Forskare vid Tokai University beskriver i Avancerade material hur inpackning av biologisk vävnad i ett nanoark av ett visst organiskt material resulterar i mikroskopibilder av hög kvalitet. Applicering av omslaget förhindrar att provet torkar ut, och därmed från att krympa, möjliggör längre bildinspelningstider.

För att till fullo förstå hur biologiska celler fungerar, det är viktigt att kunna visualisera dem i sin omgivning, på tillräckligt långa tidsskalor och med tillräckligt hög upplösning. Dock, typiska inställningar för att studera ett biologiskt vävnadsprov med hjälp av optisk mikroskopi hindrar inte provet från att torka ut, få det att krympa under observation, vilket resulterar i suddiga bilder. Men nu, ett team av forskare under ledning av Yosuke Okamura från Tokai University, har upptäckt hur man kan övervinna detta problem:att slå in provet i ett nanoark av fluorpolymer bevarar dess vatteninnehåll, och plåtens starka vidhäftning gör den monterbar.

Forskarna, som inspirerades av användningen av plastfolie, undersökte omslagsegenskaperna hos en fluorhaltig polymer känd som CYTOP, ett styvt men töjbart och mycket optiskt transparent material. De bekräftade först att på grund av dess höga vattenavvisande förmåga, ett nanoark av CYTOP flyter på vatten, även efter tillsats av ett ytaktivt ämne. Skanna-elektron-mikroskopi-observationer avslöjade att nanoarket är platt och fritt från sprickor eller rynkor.

Som ett första test av CYTOP som ett omslagsmaterial för biologiska vävnader, forskarna belade ett cylindriskt format alginat-hydrogel - ett lättformbart biomaterial - prov i ett CYTOP nanoark, och övervakade utvecklingen av dess vatteninnehåll. De upptäckte att efter 24 timmar, 60 % av den ursprungliga vattenhalten fanns fortfarande kvar. (Ett liknande prov som lämnades olindat i luft blev totalt uttorkat efter cirka 10 timmar.) Genom att experimentera med olika tjocklekar, forskarna upptäckte att nanoarkets förmåga att hålla kvar vatten ökar proportionellt med dess tjocklek. De drog slutsatsen att ett 133 nm tjockt ark ger tillräcklig ytvidhäftning (nödvändigt för att fixera provet) och vattenretention.

Forskarna utförde sedan experiment med ett verkligt biologiskt prov:1 mm tjocka hjärnskivor från möss, uppvisar förbättrat uttryck av gult fluorescerande protein för visualiseringsändamål. Utan att applicera en CYTOP-inpackning, avdunstning av det inbäddade vattnet orsakade lokala, ojämn provkrympning, leder till en suddig bild. Genom att slå in hjärnskivorna i ett CYTOP nanoark, dock, bilder med hög rumslig upplösning kan erhållas genom att skanna ett stort område (mer än 750 µm x 750 µm) över en lång tid (ca 2 timmar).

Forskarna noterade, dock, att för observationer över längre tidsspann kommer krympning att ske. Denna effekt kan kompenseras genom att bädda in provet med agaros, ett gelbildande material, tillhandahålla en stabilitetsmatris - en teknik som redan används för att montera biologiska vävnader för mikroskopiobservationer. Okamura och kollegors lindningsteknik är fortfarande i ett tidigt skede, men, som forskarna påpekar, det "etablerar och verifierar överlägsenheten hos nanosheet-omslagsfästen för vävnadsavbildning."