بهبود تصویر برداری بافتی از طریق پوشش دهی با نانو مواد

به منظور درک کامل چگونگی عملکرد سلول‌های زیستی، به تصویرکشیدن آن‌ها در محیط‌های خود و در مقیاس‌های زمانی نسبتا طولانی و با وضوح نسبتا بالا، حائز اهمیت است. با این حال، روند معمول در مطالعه بافت‌های زیستی به کمک میکروسکوپ نوری با خشک شدن و در نتیجه چروکیدگی نمونه در حین انجام مشاهدات و ایجاد تصاویر بدون کیفیت همراه است. در حال حاضرگروهی از پژوهشگران دانشگاه Tokai موفق به یافتن راه حلی برای این مشکل شده‌اند: پوشاندن نمونه‌های بافتی توسط نانوصفحات فلوئوروپلیمری موجب حفظ محتوای آب آن‌ها شده و چسبندگی بالای صفحات، آنها را قابل تثبیت می‌سازد.

محققان، تحت تأثیر بسته‌بندی پلاستیکی مواد غذایی، ویژگی‌های پوشانندگی پلیمرهای واجد فلوئورین به نام ®CYTOP را که موادی سفت و سخت اما ارتجاعی و نورگذر می باشند، مورد بررسی قرار دادند. در ابتدا آنها تایید کردند که نانوصفحه ®CYTOP حتی پس از افزودن یک سورفاکتانت، به دلیل دفع کنندگی بالای آب، بر روی آب معلق می‌ماند. مشاهدات میکروسکوپ الکترونی روبشی نیز صاف بودن و عدم وجود ترک یا ناهمواری بر روی سطح نانوصفحات را تایید نمود.

در اولین آزمایش بر روی ®CYTOP به عنوان پوشاننده بافت‌های زیستی، محققان یک نمونه هیدروژل استوانه‌ای شکل از آلژینات را که به راحتی قابل شکل‌دهی می‌باشد، توسط نانوصفحات ®CYTOP پوشش دادند و محتوای آب آن به مرور زمان مورد ارزیابی قرار گرفت. آنها متوجه شدند که پس از گذشت ۲۴ ساعت، ۶۰% میزان آب اولیه همچنان حفظ شده بود. این در حالی است که نمونه مشابه فاقد پوشش، در معرض هوا، پس از مدت ۱۰ ساعت به طور کامل دهیدراته شد. به علاوه، دانشمندان دریافتند که قابلیت احتباس آب توسط نانوصفحات متناسب با ضخامت آنها افزایش می‌یابد، به گونه‌ای که عنوان شد صفحه‌ای به ضخامت ۱۳۳ نانومتر موجب چسبندگی سطحی (لازم برای تثبیت نمونه) و احتباس آب به میزان مناسب می‌شود.

در ادامه، محققین این آزمایش را بر روی نمونه های زیستی واقعی نیز انجام دادند، به این ترتیب که برش‌هایی به ضخامت یک میلی‌متر از مغز موش‌هایی تهیه شد که این بافت‌ها بیان بالایی از پروتئین فلورسنت زرد را نشان می‌دادند. در حالتی که از پوشش ®CYTOP استفاده نشده بود، تبخیر آب درون نمونه موجب چروکیدگی غیر یکنواخت و موضعی آن و در نتیجه، ایجاد تصویر بدون کیفیتی گردید. اما در زمان پوشاندن برش‌های ‌مغزی در نانوصفحات ®CYTOP، تصاویر با وضوح فضایی بالایی را می¬توان از پویش سطح منطقه وسیعتر (بیشتر از µm 750 x µm 750) و در بازه زمانی طولانی‌تری (حدود ۲ ساعت) به دست آورد.

با این حال، پژوهشگران اذعان داشته اند که در زمان انجام مشاهدات طولانی‌تر، چروکیدگی نمونه محتمل خواهد بود که به منظور جبران آن می‌توان نمونه را توسط آگارز، نوعی ماده ایجادکننده ژل و تولیدکننده یک بستر پایدار، پوشش داد. این روش پیش از این در جهت تثبیت بافت‌های زیستی، به منظور مشاهدات میکروسکوپی، مورد استفاده قرار می‌گرفت. هر چند که روش پوشش¬دهی با نانوصفحات ذکر شده هنوز در مراحل اولیه خود می‌باشد، اما همان‌گونه که محققان اشاره داشته اند، روش حاضر، برتری نانوصفحات را برای انجام تصویربرداری بافتی تایید می‌کند.