多种分辨率显微镜揭示病毒与细胞相互作用的细节(Microimage译)

http://www.microimage.com.cntina(2014-03-05 16:23:52)

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上图:在大的环境下高分辨率观察细胞的同时,这个技术追踪了纳米颗粒与细胞的动态过程[普林斯顿大学,Kevin Welsher]

使用一种新型3D多分辨率显微镜,研究者为一个附着并入侵细胞的病毒样颗粒成像。

双光子激光扫描共聚焦显微镜,在大环境下以高分辨率观察细胞时,可以追踪纳米颗粒与细胞的快速动态变化。

普林斯顿大学的研究院Kevin WelsherHaw Yang说:在研究粒子-细胞相互作用方面,与荧光染色和电子显微镜、单粒子追踪、超高分辨率相比,这个技术能提供更深入的见解。

"在这些成像事件上,富有挑战的是病毒和纳米颗粒都很小,且速度快,而细胞又相对的很大,移动性不强,Welsher说:这样就很难捕捉到这些相互作用的退昂。

为仔细研究细胞过程,研究者首先开发了一种所谓的目标锁定方法跟踪与细胞快速作用的纳米颗粒。

通过将物镜系统、棱镜以及雪崩式光电倍增管与反馈机制相结合,研究者可以实时将物镜锁定聚焦在一个纳米颗粒上。

"利用棱镜和一个检测纳米级粒子XYZ漂移的位移针孔,可以完成三维目标锁定," Welsher解释说: "以上设备被用于移动3D压电载物台,抵消粒子的移动。"

 

 

接着,研究者用一个双光子显微镜整合了这个系统。

为了展示他们的技术,研究者通过将荧光量子点覆盖于聚苯乙烯纳米颗粒上,创建了一个病毒样粒子,并覆上来自HIV-1病毒的Tat肽蛋白片段。

粒子被放置在温度控制的盘子里,内含成纤维细胞,以备分析。

Welsher解释说: "纳米粒子探针从在缓冲液中的扩散变成在细胞表面降落,穿越质膜,重回自由扩散时,我们观察到一系列亲吻和运行的事件"

结合动态热谱实验,研究者能够追踪活细胞的纳米级形貌,这在传统显微镜下是不可能实现的。

Yang强调说,把两张图放在一起就能产生纳米级颗粒的运动详情,这在以前不可能完成。这个工作之前,看类似分辨率小物体的方法是使用电子显微镜,那得杀死细胞。

“Welsher所做的工作真的很难,他采集了病毒大小颗粒攻击活细胞时的3D图像,而电镜只能进行两维观察,细胞也是死的,他补充说:这会提供给我们一个全新的理解。

研究者相信这个技术将会有益于药物研发和基本的科学研究。

我们相信这将会对纳米颗粒如何运药给细胞的研究产生影响,有可能导致抗病毒治疗中新防御线的产生,杨说:至于基础研究,这儿有一系列可探究的问题,如细胞表面受体如何与病毒或药物相互作用等。

研究发表于Nature Nanotechnology.

 

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