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Rilevazione label-free di virus in ambienti biologici complessi mediante microscopia iperspettrale enhanced in campo scuro

Campione di sangue intero da soggetto con sintomi di infezione virale. Nota, particelle virali bluastre presenti in tutta l'immagine

Figure 1. Whole blood sample from subject experiencing viral infection symptoms. Note, bluish viral particles present throughout the image

Data di pubblicazione:

Giovedì 19 Marzo 2020

La microscopia iperspettrale potenziata in campo oscuro di CytoViva ha dimostrato di poter eseguire una rilevazione label-free di particelle di virus in ambienti biologici complessi. In particolare è disponibile una pubblicazione che evidenzia la mappatura iperspettrale del virus H1N1 nelle cellule polmonari epiteliali¹ .

Il sistema CytoViva incorpora un'ottica brevettata avanzata per microscopio a campo oscuro dall'efficacia dimostrata, un sistema che è in grado di migliorare fino a 10 volte il rilevamento della dispersione segnale-rumore di campioni nella nanoscala rispetto ai sistemi ottici tradizionali². Se combinato con la tecnologia di imaging iperspettrale proprietaria di CytoViva, il sistema integrato può fornire una mappatura rapida di alcune particelle di virus in base al loro unico spettro ottico. Ciò è possibile in quanto l'imaging iperspettrale acquisisce lo spettro ottico VNIR (400nm-1,000nm) in ogni pixel dell'immagine. La risoluzione spettrale è di circa 2 nm attraverso questo spettro VNIR in ciascun pixel dell'immagine su scala nanometrica. Un'immagine iperspettrale completa può essere catturata in pochi minuti.

Questa capacità di rilevare particelle virali su nanoscala ha un'utilità significativa non solo per la ricerca sulle malattie infettive, ma anche per le applicazioni, in rapida crescitam riguardanti l'immunoterapia del cancro virale e altre ricerche basate sulla virologia.

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Figura 1. Campione di sangue intero da soggetto con sintomi di infezione virale. Notare le particelle virali bluastre presenti nell'immagine

Figura 2: spettro comparativo di particelle virali (verde) e membrana di globulo rosso (bianco)

Figura 3: Mappatura spettrale (rossa) dei pixel che corrispondono allo spettro del virus, tratta dall'immagine nella figura 1.

Figura 4: libreria spettrale utilizzata per la mappatura nella figura 3.

Figura 5: campione di sangue intero prelevato dal soggetto 30 giorni dopo l'infezione virale. Non si evidenzia alcuna mappatura spettrale quando si utilizza la libreria spettrale virale dalla figura 4.

Per dimostrare questo potenziale, un campione di sangue intero è stato recentemente ripreso da un soggetto con i sintomi di un'infezione virale. L'immagine iperspettrale di questo campione di sangue è mostrata nella figura1 sopra. Si nota la "dispersione bluastra" di questi nano particolati virali principalmente nell'area del plasma del campione. Il profilo spettrale di queste particelle ha caratteristiche simili ai campioni di virus puri come l'RSV. Questo spettro è illustrato nella figura 2 e confrontato con lo spettro ottico della membrana di un globulo rosso. La Figura 3 illustra la mappatura spettrale (in rosso) di queste particelle di virus nel campione di sangue intero. Questa mappatura utilizzava la libreria spettrale del virus mostrata in figura 4.

Circa un mese dopo, un nuovo campione di sangue intero è stato raccolto da questo soggetto, il quale non presentava più sintomi di un'infezione virale. Questo esempio è mostrato nella figura 5. Utilizzando la libreria spettrale (nella figura 4) delle particelle virali, l'esperimento di mappatura spettrale è stato nuovamente condotto sul nuovo campione di sangue intero dallo stesso soggetto. Questa volta, la mappatura spettrale indica l'assenza del virus nel sangue intero del soggetto, che non presenta più sintomi di infezione virale.

Questi dati forniscono informazioni sulla capacità del microscopio iperspettrale avanzato di CytoViva di rilevare rapidamente e mappare spettralmente particelle di virus in un ambiente biologico complesso. Per comprendere meglio come il sistema può influire sulla vostra ricerca sui virus o altri tipi di campioni in nanoscala, vi preghiamo di contattarci all'indirizzo info@schaefer-tec.it.

Bibliografia:

1 Sanpui, P., Zheng, X., Loeb, J.C. et al. Single-walled carbon nanotubes increase pandemic influenza A H1N1 virus infectivity of lung epithelial cells. Part Fibre Toxicol 11, 66 (2014). https://doi.org/10.1186/s12989-014-0066-0
2 Zhang, P., Park, S. and Kang, S.H. (2015), Microchip Electrophoresis with Enhanced Dark‐Field Illumination Detection for Fast Separation of Native Single Super‐Paramagnetic Nanoparticles. Bull. Korean Chem. Soc., 36: 1172-1177. doi:10.1002/bkcs.10219