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INSTITUTO OSWALDO CRUZ LABORATÓRIO DE BIOLOGIA ESTRUTRAL CURSO TÉCNICO EM BIOTECNOLOGIA LORRAN FARIA DO NASCIMENTO ATIVIDADES TEÓRICAS E PRÁTICAS DESENVOLVIDAS NA APLICAÇÃO DE TECNÍCAS PARA O PROCESSAMENTO DE MATERIAS BIOLÓGICOS DESTINADOS À ANALISE POR MICROSCÓPIA ELETRÔNICA Rio de Janeiro 2018 LORRAN FARIA DO NASCIMENTO ATIVIDADES TEÓRICAS E PRÁTICAS DESENVOLVIDAS NA APLICAÇÃO DE TECNÍCAS PARA O PROCESSAMENTO DE MATERIAS BIOLÓGICOS DESTINADOS À ANALISE POR MICROSCÓPIA ELETRÔNICA Relatório técnico apresentado ao Curso Técnico em Biotecnologia do Instituto Oswaldo Cruz Orientadora: Suzana Côrte-Real Faria Coordenadora de área: Suzana Côrte-Real Faria Laboratório: Laboratório de Biologia Estrutural Coordenadores do Curso: Paulo Roberto Soares Stephens Dário Eluan Kalume Rio de Janeiro 2018 RESUMO A microscopia eletrônica é uma importante ferramenta para obtenção de informações detalhadas de espécimes biológicos e de materiais não biológicos. Os microscópios eletrônicos utilizam elétrons para gerar os sinais que são convertidos em imagens com grande quantidade de informações. O processamento das amostras biológicas para se adequarem as condições adversas que a coluna de um microscópio eletrônico oferece, é uma etapa fundamental para que elas estejam aptas a terem suas informações ultraestruturais devidamente analisadas com a menor interferência possível do equipamento durante a análise. Fatores como a qualidade dos reagentes químicos e perícia na realização das técnicas se mostraram altamente relevantes pela sua importância em gerar boas condições finais que o material se apresentará ao ser visualizado no microscópio. O processamento das amostras biológicas para microscopia eletrônica é uma área técnica que necessita de diversos conhecimentos acerca das características dos espécimes. Uma detalhada descrição das etapas, métodos e técnicas observados e trabalhados durante o acompanhamento dos processos laboratoriais os quais os espécimes são submetidos é fundamental para uma proveitosa compreensão da complexidade de fatores presentes nas técnicas aplicadas para o processamento de amostras biológicas para analise por microscopia eletrônica. Palavras chaves: amostras biológicas, processamento, microscopia eletrônica de varredura (MEV), microscopia eletrônica de transmissão (MET). SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO..........................................................................................................4 1.1 CONCEITOS..........................................................................................................4 2 DESENVOLVIMENTO..............................................................................................9 2.1 OBJETIVO GERAL................................................................................................9 2.1.1 Objetivos específicos.......................................................................................9 2.2 METODOLOGIA...................................................................................................10 2.3 PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS................................................................10 2.3.1 Processamento para MEV..............................................................................13 2.3.2 Processamento para MET..............................................................................19 2.4 RESULTADOS.....................................................................................................21 3 CONCLUSÕES.......................................................................................................23 4 REFERENCIAS.......................................................................................................25 4 1 INTRODUÇÃO No final do século XIX, os cientistas se depararam com as limitações da microscopia de luz, pois sua resolução estava condionada pelo comprimento de onda