Problemen bij het handhaven van de levensvatbaarheid van de cellen in een live-celbeeldvormingssysteem tijdens beeldvorming

Live-cell imaging is een belangrijk analytisch hulpmiddel in laboratoria die biomedische onderzoeksdisciplines bestuderen, zoals celbiologie, neurobiologie, farmacologie en ontwikkelingsbiologie. Beeldvorming van gefixeerde cellen en weefsels (waarbij fotobleken het belangrijkste probleem is) vereist gewoonlijk een hoge verlichtingsintensiteit en een lange belichtingstijd; deze moeten echter worden vermeden bij het afbeelden van levende cellen. Live-celmicroscopie impliceert meestal een compromis tussen het verkrijgen van beeldkwaliteit en het behouden van gezonde cellen. Om een ​​hoge verlichtingsintensiteit en een lange belichtingstijd te vermijden, zijn de ruimtelijke en temporele resoluties in een experiment daarom vaak beperkt. Beeldvorming van levende cellen omvat een breed scala aan contrastversterkte beeldvormingsmethoden voor optische microscopie. Bij de meeste onderzoeken wordt gebruik gemaakt van een van de vele soorten fluorescentiemicroscopie, vaak gecombineerd met doorvallende lichttechnieken, die hieronder worden besproken. Voortdurende vooruitgang in beeldvormingstechnieken en het ontwerp van fluorescerende sondes verbeteren de kracht van deze aanpak, waardoor beeldvorming met levende cellen een belangrijk hulpmiddel in de biologie zal blijven.

Een belangrijke waarschuwing is ervoor te zorgen dat cellen in goede staat verkeren en normaal functioneren terwijl ze zich op het microscoopstadium bevinden met verlichting in de aanwezigheid van synthetische fluoroforen of fluorescerende eiwitten. De omstandigheden waaronder cellen op het microscoopstadium worden gehouden, hoewel zeer variabel, bepalen vaak het succes of falen van een experiment.

Er zijn verschillende celkweekmedia beschikbaar op basis van de specifieke biochemische vereisten van cellen. Kweekmedia bevatten verschillende bestanddelen, waaronder aminozuren, vitaminen, anorganische zouten (mineralen), sporenelementen, nucleïnezuurbestanddelen (basen en nucleosiden), suikers, tussenproducten van de tricarbonzuurcyclus, lipiden en co-enzymen. In weefselkweekmedia is een belangrijke stap het controleren van de zuurstofconcentratie, de pH, het buffervermogen, de osmolariteit, de viscositeit en de oppervlaktespanning. In de handel verkrijgbare mediaformuleringen bevatten vaak een indicatorkleurstof (bijvoorbeeld fenolrood) om visueel de geschatte pH-waarde te bepalen. Voor bijna alle cellijnen is een koolstofdioxide- en bicarbonaatbuffersysteem nodig voor het reguleren van de pH. De cellen moeten in incubators worden gekweekt in een atmosfeer die een kleine hoeveelheid kooldioxide bevat (meestal 5-7%) om de opgeloste gasconcentratie te controleren. Voor beeldvorming met levende cellen kan het moeilijk zijn om een ​​geschikte atmosfeer met kooldioxide te creëren, en dit vereist meestal specifiek ontworpen kweekkamers voor een gereguleerde atmosfeer. De zuurstofbehoefte kan variëren tussen cellijnen, maar normale zuurstofspanningsniveaus in de atmosfeer zijn geschikt voor de meeste culturen. Wat de osmolariteit betreft, hebben de meeste cellijnen een grote tolerantie voor osmotische druk, met goede groei bij osmolariteiten tussen 260 en 320 milliosmolair. Wanneer cellen worden gekweekt in open-plaatculturen of petrischalen, kan hypotoon medium worden gebruikt om verdamping tegen te gaan.