كأداة للرصد. على سبيل المثال ، يجب أن تحتوي على أجهزة استشعار fluorophore مع طائفة تحول نحو كاف الحمراء الأشعة تحت الحمراء بالقرب من أجل تقليل تألق ذاتي خلفية من الجلد 15 ثانيا ، تقنية الحقن الحالية لا تنتج حقن الموحد للnanosensors التي قد تنجم عن مثل هذه أخطاء والاختلاف في عمق الحقن. على الرغم من هذه القيود ، ويمكن تطوير هذه nanosensors الفلورسنت ومظاهرتهم ناجحة جعل هذه المجسات أداة بحث لا تقدر بثمن وطريقة لرصد صحة المريض.

<table border="1" style=";text-align:right;direction:rtl"><tbody><tr><th> اسم المنتج </th><th> شركة </th><th> رقم كتالوج </th><th> تعليقات </th></tr><tr><td> IVIS الصك الثاني لومينا حزمة </td><td> الفرجار العلوم الحياتية </td><td> 126273 </td><td></td></tr><tr><td> CD - 1 الفئران عارية </td><td> نهر تشارلز </td><td> قانون سلالة : 086 </td><td> العوز المناعي </td></tr><tr><td> محاقن الأنسولين </td><td> دينار بحريني </td><td> 328438 </td><td> 10/03 سم مل ، 8mm و 31G </td></tr><tr><td> الوزن الجزيئي عالية PVC </td><td> سيغما </td><td></td><td></td></tr><tr><td> DOS </td><td> سيغما </td><td></td><td></td></tr><tr><td> CHIII </td><td> سيغما </td><td></td><td></td></tr><tr><td> NaTFPB </td><td> سيغما </td><td></td><td></td></tr><tr><td> NaIX </td><td> سيغما </td><td></td><td></td></tr><tr><td> رقيقة الجدران الزجاجية الشعرية </td><td> سوتر </td><td></td><td></td></tr><tr><td> PEG الدهون </td><td> أفانتي الدهون القطبية </td><td></td><td></td></tr></tbody></table> الجدول 1. يوفر قائمة من المواد الكيميائية والمعدات المستخدمة في هذا الإجراء. وقد تم شراء جميع المواد الكيميائية غير المدرجة مشتركة من سيغما.

fluorescent nanoparticles for the measurement of ion concentration in biological systems

تنظيم محكم التوازن الأيوني في جميع أنحاء الجسم أمر ضروري للوقاية من الدول المنهكة مثل الجفاف. 1 وفي المقابل ، يتعين على تدفقات ايون السريع على المستوى الخلوي لبدء العمل في إمكانات الخلايا منفعل. تنظيم الصوديوم 2 يلعب دورا هاما في كل من هذه الحالات ، ولكن لا توجد حاليا طريقة لرصد مستمر مستويات الصوديوم في الجسم الحي 3 و 4 تحقيقات الصوديوم داخل الخلايا لا تعطي نتائج مماثلة لتحقيقات مفصلة الكالسيوم. في محاولة لملء كل من هذه الفراغات ، وضعت nanosensors الفلورسنت التي يمكن رصد تركيزات الصوديوم في المختبر والمجراة. 5،6 هذه المجسات تقوم على التكنولوجيا optode ايون انتقائية ، وتتألف من جزيئات البوليمر التي الملدن الاعتراف الصوديوم محددة هي جزء لا يتجزأ العناصر ، fluorophores الحموضة حساسة ، والمواد المضافة. 7-9 ميكانيكيا ، والاعتراف عنصر الصوديوم مقتطفات الصوديوم في الاستشعار. استخراج 10 هذا يسبب الحموضة fluorophore حساسة للافراج عن أيون الهيدروجين للحفاظ على الحياد في إطار استشعار المسؤول الذي يسبب التغيير في مضان. أجهزة الاستشعار الصوديوم هي انعكاس للانتقائية وأكثر من البوتاسيوم الصوديوم حتى بتركيزات عالية داخل الخلايا. 6 وهي مغلفة ما يقرب من 120 نانومتر في القطر مع والبولي ايثيلين جلايكول لنقل توافق مع الحياة. باستخدام تقنيات microinjection ، يمكن تسليم أجهزة الاستشعار في سيتوبلازم الخلايا حيث ثبت أنها لرصد ديناميات الصوديوم الزمانية والمكانية للضرب myocytes القلب. 11 بالإضافة إلى ذلك ، كما أنها تتبع في الوقت الحقيقي والتغيرات في تركيزات الصوديوم في الجسم الحي عند حقنه 3 تحت الجلد في الفئران وهنا ، يمكننا أن نفسر بالتفصيل وشرح منهجية لافتعال nanosensors الصوديوم الفلورسنت وشرح لفترة وجيزة من التطبيقات البيولوجية مختبرنا يستخدم nanosensors عن : لmicroinjection من أجهزة الاستشعار في الخلايا ، والحقن تحت الجلد من أجهزة الاستشعار في الفئران .