das radiações visíveis ao olho humano. Uma microscopia alternativa que pudesse oferecer mais informações e com maior qualidade foi desenvolvida anos depois utilizando elétrons acelerados, os elétrons de alta energia podem associar-se a comprimentos de onda muito mais baixos do que aqueles apresentados pelas radiações luminosas que compreendem a luz visível. De Broglie, em 1925, mostrou o dualismo onda-partícula e, por conseguinte, que o comprimento de onda de um elétron é função de sua energia. “A energia pode ser comunicada a uma nova partícula carregada por meio de um campo elétrico acelerador. Assim, sob uma voltagem suficientemente grande, por exemplo, 10 kV, elétrons de comprimento de onda extremamente curto (λ=0,005Å) e, portanto, de poder de resolução potencialmente alto como uma fonte de iluminação, podem ser produzidos. ” (DE BROGLIE, 1925) Historicamente, a microscopia eletrônica teve seu início com o trabalho de M. Knoll (1935), descrevendo a concepção do microscópio eletrônico. Anos depois, O microscópio eletrônico de transmissão (MET) foi introduzido como instrumento de pesquisa por volta de 1950 e sua utilização trouxeram contribuições marcantes ao conhecimento humano, ao mostrar detalhes jamais antes visualizados na área biológica e de ciência de materiais. As especificações desses equipamentos convencionais oferecem barreiras para a análise de amostras biológicas, uma delas é que estes não podem ter a presença de água no interior de sua coluna. Sendo assim, as amostras biológicas para serem analisadas precisam passar por diversos procedimentos para adaptá-las as condições do microscópio eletrônico. Para microscopia eletrônica de transmissão: 1- o material biológico deve estar incluído em material resistente ao aquecimento provocado pela passagem do feixe de elétrons; 2- o material deve ter espessura ideal de 60 a 90 nm; 3- o material deve ter contraste para que ser observado. 5 1.1 CONCEITOS As etapas comuns ao processamento dos dois equipamentos que serão abordados, Microscópio Eletrônico de Varredura (MEV) e Microscópio Eletrônico de Transmissão (MET), são: fixação, pós-fixação, desidratação. A partir da desidratação, as amostras são destinadas ao processamento especifico de cada equipamento. Para o MEV as amostras passam pelo ponto critico e pela metalização, já para o MET elas são incluídas em uma resina, os blocos gerados sofrem debastamento e são cortados em finíssimas secções e as secções são contrastadas. As soluções tampão utilizadas durante os primeiros procedimentos tem papel fundamental na preservação adequada das amostras. Os tampões mais comuns para microscopia eletrônica são o PBS e o cacodilado de sódio. O PBS por ser um tampão compatível com as condições naturais de manutenção do equilíbrio de pH e osmolaridade das células é utilizado para lavagem do material antes de começar o procedimento para microscopia eletrônica.O tampão cacodilato de sódio é o que oferece melhor preservação das estruturas tissulares das amostras biológicas e o melhor veículo para os fixadores que irão preservar as estruturas tissulares das amostras. Os tampões podem ser suplementados com elementos que adequem a sua osmolaridade (por exemplo, a sacarose), para melhorar a difusão do tampão e não causar danos as estruturas celulares (tornando-o isotônico). O ferrocianeto de potássio e cloreto de cálcio adicionados no tampão cacodilato de diluição do tetróxido de ósmio possuem, respectivamente, as funções de destacar as membranas biológicas quando observadas por microscopia eletrônica e favorecer a atuação do pós fixador sobre a amostra. É importante que as soluções e reagentes utilizados estejam refrigerados a uma temperatura aproximada de 4 °C (temperatura de geladeiras comuns) para que se minimize o efeito da temperatura sobre as estruturas conservadas. “A fixação é o processo pelo qual se obtém estabilização das estruturas celulares e intercelulares. O que se busca é a preservação da morfologia das