Utilização de Cápsulas para Coloração Negativa de Amostras Viral dentro de Biocontenimento

A microscopia eletrônica de transmissão (TEM) é uma ferramenta eficaz para visualizar a morfologia e a ultraestrutura de espécimes biológicos que são muito pequenos para serem vistos com um microscópio de luz tradicional ^{1 , 2 , 3 , 4} . Os TEMs disparam elétrons através de um espécimen muito fino produzindo uma imagem de maior resolução, pois os elétrons têm um comprimento de onda muito menor do que a luz. As regiões da amostra que dobram ou bloqueiam elétrons aparecem escuras, enquanto as regiões que são elétron lucent aparecem brancas.

A falta de matéria densa por elétrons torna os vírus difíceis de visualizar sob um TEM porque eles não podem espalhar elétrons. A coloração negativa é o método mais comum usado para criar contraste e visualizar vírus com TEM. O primeiro procedimento de coloração negativa foi proposto por Brenner e Horne em 1959, com base em um experimento onde Hall (1955) e Huxley (1957) observaramO aparecimento de estruturas biológicas em contraste inverso quando imerso em uma substância densamente elétrica ⁵ . O processo de coloração negativa foi praticamente inalterado ao longo do último meio século. A coloração negativa envolve a aplicação sucinta de uma solução de sal de metal pesado a uma amostra em uma grade TEM na tentativa de cercar o vírus com material denso sem infiltrar o vírus ⁶ . Isso cria uma borda escura e revela a forma da partícula ⁵ . Este estudo utiliza dois reagentes para coloração negativa, acetato de uranilo (UA) e ácido fosfotendssico de potássio (PTA). Ambas as manchas são comumente usadas para manchar negativamente pequenas amostras biológicas, como vírus, complexos de proteínas e nanopartículas ^{7 , 8 , 9} .

A técnica de coloração negativa convencional é a tecnologia manual de coloração negativa de gotículasNique ⁷ . Este método requer manuseio preciso de grades TEM pequenas e frágeis com fórceps para aplicar pequenas quantidades de amostra de vírus, manchas e enxaguamentos. O protocolo de preparação típico envolve a aplicação de uma gota de suspensão de amostra na superfície de uma grade de TEM revestida por película ( Figura 1A ). Após a anexação da amostra à superfície do filme, a grade é enxaguada para remover vírus não aderentes e corada com UA ou PTA por alguns segundos a um minuto, dependendo do tipo de amostra. O excesso de líquido é perverso para fora da grade, tocando um pedaço de papel de filtro na borda da grade.

O método de gota manual exige que cada grade seja feita individualmente. Se não for manuseado com cuidado, as grades de TEM revestidas são facilmente perfuradas, dobradas ou contaminadas. O processamento de múltiplas amostras pode levar a dificuldades no rastreamento das redes e na garantia de coloração consistente para cada amostra. Este procedimento de coloração manual é muito maisÉ difícil quando conduzido nos laboratórios de biocombustível (BSL) -3 e -4 biocontainment, devido ao equipamento de proteção pessoal (PPE) necessário para esses ambientes. O PPE é pesado e o ambiente de biocontainment é muito mais turbulento em comparação com um laboratório regular. O pessoal que trabalha nos laboratórios de biocontainment da BSL-3 é obrigado a usar 2 pares de luvas e trabalhar em um gabinete de biossegurança (BSC). Esta dupla camada de luvas reduz a sensibilidade tátil e restringe os movimentos finos do motor. O fluxo de ar do BSC que protege o usuário e ajuda a prevenir a contaminação da amostra pode fazer com que as amostras e as manchas secam muito rapidamente, afetando assim a qualidade da mancha. O forte fluxo de ar turbulento no BSC também pode destruir rapidamente uma grade que não está bem protegida. Nos laboratórios BSL-4 biocontainment, existem requisitos de segurança adicionais. O pessoal é obrigado a usar um traje de pressão positiva, o que restringe os movimentos físicos e a capacidade de ver e manipular claramenteGrades ulate. O técnico que trabalha no BSL-4 também usa pelo menos 2 pares de luvas, sendo o par externo uma luva grossa que reduz consideravelmente a destreza e a sensação tátil. Finalmente, as pinças usadas para lidar com grades TEM são afiadas, representando um risco para o técnico devido à sua capacidade de perfurar luvas. Com cápsulas contendo grades, fórceps não são necessárias, proporcionando assim uma alternativa segura e sem pinça para manipular grades em biocontainment. Finalmente, as cápsulas também fornecem uma maneira eficaz de armazenar grades durante o processamento, descontaminação de vapor de osmium e durante o armazenamento; Mantendo as redes organizadas e protegidas contra danos.

Neste relatório, apresentamos um novo método para grades TEM de coloração negativa em laboratórios de biocontainment que utilizam cápsulas mPrep / g, um dispositivo baseado em cápsulas para manuseio e coloração de grade ^{10 , 11 , 12} . O acompanhamento da cápsulaModifica duas redes TEM, minimiza o manejo direto e reduz o potencial de danos na grade. A cápsula se liga diretamente a uma pipeta de um ou vários canais da mesma maneira que uma ponta de pipeta, permitindo a aplicação de vários líquidos a grades contidas. Isso permite a preparação simultânea de múltiplas amostras com grades duplicadas ( Figura 1B ). Para a mancha negativa com cápsulas, a amostra de vírus é aspirada na cápsula e mantida durante 10 min para permitir que os vírus se adsorvem nas superfícies da grade. As redes com vírus adsorvido são subsequentemente lavadas com água desionizada (dI) e coradas com UA ou PTA durante alguns segundos a 1 min. Este processo usa os mesmos passos do protocolo e reagentes como o método manual de gotículas; A diferença é que todo o trabalho ocorre dentro da cápsula sem manipulação física das grades. ( Figuras 1C , 1D ).

O objetivo deste estudo foi avaliar as cápsulas comoUm novo método para coloração negativa de amostras de vírus em ambientes de biocontainment. Este estudo também examinou a qualidade das imagens TEM produzidas a partir de dois procedimentos de inativação de vírus diferentes: 1) inativação rápida, com 1% de vapor de tetróxido de ósmio e 2) inativação de 24 h com 2% de glutaraldeído. Ambos foram conduzidos usando as cápsulas. Finalmente, avaliamos duas manchas negativas de uso comum, UA e PTA, para uso na cápsula. ¹³