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PRIMO使用技巧与应用细节问答(二)

2021.2.23

注:以下FAQ内容来源于:
https://www.alveolelab.com/faq_topic/primo-micropatterning-cryoet/
可参考:https://www.alveolelab.com/applications/cryo-em-grid-micropatterning/
 
问1:使用PRIMO准备Cryo-ET(冷冻电镜)细胞样本有什么不同?
答:PRIMO无掩膜微图案系统(maskless micropatterning system)可以用来控制细胞的粘附。因此,它能保证多个细胞精确地定位在电镜网格中(一般在网格的网眼正方形的中央)。而且,它能使您完全控制创建的微图案的设计。正如我们用户的研究论文所述,您可以控制细胞的形状、极性、伸展性,以便进行:

  • 生物力学研究;

  • 帮助进行FIB milling操作;

  • 保证重复性和更有效的cryo-ET成像。

 
问2:PRIMO微图案法技术和所有电镜网格(EM grids)都兼容吗?
答:目前为止,我们检测了不同的网格材料,我们可以确定PRIMO微图案系统可以用于由碳膜、SiO2膜、硅氮化物膜(Silicon Nitride film)组成的网格,可以包含或不包含网眼。作为一种无掩膜微图案法技术,它可以与所有经典的电镜网格兼容。如果您想查证它是否和您的网格模型兼容,可以联系我们。
 
问3:能否检测我使用的透射电镜网格(TEM grids)是否可使用PRIMO?
答:我们可以提供多种选择来检测PRIMO微图案系统。您可以联系我们来讨论您的cryo-ET实验,以便发现检测PRIMO的最好的解决办法。
 
问4:PRIMO系统可以透过膜进行微图案化(micropatterning)吗?
答:使用UV光穿透网格的膜进行微图案设计是可行的,因为膜是透明的。如果您想在网眼中进行图案设计,要确保放在电动载物台(the motorized stage of the setup)上的网格是上下颠倒的(需要设计的膜的一面朝向物镜一侧)。
 
问5:我怎么确定我设计的微图案处在电镜网格的网眼范围内?
答:Leonardo photopatterning software可以自动检测电镜网格的网眼。然后可以将微图案定位于其中,并调整图案尺寸使其完美契合。当然,Leonardo software也能进行预期结果的预览,因此您能在进行微图案化操作之前进行任何手动的修改。
 
问6:准备微图案化的电镜网格的过程需要多久?
答:每天您可生成5-15个微图案化的电镜网格,包括了从anti-fouling coating到protein incubation的所有步骤。
 
问7:操作电镜网格是一个精细的步骤,看上去这个过程增加了更多的操作步骤,有没有解决办法呢?
答:的确,微图案化的过程增加了更多的操作步骤,但是经过培训,您将学会如何进行微图案化操作而不会损坏电镜网格。进一步而言,我们能开发特定的PDMS stencils(PDMS模板),可以将网格放置在盖玻片(或其他物品)上,并在整个操作流程中保持其位置不动,以减少对网格的操作。
 
问8:用PRIMO系统在电镜网格上得到的微图案的分辨率是多少?
答:用PRIMO无掩膜微图案系统在电镜网格中得到的微图案的分辨率是1.2µm,与在玻璃上得到的分辨率一致。
 
问9:能否在种植细胞之前保存已经进行微图案化的网格,能保存多久?
答:可以,在吸附蛋白之前,准备好的电镜网格可以在PBS溶液中保存一个月。
 
问10:PEG覆盖层的厚度是多少?
答:PEG覆盖层的厚度大概是5nm。
 
问11:在电镜网格微图案化之后,什么样的细胞可以种植上去?
答:与在玻璃上进行微图案化操作一样,经典的哺乳动物贴壁细胞可以种植在TEM网格的微图案上。目前为止,我们团队和用户已经成功操作的细胞包括:HeLa细胞、成纤维细胞(fibroblasts)、内皮细胞(epithelial cells)、MDCKⅡ、PtK1。
 
问12:微图案化对细胞的状态和功能的影响如何?
答:通过控制细胞粘附,微图案化对它们的功能和行为有一定的影响。因为能建立更受控的、重现性更强的体外生化微环境,微图案法能在更加生理相关的条件下研究活细胞(Thery, Journal of Cell Science,2010)
 