biomacromoléculas, suas relações topológicas, bem como da fase aquosa com os respectivos solutos, da forma que os mesmos se encontram in vivo. ” (ALVES, 2004, p.17) 6 “Depois de fixados os espécimes biológicos podem suportar melhor os traumáticos eventos impostos pelo M.E., ou seja, o extremo vácuo e o intenso aquecimento provocado pelo feixe de elétrons”. (ALVES, 2004, p.18) O Glutaraldeído é um excelente fixador e um dos mais empregados, devido a sua capacidade de penetração e incorporação irreversível nas estruturas proteicas, o que estabiliza as estruturas. Em cada sitio reativo para a fixação, várias moléculas do fixador são aderidas, o que oferece ótima preservação da ultraestrutura. A pós-fixação com tetróxido de ósmio funciona como uma segunda fixação, sendo um agente com oito grupamentos ativos os quais reagem com lipídeos, proteínas, ácidos nucléicos e polissacarídeos, resulta em uma trama tridimensional que estabiliza a estrutura da célula. A pós-fixação é necessária porque o glutraldeído não é um bom fixador de lipídeos e o tetróxido de ósmio ainda é capaz de contrastar a região interna da célula, devido a sua capacidade de espalhamento dos elétrons. “Antes de realizar as etapas de ponto crítico durante o processamento para o MEV e de inclusão em resina para o MET é necessário retirar toda a água do sistema biológico, o que deve ser feito de maneira gradual. Modificações bruscas podem levar ao colabamento das finas projeções citoplasmáticas, afetando a estrutura celular. Após a fixação, o material deve ser bem lavado, com tampão caso o fixador seja tamponado ou com água caso não o seja, iniciando-se em seguida a desidratação com banhos sucessivos de concentrações crescentes de um agente adequado que substitua a água e a elimine do espécime. Os agentes desidratantes mais usados são o etanol e a acetona.” (GROSS; PIRES; FERNANDES, 2014) ”A secagem final da amostra para observação no MEV será feita sobre condições tais que por ela não passe um menisco de transição de fases evitando as forças resultantes da tensão superficial. Isto é obtido na câmara de ponto crítico (em inglês CPD-Critical Point Dryer, no caso um BalTec CPD 030), geralmente utilizando- se dióxido de carbono como agente de troca. Sabe-se que para cada fluido, existe uma condição de temperatura e pressão característica, em que as fases líquida e gasosa do fluido não podem coexistir; esta combinação corresponde ao ponto crítico do fluido.” (GROSS; PIRES; FERNANDES, 2014) “O espécimen seco precisa ser montado de modo adequado no suporte porta- a mostras do MEV, ou, stub, ajustando-se a melhor orientação em relação o feixe de elétrons e ao coletor. Vários tipos de adesivos podem ser usados nesta montagem: 7 cola de prata coloidal, fita adesiva dupla face, esmalte de unha contendo carbono coloidal, etc.” (DE SOUZA; et al, 2015, p.57) A última etapa do processamento para o MEV é a cobertura metálica. “Visa prover ou aumentar a condutividade da superfície da amostra, bem como aumentar a emissão de elétrons desta, através de uma fina camada metálica (até 20- 30 nm de espessura).” (DE SOUZA; et al, 2015, p.57) “O processo mais eficaz de deposição é através de um sistema de evaporação conhecido como “sputtering”. Neste, o metal é removido do alvo (eletrodo negativo ou catodo do sistema), por bombardeamento com íons pesados de argônio; os átomos de ouro são ejetados e se depositam na forma de um filme contínuo sobre todas as reentrâncias e proeminências da superfície da amostra.” (DE SOUZA; et al, 2015, p.58) Os Microscópios Eletrônicos de Varredura convencionais, em sua maioria, operam com a interação amostra-feixe de elétrons ocorrendo em alto vácuo. O equipamento pode utilizar de diversos sensores acoplados para captar os sinais gerados por essa interação eletrônica e transformá-los em informação (imagem ou gráfico, por exemplo). “Na microscopia eletrônica de varredura os sinais de maior interesse para a formação da imagem são os elétrons