Ongelmia solujen elinkelpoisuuden ylläpitämisessä live-solukuvausjärjestelmässä kuvantamisen aikana

Elävien solujen kuvantaminen on tärkeä analyyttinen työkalu laboratorioissa, jotka tutkivat biolääketieteen tutkimusaloja, kuten solubiologiaa, neurobiologiaa, farmakologiaa ja kehitysbiologiaa. Kiinnittyneiden solujen ja kudosten kuvantaminen (joille valovalkaisu on tärkein ongelma) vaatii yleensä suurta valaistusvoimakkuutta ja pitkää valotusaikaa. näitä on kuitenkin vältettävä eläviä soluja kuvattaessa. Elävien solujen mikroskopia sisältää yleensä kompromissin kuvanlaadun saamisen ja terveiden solujen ylläpitämisen välillä. Siksi suuren valaistuksen voimakkuuden ja pitkän valotusajan välttämiseksi spatiaaliset ja ajalliset resoluutiot ovat usein rajoitettuja kokeessa. Elävien solujen kuvantaminen sisältää laajan valikoiman kontrastitehostettuja kuvantamismenetelmiä optista mikroskopiaa varten. Useimmissa tutkimuksissa käytetään yhtä monista fluoresenssimikroskopiatyypeistä, ja tämä yhdistetään usein läpäisevän valon tekniikoihin, joita käsitellään jäljempänä. Jatkuva kehitys kuvantamistekniikoissa ja fluoresoivien koettimien suunnittelussa parantaa tämän lähestymistavan tehoa ja varmistaa, että elävien solujen kuvantaminen on jatkossakin tärkeä työkalu biologiassa.

Tärkeä varovaisuus on varmistaa, että solut ovat hyvässä kunnossa ja toimivat normaalisti ollessaan mikroskooppivaiheessa valaistuna synteettisten fluoroforien tai fluoresoivien proteiinien läsnä ollessa. Olosuhteet, joissa soluja pidetään mikroskoopin tasolla, vaikka vaihtelevatkin laajasti, usein sanelevat kokeen onnistumisen tai epäonnistumisen.

Erilaisia ​​soluviljelyalustoja on saatavilla solujen erityisiin biokemiallisiin vaatimuksiin perustuen. Viljelyalustat sisältävät erilaisia ​​aineosia, mukaan lukien aminohappoja, vitamiineja, epäorgaanisia suoloja (mineraaleja), hivenaineita, nukleiinihappoaineosia (emäksiä ja nukleosideja), sokereita, trikarboksyylihapposyklin välituotteita, lipidejä ja koentsyymejä. Kudosviljelyalustassa tärkeä vaihe on happipitoisuuden, pH:n, puskurointikapasiteetin, osmolaarisuuden, viskositeetin ja pintajännityksen säätely. Kaupallisesti saatavilla olevat väliaineformulaatiot sisältävät usein indikaattoriväriä (esim. fenolipunaista) likimääräisen pH-arvon visuaaliseksi määrittämiseksi. Hiilidioksidi- ja bikarbonaattipuskurijärjestelmä pH:n säätelyyn tarvitaan lähes kaikkiin solulinjoihin. Soluja on viljeltävä ilmakehässä, joka sisältää pienen määrän hiilidioksidia (yleensä 5–7 %) inkubaattoreissa liuenneen kaasun pitoisuuden hallitsemiseksi. Elävien solujen kuvantamista varten sopiva ilmakehä, jossa on hiilidioksidia, voi olla vaikea saada aikaan, ja tämä vaatii yleensä erityisesti suunniteltuja viljelykammioita säänneltyä ilmakehää varten. Hapen tarve voi vaihdella solulinjojen välillä, mutta normaalit ilmakehän happipainetasot sopivat useimmille viljelmille. Mitä tulee osmolaarisuuteen, useimmilla solulinjoilla on suuri toleranssi osmoottiselle paineelle, ja kasvu on hyvä osmolaarisuuden ollessa 260-320 milliosmolaarinen. Kun soluja kasvatetaan avolevyviljelmissä tai petrimaljoissa, voidaan käyttää hypotonista väliainetta haihtumisen selviytymiseen.