Summary

Immobilizzazione batterica per Imaging di microscopia a forza atomica

Published: August 10, 2011
doi:

Summary

Vivono batteri Gram-negativi e Gram-positivi possono essere immobilizzati su gelatina rivestite di mica e ripreso in un liquido mediante microscopia a forza atomica (AFM).

Abstract

AFM è ad alta risoluzione (scala nm) strumento di imaging che meccanicamente le sonde una superficie. Ha la capacità di celle di immagine e di biomolecole, in un ambiente liquido, senza la necessità di trattare chimicamente il campione. Al fine di realizzare questo obiettivo, il campione deve essere sufficientemente aderire alla superficie di montaggio per impedire la rimozione da parte delle forze esercitate dal punta di scansione cantilever AFM. In molti casi, l'imaging di successo dipende immobilizzazione del campione alla superficie di montaggio. In modo ottimale, immobilizzazione deve essere minimamente invasiva per il campione in modo tale che i processi metabolici e gli attributi funzionali non vengano compromesse. Dalle superfici mica rivestimento appena aperto con suini (maiale) gelatina, i batteri con carica negativa può essere immobilizzato sulla superficie e ripreso in un liquido da AFM. Immobilizzazione di cellule batteriche in gelatina rivestita mica è molto probabilmente dovuto alla interazione elettrostatica tra i batteri con carica negativa e la gelatina con carica positiva. Diversi fattori possono interferire con l'immobilizzazione dei batteri, tra cui costituenti chimici del liquido in cui sono sospesi i batteri, il tempo di incubazione dei batteri sulla gelatina rivestito mica, caratteristiche superficie del ceppo batterico e mezzo in cui sono esposte i batteri. Nel complesso, l'uso di gelatina rivestite mica si trova ad essere generalmente applicabili per le cellule microbiche imaging.

Protocol

1. Mica preparazione: Tagliare il mica (Scienze Microscopia Elettronica) con forbici per la dimensione necessaria per adattarsi al microscopio AFM (circa 22 × 30 mm). Cleave la mica su entrambi i lati, in genere con del nastro per rimuovere lo strato più esterno, fino a solo strati liscio ininterrotta rimangono. 2. Preparazione della soluzione di gelatina: Aggiungere 100 ml di acqua distillata ad una bottiglia di laboratorio. Riscaldare la bo…

Discussion

Vari fattori possono influenzare cellule microbiche di montaggio e di imaging AFM. La gelatina che viene utilizzato per il rivestimento della mica è importante. Commerciale gelatina è isolata da un certo numero di vertebrati tra cui pesci, mucche e maiali. Sia l'origine e il metodo di lavorazione determinare l'idoneità della gelatina per l'immobilizzazione dei batteri. Numerose fonti e tipi di gelatina sono stati valutati per la loro efficacia nei batteri immobilizzare [1]. I due gelatine più efficaci so…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Questa ricerca è patrocinato dall'Ufficio di Ricerca Biologica e Ambientale, US Department of Energy e da concedere finanziamenti consiglio Salute Virginia ricerca del Commonwealth. Oak Ridge National Laboratory è gestito da UT-Battelle, LLC, per il Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti con il n. contratto DE-AC05-00OR22725.

Materials

Name Company Catalogue number
Gelatin Sigma, St. Louis, MO G6144, G2625 or G2500
PicoPlus Atomic Force Microscope Agilent Technologies, Tempe, AZ  
AFM cantilevers Veeco, Santa Barbara, CA MLCT-AUHW