secundários e os retroespalhados. A medida que o feixe de elétrons primários vai varrendo a amostra estes sinais vão sofrendo modificações de acordo com as variações da superfície. Os elétrons secundários fornecem imagem de topografia da superfície da amostra e são os responsáveis pela obtenção das imagens de alta resolução, já os retroespalhados fornecem imagem característica de variação de composição.” (MALISKA, p.4) “Após a desidratação, o espécime a ser analisado em MET deve ser incluído em um material que permita a posterior obtenção de cortes ultrafinos. Este material deve apresentar boa estabilidade quando submetido ao feixe eletrônico e permitir uma contrastação adequada. Várias substâncias são utilizadas como agentes de inclusão, sendo as resinas as mais conhecidas.” (GROSS; PIRES; FERNANDES, 2014) “As resinas epóxi sob os nomes comerciais de EPON 812, EPIKOTE, EMBED ou POLYBED são equivalentes, e largamente usadas atualmente. A resina básica é misturada com DDSA (anidrido dodecenil succínio) e MNA (anidrido metil nádico) segundo as formulas de Luft (1961) acrescentando-se 1,5% em volume, de um 8 catalisador, DMP-30 (2, 4, 6 – tridimetilaminametilfenol).” (DE SOUZA; et al, 2015, p.39) As amostras infiltradas em resina devem ser distribuídas em moldes e levadas a uma estufa, a resina solidificada torna os blocos rígidos e destacáveis do suporte. Os blocos obtidos são destinados ao processo de ultramicrotomia para serem cortados em fatias semifinas (300 a 380 nm) ou ultrafinas (60 a 90 nm). Utiliza-se uma lamina afiada de diamante ou de vidro para realizar as secções que podem ser facilmente identificadas ao boiar no espelho de água formado no suporte da navalha, de acordo com a coloração que o corte apresenta; cinza (60 a 80 nm), dourado (90 a 150 nm), roxo (150 a 190 nm), azul (190 a 240 nm) e verde (acima de 240 nm). Figura 1 – tabela de espessura dos cortes que boiam sobre um espelho de água de acordo com suas cores. Fonte: Lorran Faria. Os cortes semifinos são recolhidos com um recolhedor de cortes que pode tanto ser uma alça bacteriológica quanto um pequeno pedaço de madeira com um cílio colado em uma de suas extremidades. Os cortes são corados com azul de toluidina ou azul de metileno e ao serem analisados em um microscópio de luz permitem selecionar uma pequena área de interesse em uma vasta região do material emblocado para serem realizados cortes ultrafinos. 9 O bloco é debastado novamente de modo a restringir a sua face a apenas o tamanho que abranjaa região de maior interesse. Os cortes ultrafinos são recolhidos por aderência com grades feitas de cobre, níquel ou ouro de diâmetro padrão de 3 mm e sofrem contrastação com acetato de uranila e citrato de chumbo. Figura 2 - Alguns tipos de grades com granulações diferentes. Fonte: Suzana Cortê- Real. “Amostras biológicas, caracteristicamente, possuem pouco contraste devido aos elementos, predominantes em sua composição serem de número atômico baixo. Para intensificar o contraste dos cortes ultrafinos, os cortes são incubados em soluções de sais de metais pesados que reagem com os componentes celulares. ” (DE SOUZA; et al, 2015, p.47) O acetato de uranila reage com vários componentes celulares, especialmente ácidos nucleicos devido a tendência do acetato de uranila de precipitar na presença de fosfato, já o citrato de chumbo apresenta um comportamento de precipitar próximo a superfícies com pH acido. Após as grades serem lavadas e secarem a temperatura ambiente, elas são cuidadosamente posicionadas no suporte do MET, e analisadas no equipamento. “O fundamento do MET consiste na geração de um feixe de elétrons, o qual é transmitido através de uma amostra suficientemente fina (transparente ao feixe). Os 10 feixes resultantes da interação com a amostra combinados através da lente objetiva vão trazer informação interna do material analisado como morfologia, estrutura cristalina, defeitos etc.” (MENDONZA OLIVEROS, 2012, p.50) 2 DESENVOLVIMENTO 2.1 OBJETIVO GERAL Descrever, discorrer e realizar os procedimentos de processamento de amostras biológicas para microscopia eletrônica, desde os processos iniciais de fixação do material até a análise no microscópio eletrônico 2.1.1 Objetivo específico Demonstrar o domínio prático e teórico adquirido das técnicas de processamento de material biológico para a microscopia eletrônica. 