Um módulo para microscopia de iluminação plano único (SPIM) está descrito que é facilmente adaptado a um microscópio de campo amplo invertido e optimizado para culturas de células de 3-dimensionais. A amostra está localizado dentro de um capilar rectangular, e através de um sistema de microfluidos corantes fluorescentes, agentes farmacêuticos ou de drogas pode ser aplicada em pequenas quantidades.
Um módulo de folha de luz ou microscopia de iluminação plano único (SPIM) está descrito que é facilmente adaptado a um microscópio de campo amplo invertido e optimizado para culturas de células de 3-dimensional, por exemplo, esferóides multicelulares tumorais (TCM). As formas de módulos SPIM excitação e deflecte a luz de tal modo que a amostra é iluminada por uma folha de luz perpendicular ao percurso de detecção do microscópio. O sistema é caracterizado pela utilização de um capilar para a realização rectangular (e em uma versão avançada também por uma abordagem de micro-capilar para rotação) das amostras, através de ajuste da folha síncrono de luz que ilumina a lente objectiva e usado para a detecção de fluorescência, bem como , por adaptação de um sistema de microfluidos para a aplicação de corantes fluorescentes, agentes farmacêuticos ou drogas em pequenas quantidades. Um protocolo para trabalhar com este sistema é dado, e alguns detalhes técnicos são relatados. Os resultados representativos incluem (1) medição da acimater de uma droga citostática (doxorrubicina) e a sua conversão parcial para um produto de degradação, (2) as medições redox por utilização de um sensor de glutationa geneticamente codificado por adição de um agente oxidante, e (3) a iniciação e rotulagem de necrose celular da inibição da a cadeia respiratória mitocondrial. Diferenças e vantagens da presente módulo SPIM em comparação com os sistemas existentes são discutidos.
Além de métodos bem estabelecidos (confocal ou multi-fotão microscopia de varredura a laser 1-4, estruturado de microscopia de iluminação 5,6) folha de luz ou de microscopia de iluminação plano único (SPIM) tem provado ser um método valioso de imagens 3D 7,8, 9. De particular interesse é a sua aplicação a culturas de células de 3 dimensões, como por exemplo, esferóides multicelulares tumorais (TCM), que são cada vez mais utilizados para a investigação de descoberta de fármacos 10,11. Além disso, o SPIM é um método preferencial quando mesmo após a exposição a longo prazo ou medidas repetidas doses de pouca luz são necessárias para manter a viabilidade da amostra, uma vez que para a medição de cada plano da amostra somente este plano será exposto à luz. Isto está em contraste com outras técnicas de microscopia, em que para a detecção de cada plano focal toda a amostra é iluminado, de modo que após a gravação de numerosos aviões as somas de dose de luz e podem danificar-se a amostra 12. </p>
A microscopia de luz ou SPIM folha baseia-se na iluminação da amostra no sentido perpendicular à linha de observação ou pela utilização de uma lente cilíndrica, ou através da leitura do feixe de laser excitante (para uma revisão ver ref. 8). Isso muitas vezes requer câmaras de amostras especiais 13,14 ou matrizes, por exemplo, agarose 7,15, implementado em microscópios especiais de alto custo. Como uma alternativa aos sistemas de um dispositivo de iluminação para comparavelmente simples SPIM foi desenvolvido e adaptado para um microscópio invertido convencional 16 (ver Figura 1). É constituída por um feixe laser expandido até um diâmetro de 8 mm e focada por uma lente cilíndrica (distância focal: 50 mm, abertura numérica: 0,08) para uma folha de luz de espessura 6-10 uM sobre uma profundidade de campo de cerca de 100 pm . As amostras estão situadas num capilar rectangular de 600-900 um de diâmetro interno colocado em frente do len objectivo microscópios para a detecção de fluorescência. Estas características principais são actualmente preenchido e optimizado pelo uso de avançadas abordagens de micro-capilares para segurar e para fazer rodar as amostras, o ajustamento síncrono da folha de luz iluminante (na direcção axial) e a lente objectiva utilizados para a detecção de fluorescência (caminho óptico idêntico comprimentos de deslocamento exigem uma correcção do arrastamento mecânico), bem como a adaptação de um sistema de microfluídica para aplicação de corantes fluorescentes, agentes farmacêuticos ou drogas, minimizando, assim, as quantidades e as despesas necessárias.
O presente manuscrito descreve uma folha de luz ou microscopia de iluminação plano único (SPIM) dispositivo que é otimizado para sistemas de células em 3 dimensões, por exemplo, tumores esferóides multicelulares (MCTS). Três aplicações exemplares incluem (1) absorção de uma droga citostática e sua conversão parcial para um produto de degradação (cuja contribuição para a eficácia quimioterapêutica ainda a ser avaliada), (2) as medições do estado redox de utilização de um sensor de glutati…
The authors have nothing to disclose.
Este projecto foi financiado pelo Land Baden-Württemberg, bem como pela União Europeia, Europäischer Fonds für die Entwicklung Regionale. Os autores agradecem Rainer Wittig (ILM Ulm) para fornecer a linha de células U251-MG-L106-Grx1-roGFP2 e Claudia Hintze para assistência técnica hábil.
Name of the Material/Equipment | Company | Catalog Number | Comments/Description(optional) |
microtiter plate | Orange Scientific | 4430100 | for cell spheroid growing |
agarose | Carl Roth GmbH | 3810.1 | for cell spheroid growing |
MCF-7 cell line | CLS Cell Lines Service GmbH | 300273 | cell line |
U251-MG-L106 cell line | cell line | ||
DMEM | Biochrom AG (Merck Millipore) | FG0435 | culture medium |
DMEM/Ham's F-12 | Biochrom AG (Merck Millipore) | FG4815 | culture medium |
FCS | Biochrom AG (Merck Millipore) | S0615 | cell culture supplement |
penicillin/streptomycin | Biochrom AG (Merck Millipore) | A 2213 | antibiotics |
hygromycin B | PAA Laboratories | P02-015 | antibiotic |
EBSS | Sigma-Aldrich Inc. | E3024 | cell culture supplement |
doxorubicin | Sigma-Aldrich Inc. | D1515 | fluorescent dye (CAUTION: acute toxicity) |
green cytotoxicity dye | Promega GmbH | G8742 | CellTox – fluorescent cytotoxicity dye |
rotenone | Sigma-Aldrich Inc. | R8875 | cellular inhibitor (CAUTION: acute toxicity) |
hydrogen peroxide (H2O2) | Sigma-Aldrich Inc. | 95302 | reagent for oxidation (CAUTION: acute toxicity) |
capillary | VitroCom | 8260-050 | sample preparation |
microscope | Carl Zeiss Jena | Axiovert 200M | |
AxioCam MRc CCD-camera | Carl Zeiss MicroImaging GmbH | 426508-9901-000 | CCD-camera |
AxioVision data aquisition software | Carl Zeiss MicroImaging GmbH | version 4.8.2. | |
laser diode | Pico Quant GmbH | LDH-P-C-470 | used with driver PDL800-B |
perestaltic pump | Ismatec Labortechnik | MS-1 Reglo | re-callibrated to reduce the minimum pump speed by 1/10 |
silicone tubes | IDEX Health & Science GmbH | TYGON R3607 |