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sj-pdf-1-asp-10.1177_00037028211050659 - Supplemental material for Revealing Lipid Body Formation and its Subcellular Reorganization in Oleaginous Microalgae Using Correlative Optical Microscopy and Infrared Nanospectroscopy Atomic Force Microscopy-Induced Resonance (AFM-IR)
No full textSupplemental material, sj-pdf-1-asp-10.1177_00037028211050659 for Revealing Lipid Body Formation and its Subcellular Reorganization in Oleaginous Microalgae Using Correlative Optical Microscopy and Infrared Nanospectroscopy Atomic Force Microscopy-Induced Resonance (AFM-IR) by Ariane Deniset-Besseau, Rémy Coat, Benjamin Moutel, Rolando Rebois, Jérémie Mathurin, Dominique Grizeau, Alexandre Dazzi and Olivier Gonçalves in Applied Spectroscopy</p
A fluorescence-based assay for monitoring clinical drug resistance
No full textBACKGROUND AND AIMS: Multidrug resistance (MDR) limits effectiveness in treating malignancy by modifying internalisation and/or externalisation of drugs through cancer cell membranes. In this study we describe an assay to monitor patients' responses to chemotherapy.METHODS: The assay is based on the fluorescent properties of doxorubicin alone as well as in combination with methotrexate, vinblastine, doxorubicin and cisplatin (MVAC). The slide-based cell imaging technique was first optimised using a panel of breast and urothelial cancer cell lines and then extended to fine needle breast aspiration biopsy and urine cytology.RESULTS: The drug fluorescence behaviour observed on smears of clinical specimens is identical to that obtained using fixed cultured cells. The fluorescence of sensitive cells to chemotherapy is mainly localised in the nucleus, whereas resistant cells show a weak fluorescence signal localised in the cytoplasm. The difference in terms of fluorescence intensity is also highlighted through fluorescence spectra.CONCLUSIONS: The results suggest that the assay provides clinically valuable information in predicting responses to doxorubicin and/or MVAC therapy. Originally set up on a confocal microscope, the assay was also effective using a standard epifluorescence microscope; as such it is technically simple, reliable and inexpensive
Adsorption - dégradation photocatalytique de polluants par les nanocomposites de ZIF-8/CQDs
No full textAnalyse multimodale et multi-échelle de biomatériaux complexes : optimisation et contraintes des mesures par nanospectroscopie infrarouge
No full textDans le domaine du biomédical, l'étude des changements physico-chimiques induits par une pathologie au sein des tissus, à l'échelle cellulaire, peut être cruciale pour élucider les mécanismes à l'origine de ce phénomène. Toutefois, seules quelques techniques d'analyse permettent une description chimique à cette échelle. La nanospectroscopie infrarouge, en particulier l'AFM-IR (Microscopie à Force Atomique-Infrarouge) est prometteuse en permettant une description chimique des matériaux à l'échelle nanométrique. Actuellement, l'AFM-IR est souvent utilisée pour l'étude des cellules et micro-organismes, mais très peu pour l'étude des tissus biologiques en raison de la complexité de ces derniers. Pourtant, de nombreuses applications pourraient bénéficier d'une telle description, comme l'étude des phénomènes de minéralisation dans les tissus mammaires. Les microcalcifications mammaires (MCMs) sont des dépôts calciques anormaux (oxalates ou phosphates de calcium) et dont la composition est, dans la littérature, présumée associée à la nature des lésions : cancéreuses ou non. Malgré la multiplication des recherches sur le sujet au cours des dix dernières années, les processus de formation de ces MCMs et leur lien avec les pathologies et notamment les cancers du sein restent mal compris. Dans ce contexte, une description chimique des MCMs à l'échelle nanométrique pourrait fournir un nouvel éclairage et aider à la compréhension de leur genèse. Les biopsies mammaires (typiquement quelques millimètres à quelques centimètres) contiennent généralement plusieurs MCMs avec une forte dispersion en taille, de quelques centaines de nanomètres à un millimètre. Une stratégie de caractérisation multi-échelle est donc nécessaire pour décrire chimiquement l'entièreté de l'échantillon mais également accéder à une description fine des MCMs. Une approche multimodale et multi-échelle a ainsi été mise en place. Celle-ci permet d'étudier les propriétés morphologiques des MCMs en utilisant la microscopie électronique à balayage, ainsi que leurs propriétés chimiques à l'échelle micrométrique et nanométrique grâce à la microscopie et nanospectroscopie IR (e.g., AFM-IR). Bien que l'étude d'objets inorganiques et cristallins au sein d'une matrice organique par AFM-IR soit complexe, en raison des fortes variations locales des propriétés optiques et mécaniques au sein de ces matériaux hybrides, nous avons réussi à caractériser par AFM-IR