2.2 METODOLOGIA Acompanhamento de técnicos de laboratório que possuem conhecimento e experiência na área durante a realização das etapas de processamento da amostra. Comparação entre protocolos estabelecidos como referência pelo laboratório/plataforma ou adaptados pela experiência do técnico, e utilizando variações que busquem melhor adequar uma amostra com suas particularidades. Realização de tais etapas por mim (autor do trabalho) até que se fosse adquirido domínio das técnicas. 11 2.3 PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS Inicialmente lava-se 2 vezes com PBS e uma pipeta pasteur descartável o material para MEV e MET, garantindo que o tampão permeie todo o material retirando os resíduos. O processo é realizado Independente do material estar aderido a uma superfície ou não, caso esteja em lamínulas com as dimensões correspondentes aos stubs (10x10mm ou 10x12mm) ou colocado em placas ou garrafas, com células aderidas, estes serão facilmente lavados para retirar os resíduos que ainda estejam no material. O Material aderido em lamínulas pode permanecer nelas durante o processamento químico (processamento para MEV), ou seja, não é necessário a utilização de métodos para tornar a amostra suspensa em solução (processamento para MET). Figura 3 - Pipetas pasteur descartáveis de plástico apoiada em suporte de isopor. Fonte: Lorran Faria. Após a lavagem inicial, o material é transferido para tubos de centrifugação e sedimenta após ser submetido a centrifugação à 4500 rpm por 10 minutos para que o material concentrado seja exposto a um reagente (MET) ou é mantido em placa de 12 petri para ser coberto pela solução fixadora (MET). Com uma pipeta pasteur cobre- se o material com 2,5% de glutaraldeído diluído em 0,1M de tampão cacodilato de sódio (pH 7,2) à 4°C (armazenado em geladeira), a fixação do material deve ser realizada imediatamente antes ou depois da morte dos espécimes. O material concentrado em tubos deve ser resuspendido junto da solução fixadora por meio de um agitador do tipo vortex. O material é mantido na geladeira por uma hora. O material que está no tubo é concentrado e o sobrenadante desprezado. Após, realiza-se 3 lavagens com 6 mL do tampão cocadilato + 3,5% de sacarose no sistema resuspender, concentrar, desprezar sobrenadante e iniciar nova lavagem. Ao final adiciona-se quantidade de pós fixador tetróxido de ósmio a 1% em 0,1 M de tampão cacodilato de sódio + 0,8% Ferrocianeto + 5 mM CaCl2 à 4°C o suficiente para cobrir a amostra, 400 μL são suficientes para material concentrado em tubos de centrifuga. Embala-se os tubos ou a placa de petri com papel alumínio O material embalado é mantido na geladeira por uma hora. Figura 4 – Papel alumínio que foi usado para acondicionar da luz, tubos com material em processo de pós fixação. Fonte: Lorran Faria. 13 2.3.1 Processamento para MEV Para a amostras destinada ao MEV, concentra-se o material e despreza-se o sobrenadante. Após, realiza-se 3 lavagens com 6 mL do tampão cocadilato + 3,5% de sacarose no sistema já realizado anteriormente. O material deve atender a condição de ter sido cultivado sob lamínulas de vidro com tamanho correspondente aos stubs ou foi aderido em pequenas quantidades nessas lamínulas usando um revestimento de poli-L-lisina, as lamínulas, posteriormente, são aderidas nos stubs usando cola com propriedades condutoras. Essas lâminas são organizadas em um porta amostra de 4 cavidades cilíndricas, próprio para o equipamento de ponto crítico, o porta amostra com as laminas é inserido dentro de um Becker de altura e área da base superiores ao porta amostra. Figura 5 – Esquema para registro e orientação do técnico ao realizar a desidratação de muitos códigos (materiais diferentes). Fonte: Lorran Faria. 