가나자와 대학 연구: 연구원들은 고해상도 세포 이미징을 위한 나노피펫 제조 프로토콜을 정의합니다.

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2023년 8월 22일, 오전 4:03(ET)

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가나자와, 일본, 2023년 8월 22일 /PRNewswire/ -- 가나자와 대학교 연구원들이 Analytical Chemistry에서 살아있는 세포의 나노규모 해상도 주사 이온 전도도 현미경 이미지를 안정적으로 제공하는 나노피펫을 생산하는 방법을 보고했습니다.

살아있는 세포를 나노 수준으로 관찰하면 세포 구조와 기능에 대한 귀중한 통찰력을 얻을 수 있습니다. 수년에 걸쳐 나노 규모의 생물학적 표본에 대한 창을 얻기 위해 다양한 현미경 기술이 등록되었지만 모두 한계와 과제가 있었습니다. 주사 이온 전도도 현미경(SICM)은 나노 규모 해상도의 용액에서 살아있는 생물학적 시료를 이미지화하는 능력을 입증했지만 작업에 가장 적합한 기하학적 구조를 갖춘 나노피펫을 안정적으로 생산하는 데 어려움을 겪었습니다. 이제 가나자와 대학의 나노 LSI와 나고야 대학의 Yasufumi Takahashi가 이끄는 연구원들은 고품질 이미징을 위해 선호되는 기하학적 구조를 가진 나노피펫을 재현 가능하게 제작하기 위한 프로토콜을 고안했습니다. 주사 이온 전도도 현미경(SICM)은 나노피펫을 사용하여 이온 전류를 피드백 신호로 사용하여 나노피펫-샘플 거리를 제어합니다. 나노피펫의 모양은 장치의 성능에 큰 영향을 미칩니다. 예를 들어, 조리개가 넓으면 분해능이 제한되고, 션트가 길면 이온 전류 측정이 왜곡되는 정류 효과가 발생할 수 있으며, 나노피펫 유리가 너무 두꺼운 경우 조리개 근접도가 도달하기 전에 샘플이 변형될 수 있습니다. 일정한 이온 전류 지형 매핑에 필요한 지점입니다. 결과적으로 이상적인 나노피펫은 짧은 션트, 작은 조리개 및 얇은 유리벽을 갖습니다.

나노피펫을 제작하는 표준 절차는 조작 중인 모세관을 가열하는 레이저 풀러로 모세관을 당기는 것입니다. 모세관은 마침내 두 개의 분리된 조각으로 그려질 때까지 길이가 늘어나면서 좁아집니다. 석영은 모세관을 모양으로 그리는 과정에서 좀 더 제어할 수 있지만 소수성이므로 실제로 이온 전류에 필요한 수용액으로 나노피펫을 채우는 과정이 복잡해집니다. 이러한 이유로 연구진은 필요한 제어 및 재현성을 통해 붕규산 유리 모세관에서 나노피펫을 추출할 수 있는 프로토콜을 개발했습니다.

Takahashi와 그의 동료들은 이상적으로 출발 모세관은 두꺼운 벽과 좁은 내경을 가져야 하지만 상업적 공급업체로부터 이러한 요구 사항에 맞는 모세관을 얻는 것이 쉽지 않다고 지적했습니다. 대신 모세관을 당기지 않고 5초 동안 예열하여 유리벽이 두꺼워지고 내경이 줄어듭니다. 그들은 또한 속도와 같이 튜브를 당기는 매개변수를 최적화했습니다.

연구진은 외부 물질을 삼켜 흡수하는 세포내이입(endocytosis)을 겪는 세포를 이미징함으로써 그들이 생산한 나노피펫의 성능을 시연했습니다. 그들은 세포 표면의 미세융모(세포막 돌출), 형성되는 세포내이입 구덩이, 구덩이를 닫는 캡의 형성을 이미지화할 수 있었습니다. 이전에는 캡 형성을 이미지화하려는 시도가 공간 해상도의 제한으로 인해 금지되었습니다.

연구진은 이 과정에서 방출되는 189nm 정도의 작은 세포밖 소포체까지 분리할 수 있었다. 그들이 보고서에서 지적한 바와 같이, 이러한 세포외 소포가 세포 간 의사소통과 항상성에 중요한 역할을 한다는 증거가 증가하고 있으며, 특히 40nm에서 150nm 사이의 더 작은 세포외 소포에 초점을 맞춘 진단 및 치료 응용이 있습니다. 연구원들은 보고서에서 "우리는 이 프로토콜이 SICM을 사용하여 고해상도 지형 매핑을 위한 붕규산염 나노피펫을 재현적으로 제작하는 데 도움이 될 것이라고 생각합니다"라고 결론지었습니다.

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