des dépôts calciques au sein de tissus biologiques. La mise en œuvre d'une telle approche comporte plusieurs défis, tant d'un point de vue méthodologique qu'expérimental, notamment pour la préparation des échantillons, au cours des mesures, du traitement et de la gestion des données générées, ainsi que de leur interprétation. Tous ces aspects seront détaillés et des solutions proposées illustrant ainsi les capacités de l'AFM-IR pour l'étude des biomatériaux complexes.In the biomedical field, understanding the physicochemical changes at the cellular level in tissues can be crucial for unraveling the mechanisms of pathological phenomena. However, the number of techniques providing chemical descriptions at the cellular/molecular level is limited. Infrared (IR) nanospectroscopy techniques, particularly AFM-IR (Atomic Force Microscopy-infrared), are promising as they offer materials' chemical descriptions at the nanometer scale. Up to now, AFM-IR is mainly used in biology for studying individual cells or micro-organisms, but its direct application in biological tissues is relatively scarce due to tissue sections' complex nature. Yet, many applications could benefit from such description, such as mineralization phenomena in breast tissue. Breast microcalcifications (BMCs) are calcium-based deposits (such as calcium oxalate and calcium phosphate) hypothesized to be associated with some breast pathologies, including cancer. Despite increased research over the past decade, BMCs' formation process and connection with breast conditions remain poorly understood. Still, BMCs nanoscale chemical speciation might offer new insights into their chemical architecture. However, breast biopsies typically range from a few millimeters to a few centimeters, containing many BMCs ranging from hundreds of nanometers to a millimeter. Thus, a breast biopsy multiscale characterization strategy is required to provide both a global chemical description of the sample and a fine chemical description of BMCs. We, thus, propose a new multimodal and multiscale approach to investigate BMCs' morphological properties using scanning electron microscopy and their chemical composition at the microscale using IR spectromicroscopy, extending up to the nanometer scale thanks to AFM-IR analysis. Although AFM-IR measurements of inorganic and crystalline objects can be challenging due to their specific optical and mechanical properties, we demonstrate AFM-IR capabilities to characterize pathological deposits directly in biological tissues. Furthermore, implementing a multimodal and multiscale methodology comes with significant challenges in terms of sample preparation, measurements, data processing, and data management, as well as their interpretation: challenges which will be outlined and addressed
Adsorption - dégradation photocatalytique de polluants par les nanocomposites de ZIF-8/CQDs
No full textImagerie 3D résolue en temps pour l'aide au diagnostic médical : développement d'un système de microscopie de fluorescence multipoints sous excitation à deux photons.
No full textConfocal and two-photon microscopies are key methods for biomedical research and cells or tissue imaging. However, one of the main drawbacks of the conventional two-photon microscope is the imaging speed. Consequently, the first aim of this work was to speed up acquisition in order to preserve samples from too long experiments. In this context, we have developed an original set-up called multifocal multiphoton microscope composed of an optical system creating an 8×8 beam array. The second aspect of this work was to develop new methods of medical diagnosis. An early diagnosis of malignant tumors is essential to increase the therapy success and the patient's survival. But, the current standard to diagnose the presence of tumoral cells is of limited value because of its low sensitivity especially to atypical cells. Thus, the enhancement of early cancer diagnosis and treatment has involved the development of new methods to identify cancer signatures. For that purpose, we have an interest in fluorescence imaging methods for ex vivo diagnosis of cervix cancers. We then applied the same approach to detect possible resistance to drugs currently used in bladder chemotherapy. At the present time, patients attacked by a bladder cancer can be efficiently treated with combined chemotherapy such as M-VAC, but drug resistance may appear. In order to detect possible resistance to M-VAC, we have developed an ex vivo method from urinary samples, based upon the visible excitation of the drug fluorescence. Such pre-treatment step which does not exist at the present time will constitute a reliable, non constraining and inexpensive test enabling us to assess chemotherapy effectiveness.L'utilisation de la microscopie confocale et biphotonique de fluorescence est de plus en plus répandue dans le domaine biomédical. En effet, l'imagerie