14 Figura 6 – Placa de 24 poços devidamente identificada, com o material aderido a lamínulas no interior de 6 dos 24 poços. Porta amostra de 4 cavidades cilíndricas, próprio para o equipamento de ponto crítico. O material é desidratado gradualmente, adiciona-se ao Becker quantidade de etanol 30% até que o porta amostra seja coberto. Aguarda-se pelo menos 10 minutos e retira-se o porta amostras do Becker com uma pinça, o colocando cuidadosamente sobre folhas de papel toalha. Descarta-se o etanol presente no Becker, retorna-se o porta amostras para o Becker e adiciona-se etanol de concentração mais elevada (etanol 50%). O processo é repetido até que se chegue no etanol 100%, ao final o material devera ter passado pelo etanol 30%, 50%, 70%, 90%, 100% pelo menos uma vez, retira-se o porta amostras e descarta-se o etanol 100%, retorna-se ele para o Becker e adiciona-se etanol 100% novamente, o Becker é vedado com Parafilm e é transportado para o equipamento de ponto crítico. Antes de ligar o aparelho que realiza o ponto crítico com CO2, liga-se o condensador que esta conectado ao aparelho, liga-se o aparelho e aguarda-se 5 minutos ate a inicialização dele, abre-se o cilindro de CO2 e a câmara do equipamento (desenroscando os parafusos da tampa), adiciona-se um pouco de etanol 100% a câmara, com uma pinça retira-se o porta amostras de dentro do Becker e o posiciona 15 dentro da câmara, adiciona-se etanol 100% até atingir a marcação na parede interna da câmara, a tampa da câmara é fechada e pressiona-se o botão COOL, aguarda-se até que a temperatura esteja abaixo de 0°C no visor à direita do equipamento, pressiona-se FILL, e aguarda-se que a pressão atinja marca entre 700 e 800 na tela à esquerda do equipamento, marca-se o cilindro (para fins de controle de volume dele), aguarda-se período por volta de40 minutos, quando o aparelho marcar 0 de pressão, temperatura próxima a 40°C e botão VENT ligado fecha-se o cilindro de CO2, desliga-se o equipamento, condensador e filtro de linha, abre-se a câmara da tampa e retira-se o porta amostras com uma pinça, o porta amostras é colocado em um Becker, fecha-se a tampa da câmara. Figura 7 - Equipamento que realiza o ponto crítico, um AUTOSAMDRI-815. Fonte: Lorran Faria. 16 Figura 8 – Cilindro de CO2 com marcado com a quantidade usos para o controle da qualidade e disponibilidade do reagente. Fonte: Lorran Faria. De posse dos stubs (suportes de materiais do MEV), retira-se com uma pinça o porta amostras do Becker, e aos poucos deve-se retirar as lamínulas e os anéis que as acomodam e separam no porta amostra calmamente para não danificá-las. Com fita adesiva dupla face adere-se as lamínulas nos stubs e cobre-se metade das lamínulas da face do material com a fita, a fita é retirada e junto dela parte do material daquela região é retirado, a região da fita com material aderido é colocado sobre o stub e cortado até apenas a face do stub, os stubs com o material são pressionados em um pedaço de isopor até estarem com pelo menos metade de suas alturas no isopor, o isopor é colocado em um pote com sílica-gel e transportado para o metalizador. 17 Figura 9 - Ferramentas e materiais necessários para operação dos equipamentos que realizam o ponto critico e a metalização. Fonte: Lorran Faria. 