References

  1. Bernal, R., Pullarkat, P. A. Mechanical properties of axons. Phys Rev Lett. 99, 018301-018301 (2007).
  2. Bray, D. Axonal growth in response to experimentally applied mechanical tension. Dev Biol. 102, 379-389 (1984).
  3. Chetta, J., Kye, C. Cytoskeletal dynamics in response to tensile loading of mammalian axons. Cytoskeleton (Hoboken). 67, 650-665 (2010).
  4. Dennerll, T. J., Lamoureux, P. The cytomechanics of axonal elongation and retraction. J Cell Biol. 109, 3073-3083 (1989).
  5. Fu, S. Y., Gordon, T. The cellular and molecular basis of peripheral nerve regeneration. Mol Neurobiol. 14, 1-2 (1997).
  6. Gray, C., Hukkanen, M. Rapid neural growth: calcitonin gene-related peptide and substance P- containing nerves attain exceptional growth rates in regenerating deer antler. Neuroscience. 50, 953-963 (1992).
  7. Heidemann, S. R., Buxbaum, R. E. Tension as a regulator and integrator of axonal growth. Cell Motil Cytoskeleton. 17, 6-10 (1990).
  8. Heidemann, S. R., Buxbaum, R. E. Mechanical tension as a regulator of axonal development. Neurotoxicology. 15, 95-107 (1994).
  9. Heidemann, S. R., Lamoureux, P. Cytomechanics of axonal development. Cell Biochem Biophys. 27, 135-155 (1995).
  10. Iwata, A., Browne, K. D. Long-term survival and outgrowth of mechanically engineered nervous tissue constructs implanted into spinal cord lesions. Tissue Eng. 12, 101-110 (2006).
  11. Lamoureux, P., Heidemann, S. R. Growth and elongation within and along the axon. Dev Neurobiol. 70, 135-149 (2010).
  12. Lamoureux, P., Zheng, J. A cytomechanical investigation of neurite growth on different culture surfaces. J Cell Biol. 118, 655-661 (1992).
  13. Lindqvist, N., Liu, Q. Retinal glial (Muller) cells: sensing and responding to tissue stretch. Invest Ophthalmol Vis Sci. 51, 1683-1690 (2010).
  14. Loverde, J. R., Ozoka, V. C. Live Imaging of Axon Stretch Growth in Embryonic and Adult Neurons. J. Neurotrauma. , (2011).
  15. Lu, Y. B., Franze, K. Viscoelastic properties of individual glial cells and neurons in the CNS. Proc Natl Acad Sci U S A. 103, 17759-17764 (2006).
  16. O’Toole, M., Lamoureux, P. A physical model of axonal elongation: force, viscosity, and adhesions govern the mode of outgrowth. Biophys J. 94, 2610-2620 (2008).
  17. Pfister, B. J., Bonislawski, D. P. Stretch-grown axons retain the ability to transmit active electrical signals. FEBS Lett. 580, 3525-3531 (2006).
  18. Pfister, B. J., Gordon, T. Biomedical Engineering Strategies for Peripheral Nerve Repair: Surgical Applications, State of the Art, and Future Challenges. Crit Rev Biomed Eng. 39, 81-124 (2011).
  19. Pfister, B. J., Iwata, A. Extreme stretch growth of integrated axons. J Neurosci. 24, 7978-7983 (2004).
  20. Pfister, B. J., Iwata, A. Development of transplantable nervous tissue constructs comprised of stretch-grown axons. J Neurosci Methods. 153, 95-103 (2006).
  21. Siechen, S., Yang, S. Mechanical tension contributes to clustering of neurotransmitter vesicles at presynaptic terminals. Proc Natl Acad Sci U S A. 106, 12611-12616 (2009).
  22. Smith, D. H. Stretch growth of integrated axon tracts: extremes and exploitations. Prog Neurobiol. 89, 231-239 (2009).
  23. Smith, D. H., Wolf, J. A. A new strategy to produce sustained growth of central nervous system axons: continuous mechanical tension. Tissue Eng. 7, 131-139 (2001).
  24. Weiss, P. Nerve patterns: The mechanics of nerve growth. Growth, Third Growth Symposium. 5, 163-203 (1941).
  25. Zheng, J., Lamoureux, P. Tensile regulation of axonal elongation and initiation. J Neurosci. 11, 1117-1125 (1991).
check_url/2880?article_type=t

Play Video

Cite This Article
Allison, D. P., Sullivan, C. J., Mortensen, N. P., Retterer, S. T., Doktycz, M. Bacterial Immobilization for Imaging by Atomic Force Microscopy. J. Vis. Exp. (54), e2880, doi:10.3791/2880 (2011).

View Video