Watch this Scientific Journal Video about Fluorescent Nanoparticles for the Measurement of Ion Concentration in Biological Systems at JoVE.com

Fluorescent Nanoparticles for the Measurement of Ion Concentration in Biological Systems

وتستخدم جزيئات الفلورسنت المنتجة في المختبر للتركيز ايون ايون التصوير والتدفقات في النظم البيولوجية مثل خلايا السائل خلال الإشارات وخلالي خلال التوازن الفيزيولوجي.

الفلورسنت النانوية لقياس تركيز ايون في النظم البيولوجية

Tightly regulated ion homeostasis throughout the body is necessary for the prevention of such debilitating states as dehydration.1 In contrast, rapid ion ...

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Magnetic Resonance Elastography Methodology for the Evaluation of Tissue Engineered Construct Growth

المغناطيسي منهجية Elastography الرنين لتقييم الأنسجة المهندسة النمو كونستركت

Traditional mechanical testing often results in the destruction of the sample, and in the case of long term tissue engineered construct studies, the use ...

Solid Lipid Nanoparticles (SLNs) for Intracellular Targeting Applications

Solid Lipid Nanoparticles SLNs for Intracellular Targeting Applications

الصلبة الدهون النانوية (SLNs) لاستهداف التطبيقات بين الخلايا

Nanoparticle-based delivery vehicles have shown great promise for intracellular targeting applications, providing a mechanism to specifically alter ...

Studying Soft-matter and Biological Systems over a Wide Length-scale from Nanometer and Micrometer Sizes at the Small-angle Neutron Diffractometer KWS-2

دراسة لينة المسألة والأنظمة البيولوجية على نطاق واسع طول مقياس من نانومتر وميكرومتر مقاسات صغيرة في الزاوية النيوترون حيود الهئية-2

The KWS-2 SANS diffractometer is dedicated to the investigation of soft matter and biophysical systems covering a wide length scale, from nm to &#181;m. ...

Merging Ion Concentration Polarization between Juxtaposed Ion Exchange Membranes to Block the Propagation of the Polarization Zone

دمج ايون الاستقطاب التركيز بين جنبا إلى جنب التبادل الأيوني الأغشية لمنع الانتشار من منطقة الاستقطاب

The ion concentration polarization (ICP) phenomenon is one of the most prevailing methods to preconcentrate low-abundance biological samples. The ICP ...

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

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 ...

Flash NanoPrecipitation for the Encapsulation of Hydrophobic and Hydrophilic Compounds in Polymeric Nanoparticles

فلاش نانوبريسيبيتيشن لتغليف مركبات مسعور وماء في الجسيمات النانوية البوليمرية

The formulation of a therapeutic compound into nanoparticles (NPs) can impart unique properties. For poorly water-soluble drugs, NP formulations can ...

Continuous Measurement of Biological Noise in Escherichia Coli Using Time-lapse Microscopy

Continuous Measurement of Biological Noise in Escherichia Coli Using Time-lapse Microscopy

القياس المستمر للضوضاء البيولوجية في الإشريكية القولونية باستخدام المجهر الفاصل الزمني

The protocol developed here offers a tool to enable computer tracking of Escherichia coli division and fluorescent levels over several hours. The process ...

Functional Transcranial Doppler Ultrasound for Monitoring Cerebral Blood Flow

وظيفية عبر الجمجمة دوبلر الموجات فوق الصوتية لرصد تدفق الدم الدماغي

Functional transcranial Doppler ultrasound (fTCD) is the use of transcranial Doppler ultrasound (TCD) to study neural activation occurring during stimuli ...

Electric and Magnetic Field Devices for Stimulation of Biological Tissues

أجهزة المجال الكهربائي والمغناطيسي لتحفيز الأنسجة البيولوجية

Electric fields (EFs) and magnetic fields (MFs) have been widely used by tissue engineering to improve cell dynamics such as proliferation, migration, ...

Rapid, Enzymatic Methods for Amplification of Minimal, Linear Templates for Protein Prototyping using Cell-Free Systems

طرق سريعة انزيمية لتضخيم الحد الأدنى من القوالب الخطية لنماذج البروتين باستخدام أنظمة خالية من الخلايا

This protocol describes the design of a minimal DNA template and the steps for enzymatic amplification, enabling rapid prototyping of assayable proteins ...