18 Figura 10 – Sílica gel autoclavada. Fonte: Lorran Faria. Abre-se a câmara do equipamento retirando-se a tampa, retira-se pela parte externa a proteção de vidro da câmara, a depositando sobre papel toalha na mesa, com uma pinça posicionar os stubs sobre a placa metálica do aparelho, o equipamento é remontado, liga-se o aparelho (botão POWER), o tempo do metalizador é ajustado para dois minutos, pressiona-se os botões PAUSE e SET ao mesmo tempo, aguarda- se que pressão no interior da câmara atinja valor inferior a 0,1 mbar, pressiona-se START, deve-se manter a corrente em 30mA (em caso de oscilação ajustar utilizando o botão localizado no lado esquerdo na parte de trás do aparelho), ao termino dos dois minutos pressiona-se POWER, a válvula localizada em cima da tampa é puxada preenchendo câmara com ar, abre-se a câmara, com uma pinça retira-se os stubs que são devolvidos ao isopor, antes de fechar o aparelho limpa-se a parte interna do vidro com papel toalha e o aparelho é fechado. Figura 11 - Equipamento que realiza a metalização com partículas de ouro, um CRESSINGTON SPUTTER COATER 108. Fonte: Lorran Faria. 19 2.3.2 Processamento para o MET O material para ser analisado no MET deve atender a condição de ter sido transferido para um tubo de centrifuga, após a lavagem do material pós fixado, o material é desidratado gradualmente, adiciona-se acetona 30% até completar 6 mL no tubo contendo o material, centrifuga-se os tubos à 4500 rpm por 10 minutos, descarta-se o sobrenadante e adiciona-se acetona 50%, a desidratação segue no sistema resuspender, concentrar, desprezar sobrenadante e adicionar acetona mais concentrada. O processo é repetido até que se chegue na acetona 100%, ao final o material deverá ter passado pela acetona 30%, 50%, 70%, 90%, 100% pelo menos uma vez, a desidratação com acetona 100% é repetida mais duas vezes, descarta-se a acetona, com uma pipeta de plástico aplica-se resina diluída 1:1 em acetona 100%, resuspender-se o material, armazena-se o material em geladeira até o dia seguinte (overnight), os tubos são centrifugados à 4500 rpm por 10 minutos, retira-se metade da resina presente no tubo(sem retirar o material) e transfere-se para microtubo, o material presente no tubo com resina é transferido para capsulas BEEM, transfere-se resina do microtubo para as capsulas BEEM o suficiente para que a preencha quase completamente, as capsulas BEEM são colocadas em microtubos e são centrifugadas em centrifuga de microtubos a 6000 rpm por 5 minutos quantas vezes forem necessárias ate o material ficar concentrado no centro do fundo da capsula, com uma pipeta de plástico de abertura menor retira-se cuidadosamente a resina em volta do material que está dentro de capsula (descarta-se a resina), adiciona-se cuidadosamente resina pura aos tubos até quase preencher as capsulas, insere-se nas paredes internas da capsula uma tira de papel com o código de identificação da amostra, as capsulas fechadas são colocadas em suporte e vão para forno de polimerização à mais de 60 °C por 72 horas. 20 Figura 12 - Capsula BEEM inserida dentro de microtubo para que se pudesse encaixar em centrifuga. Fonte: Lorran Faria. Figura 13 - Resina pura à temperatura ambiente armazenada em seringa. Fonte: Lorran Faria. 21 De posse das capsulas com a resina já polimerizada (rígida), destaca-se o bloco de resina da capsula, os blocos são colocados em sacos de papel, identificados e são transportados para a ultramicrotomia. Em um ultramicrotomo posiciona-se o bloco no suporte especifico para ele. Liga-se a fonte de luz superior. Após, observa-se em maior aumento na ocular do ultramicrotomo, analisa-se a distribuição espacial do material no bloco. Com uma lamina de metal são realizadas secções rentes ao bloco em suas laterais de modo a esculpir um tronco de pirâmide no bloco e uma face de trapézio no topo, com navalha de metal nova e livre de dentes é realizado uma seção horizontal no topo da pirâmide onde o material, agora, se encontra mais a mostra por causa do debastamento. O corte no topo do material deve formar um plano horizontal o mais próximo possível de estar a 90° da vertical e deve ficar espelhado (corte preciso e coerente com apenas um plano de corte). Figura 14 – Ultramicrotomo; Bloco de resina preso em seu suporte, logo atrás do suporte tem-se o braço do ultramicrotomo. Fonte: Lorran Faria. 