纳米技术为依赖于纳米结构与活细胞界面的下一代生物医学设备提供了工具。体外仿生结构使得观察细胞对各种机械和化学线索的反应成为可能,人们对分离和利用 3D 微环境可以提供的特定线索的兴趣日益浓厚,而无需进行此类培养,也避免了与之相关的实验缺点。本文报道了一种随机取向的金涂层 Si 纳米线基底,该基底具有图案化的疏水-亲水区域,可用于分化具有不同转移潜力的同源乳腺癌细胞。当考虑使用合成表面来研究细胞-纳米表面形貌界面时,随机取向的纳米线更接近于天然细胞外基质的各向同性结构。在本文中报道的研究中,作者表明原发性癌细胞倾向于附着在随机取向的纳米线基底的亲水区上,而继发性癌细胞则不会粘附。通过对荧光图像进行机器学习分析,研究人员发现,与大多数细胞呈圆形的平面基底相比,细胞在纳米线基底上会扩散和伸长。此类平台不仅可用于开发生物测定,还可作为组织打印技术的垫脚石,在组织打印技术中,细胞可在所需位置进行选择性图案化。
晚期神经胶质瘤是最具侵略性的恶性脑肿瘤,生存时间较短。实时病理学有助于或图像指导的手术程序,消除肿瘤有望改善临床结果并延长患者的寿命。我们的工作集中在开发胶质瘤术中诊断和鉴定光学标记的快速和敏感测定方面,对于肿瘤和健康脑组织之间的分化必不可少的光学标志物。我们利用了与新鲜切除的大脑组织的神经胶质瘤的代谢相关的内源性流体团的荧光寿命成像(FLIM)。宏观分辨的宏观动物神经胶质瘤模型和患者胶质母细胞瘤的手术样本以及白质的宏观分辨荧光图像已被收集。应用了几种已建立的和新算法来识别肿瘤的成像标记。我们发现神经胶质瘤的荧光寿命参数为肿瘤和完整脑组织之间的分化提供了背景。所有三种大鼠肿瘤模型均表现出恶性组织和正常组织之间的实质性差异。同样,来自患者的肿瘤表现出与周围白质的统计学显着差异,而无需进行锻炼。虽然本文中提供的数据和分析是初步的,并且需要对大量样品进行进一步研究,但基于宏观FLIM的拟议方法具有临床瘤诊断和评估神经胶质瘤手术边缘的较高潜力。
在大多数口腔癌患者中,手术治疗包括切除原发性肿瘤以及切除淋巴结(LNS),以进行分期或进行治疗。手术期间收获的所有LN都需要组织加工和随后的微观组织疗法评估,以确定淋巴结阶段。在这项研究中,我们研究了在组织病理学检查之前溶于荧光示踪剂cetuximab-800CW的使用来区分肿瘤阳性和肿瘤阴性LN。在这里,我们报告了一项临床试验的回顾性临时分析,旨在评估口腔鳞状细胞癌患者的切除缘(NCT02415881)。方法:手术前两天,将患者静脉注射75 mg西妥昔单抗,然后是15 mg Cetuximab-800CW(一种表皮生长因子受体 - 靶向均匀的示踪剂。获得了切除的,福尔马林固定的LN的荧光图像,并与组织病理学评估相关。结果:514 LNS(61个病理性的淋巴结)的荧光分子成像可以检测具有100%敏感性的肿瘤阳性LNS exvo,且特定的86.8%(曲线下的面积为0.98)。在此队列中,需要微观评估的LN数量减少了77.4%,而不会缺少任何转移。此外,在7.5%的LNS假阳性对荧光成像的阳性中,我们鉴定了标准组织病理学分析所遗漏的转移酶。结论:我们的发现表明表皮生长因子受体 - 靶向荧光分子成像可以帮助检测口腔癌患者的离体环境中的LN跨阶段。这种图像引导的概念可以改善术后LN检查的有效性并确定其他转移,从而保护适当的术后治疗并有可能改善预后。
荧光显微镜是细胞生物学1 - 3中普遍存在的表征技术。活细胞的荧光标记不仅可以专门突出生物分子,细胞器或细胞室,还可以绘制物理化学量,例如离子浓度,动作电位,pH,pH,分子方向等。在过去的二十年中,荧光显微镜经历了深刻的改进,并开发了许多变体,从而在空间分辨率,速度,信号噪声比率,特异性,标记技术和3D成像方面推动了成像的极限。然而,荧光显微镜受到限制。它本质上仍然是侵入性的,因为它需要用分子染料或蛋白质4将样品标记。此外,由于荧光标签的光漂白和光吸毒性,无法任意长时间进行实时观察。最后,荧光分子并不总是忠实地标记它们应该的内容,而伪影有时会发生5。定量相显微镜(QPM)是另一个专门针对细胞生物学领域6、7的成像技术家族。与荧光显微镜不同,QPM技术不含标签且非特异性。它们仅对样品的折射率敏感。他们的主要好处是与明亮的场显微镜相比,提供更好的对比度。由于QPM不含标签,因此它们不会遭受与荧光显微镜相关的上述缺陷。但是,QPM本质上不是特定的。此外,生物学介质的折射率和质量密度之间存在的密切关系为QPM提供了QPM的独特能力,可以测量和映射培养物中细胞的质量,从而实现细胞生长的定量监测,以及在第8-11级的亚细胞级别的质量转运。尤其没有任何分子探针的光漂白,并且如果使用红色或红外照明,可以取消光毒性,以非侵入性的方式使图像获取为任意长时间的习得12。一个人无法选择细胞的功能来突出显示,尽管最近一些涉及机器学习的作品试图提高此限制13,14。荧光显微镜和QPM因此以互补方法的形式出现,并将它们结合起来提供多种好处。OPD图像显示的细节在荧光图像中无法看到,反之亦然。OPD揭示了细胞中的所有内容,尤其是细胞的部分未荧光标记的部分。例如,它可以清楚地突出片状膜,核,囊泡或线粒体。相反,荧光受特异性受益,因为它仅突出显示细胞中标记的物体,尤其是对比度太低的对象,无法在OPD图像上看到。然而,荧光显微镜和QPM很少相关。然而,将荧光显微镜与QPM技术偶联至少具有三个重要应用:(i)它将提供生物分子或细胞器的空间分布(例如微管,肌动蛋白,线粒体等)或物理化学参数与细胞的总体形态相关,并具有出色的对比度,包括细胞的微弱部分,例如层状脂肪膜。我们设想重要的应用,例如在细胞内贩运研究中;