问13:有没有利用你们的技术进行Cryo-ET研究的论文可供参考?
答:有的,您可以参考以下论文:
【1】M. Toro-Nahuelpan et.al., Tailoring cryo-electron microscopy grids by photo-micropatterning for in-cell structural studies, Nature Methods, 17, pp.50–54 (2020), https://doi.org/10.1038/s41592-019-0630-5 (Julia Mahamid's lab, EMBL)
【2】L. Engel et.al., Extracellular matrix micropatterning technology for whole cell cryogenic electron microscopy studies, Journal of Micromechanics and Microengineering, Volume 29, Number 11 (2019), https://doi.org/10.1088/1361-6439/ab419a (Beth Pruitt's lab, Stanford University, UC Santa Barbara)
【3】L. Engel et.al., Lattice micropatterning of electron microscopy grids for improved cellular cryo-electron tomography throughput, BioRxiv, posted Aug 31,2020, doi: https://doi.org/10.1101/2020.08.30.272237 (Alexander Dunn's lab, Stanford University)
 

  • PRIMO模组的FAQ

 
注:以下FAQ内容来源于:
https://www.alveolelab.com/faq_topic/the-primo-module/
 
问1:PRIMO模块里面内置的是什么类型的激光?
答:PRIMO模块里包括的是375nm的紫外激光器(UV laser)。
 
问2:激光的功率是多少?
答:从管状透镜(tube lens)射出的激光的功率是6mW-8mW。在物镜出口,激光的功率不同,取决于物镜的选择。当使用Nikon S Plan Fluor ELWD 20x/0.45参考物镜时,激光的功率是:5mW-6mW,光强大概是29mW/mm2。
 
问3:PRIMO模块的尺寸和重量是多少?
答:PRIMO模块的尺寸是:46.2 x 32.5 x 7.2cm(长x宽x高)。它的重量是15kg,由安装时提供的支架支撑。
 

  • 专用的Leonardo软件的FAQ

 
注:以下FAQ内容来源于:
https://www.alveolelab.com/faq_topic/the-dedicated-leonardo-software/
 
问1:Leonardo软件的特征是什么?
答:(1)相同的图像的复制(设置排或列,调整间距);
(2)重新排列连续的图案,或将图案排列在微结构上(预览、旋转);
(3)图像梯度的管理。
 
问2:图像是如何画上去的?
答:我们推荐用Inkscape软件绘制图像(开源的矢量设计软件,类似Adobe Illustrator),可以在此获得“使用指导”(user guide)。这个软件可以创造像素大小的,或毫米大小的图案,并按照Leonardo软件可识别的不同的文件类型进行保存。
 
问3:可以使用什么类型的图像文件?
答:要生成蛋白图案的图像文件格式必须是:tif格式(像素)或pdf格式(公制尺码)。
 

  • 光照图案化平台和试剂的FAQ

 
注:以下FAQ内容来源于:
https://www.alveolelab.com/faq_topic/photopatterning-platform-and-reagents/
 
问1:什么样的设备能安装使用PRIMO模组?
答:(1)安装有对焦维持系统(focus maintaining system)的倒置显微镜【1】:

  • Nikon Ti-E 和 Ti-2

  • Leica DMi8

  • Olympus IX83

(2)有落射荧光系统(Epifluorescence system);
(3)有电动X/Y载物台;
(4)有照相机;
(5)有计算机;
(6)有等离子体反应器(又称电浆机)(plasma reactor)和专用的泵(dedicated pump)【2】。
【1】按需可提供完整的显微镜配置;
【2】可根据实验条件进行选择。
 
问2:用PRIMO进行蛋白光图案化时需要用到哪些耗材和试剂?
答:用到的耗材和试剂包括:
(1)PLPP溶液 1x;
(2)用玻璃或塑料制作的标准细胞培养基质(载玻片、盖玻片、培养皿、3D设备,等),或预先用抗污聚合物处理过的基质;
(3)预先切割好的PDMS stencils(PDMS模板)(自由设计)【3】;
(4)石蜡封口膜(parafilm);
(5)尖头镊子;
(6)微量移液器和适合的枪头;
(7)在10mM HEPES pH=7.4中配置的PLL-PEG 1x溶液【4】;
(8)待粘附的蛋白的溶液,C=10-100µg/mL;
(9)PBS 1x溶液,pH=7.4。
【3】可选项;
【4】推荐在没有预处理的基质上进行抗污表面处理。


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