d'intensité, de spectre et de durée de vie de fluorescence permettent de détecter, quantifier et imager les composants fluorescents intrinsèques d'un milieu biologique ainsi que les sondes extrinsèques. Dans le cadre du dépistage précoce de cancer, les modes de détection non-invasifs actuellement mis en place manquent de sensibilité pour permettre d'établir de manière fiable un diagnostic. Les médecins ont alors recours à des examens complémentaires, invasifs, comme la biopsie. Dans le cas de notre étude, différentes techniques de microscopie ont été exploitées pour mettre en place une méthode de diagnostic précoce non-invasive de cancer. Nous avons ainsi utilisé conjointement la microscopie confocale résolue spectralement et la microscopie biphotonique pour les images de durée de vie de fluorescence (FLIM). Cette dernière technique a d'ailleurs été récemment optimisée avec la mise en place d'un système d'excitation biphotonique multipoint qui permet d'accélérer significativement la vitesse d'acquisition des images. Il s'agit d'un système optique générant une matrice de 64 faisceaux excitateurs ce qui réduit considérablement le temps d'exposition des échantillons biologiques, les préservant ainsi des photodégradations. Ces techniques, largement complémentaires, ont permis de différencier, sur différents types de cytologies, les cellules présentant une faible malignité des cellules saines en utilisant comme facteur de contraste la fluorescence des entités intracellulaires. Grâce à cette méthode, les cellules de bas grades de malignité ont pu ainsi être identifiées sur des cytologies du col de l'utérus. En s'appuyant sur une démarche expérimentale similaire, un nouveau test a également été élaboré permettant de déceler avant traitement chez un patient une résitance à des polychimiothérapies usuellement utilisées dans le traitement des cancers urothéliaux tel que M-VAC. A l'issu de ce travail, une signature spectroscopique permettant de discriminer les cellules résistantes des cellules sensibles à la polychimiothérapie a pu être identifiée
Minimising contributions from scattering in infrared spectra by means of an integrating sphere
No full textMid-infrared spectra of biological matter such as tissues or microbial and eukaryotic cells measured in a transmission-type optical setup frequently show strongly distorted line shapes which arise from mixing of absorption and scattering contributions. Scattering-associated distorted line shapes may considerably complicate the analysis and interpretation of the infrared spectra and large efforts have been made to understand the mechanisms of scattering in biological matter and to compensate for spectral alterations caused by scattering. The goals of the present study were two-fold: firstly, to get a deeper understanding of the physics of scattering of biological systems and to explore how physical parameters of the scatterers such as shape, size and refractive index influence the line shape distortions observed. In this context, simulations based on the full Mie scattering formalism for spherical particles were found to be useful in explaining the characteristics of the Mie scatter-associated distortions and yielded a size criterion for the scattering particles similar to the well-known near field criterion. The second objective of the study was to investigate whether alternative optical setups allow minimisation of the effects of scattering. For this purpose, an optical system is proposed which is composed of an integrating sphere unit originally designed for diffuse reflection measurements, an off-axis DLaTGS detector to collect scattered and transmitted light components and a commercial Fourier transform infrared (FTIR) spectrometer. In the context of this study transmission type (tt-) FTIR spectra and spectra acquired by means of the integrating sphere setup (is-FTIR) were acquired from monodisperse poly(methyl) methacrylate (PMMA) microspheres of systematically varying sizes. The tt-FTIR spectral data of different PMMA particles confirmed earlier observations such as the presence of size-dependent oscillating spectral baselines, peak shifts, or derivative-like spectral line shapes. Such effects could be dramatically minimised when is-FTIR spectra were acquired by the integrating sphere unit. Utilisation of an integrating sphere is suggested as a convenient and easy-to use alternative to computer-based methods of scatter correction
HOW TO INVESTIGATE ISOLATED AMYLOID FIBRILS AT THE NANOSCALE: IR NANOSPECTROSCOPY CHALLENGES AND PROSPECTS
No full textinfo:eu-repo/semantics/nonPublishe
Emergent properties of a multi-species positive biofilm : structural and chemical analysis of the extracellular matrix.
No full textInternational audienc
CHARACTERIZATION OF AMYLOID FIBRILS BY NANOSPECTROSCOPY INFRARED
No full textinfo:eu-repo/semantics/nonPublishe
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