22 Figura 15 – Observação do bloco no ultramicrotomo. Fonte: Lorran Faria. Figura 16 - Navalhas de metal. Fonte: Lorran Faria. O suporte com o bloco é preso no braço do ultramicrotomo, deve-se garantir que o suporte esteja alinhado verticalmente na visão de frente para o operador, posiciona-se o suporte da navalha, cuidadosamente retira-se a cuba de sua caixa pela parte traseira inferior dela e a posiciona no suporte. Aproxima-se o suporte com a cuba do bloco até estarem próximos o suficiente para serem visualizados em um mesmo campo na ocular de aumento médio. Observando na ocular, aproxima-se o suporte do 23 bloco o suficiente para que se possa observar tanto a cuba quanto o bloco no mesmo campo. Desliga-se a fonte de luz superior e liga-se a fonte de luz inferior. Foca-se a ocular no gume da navalha. Posiciona-se o meio da face do bloco de frente para o gume da navalha. É visualizado na face do bloco um feixe de luz irregular. Utiliza-se o cursor de aproximação leve do aparelho (APPROCH) e a variação da posição vertical do bloco no espaço em relação a navalha estática para mensurar o que distorcido o feixe de luz que atravessa o espaço entre o gume da navalha e o bloco esta, com base nas distorções visualizadas, realiza-se correções na angulação em relação ao próprio eixo da cuba da navalha no plano horizontal (variação máxima permitida de 2° a partir do 0°) e do bloco no plano vertical e horizontal em torno do seu eixo até que se visualize um pequeno, homogêneo, retilíneo feixe de luz que ilumina a face do bloco de forma igual ao ter o bloco variando sua posição na vertical. O fim da face do blocoé posicionado a cima do gume da navalha, indica-se para o aparelho onde começa o corte (START), posiciona-se o começo da face abaixo do gume da navalha e indica-se o fim do corte (END). Liga-se a luz da fonte superior e diminui-se o aumento da ocular para o menor, o foco da ocular é colocado no gume da navalha. Com uma pipeta pasteur de plástico adiciona-se agua destilada na cuba até que se forme nela um espelho de água que cubra o gume da navalha. O aparelho é configurado com espessura de cortes de 210 nm e velocidade de corte de 2 mm/s. Pressiona-se o botão CUT e o braço do ultramicrotomo começa a se aproximar realizando as janelas de corte de inicio e fim que foram colocadas no aparelho. O bloco gradualmente se aproxima do gume da navalha até que eles entram em contato, a navalha começa a nivelar a face da piramidade retirando partes da face ate que ela fique completamente reta e sem imperfeições em sua superfície. Após nivelar a face, a navalha começa a realizar os cortes que boiam na água e podem ser identificados quanto a sua grossura de acordo com a cor que apresentam ao flutuarem no espelho da água. Pressiona-se CUT para parar a movimentação do braço, aumenta-se a espessura do corte, volta-se a realizar o corte, repetindo esse processo até que se atinja a espessura ideal de 300 a 380 nm para os cortes semifinos. Após atingir espessura desejada, recolher os cortes da espessura de interesse com recolhedor de cortes e depositar sobre gota de água destilada em lâmina de microscopia, seca-se a gota em placa aquecedora até que os cortes se depositem na lâmina, os cortes são 24 imersos com gotas de azul de toluidina a 1%, cobre-se a lamina com placa de petri revestida com papel alumínio, e aguarda-se 5 minutos, o corante é seco em placa aquecedora até que se forme um anel em esverdeado em volta da gota do corante, no momento que se forma a lamina é lavada em fluxo continuo de um fio de água de uma pia. Seca-se a lâmina e observa-se os cortes em microscópio de luz. Figura 17 - Cortes boiando no espelho de água formado no suporte da navalha e sendo recolhidos com um recolhedor de cortes. Nos cortes semifinos são localizadas as áreas de maior interesse em cada um para que sejam realizados cortes ultrafinos. Os blocos retornam ao ultramicrotomo, onde tem suas faces delimitadas novamente deixando sobrar apenas a região de interesse, realiza-se novo alinhamento da navalha com o bloco e novos cortes são feitos, porém, agora, na espessura de 60 a 90 nm. 25 Os cortes ultrafinos são recolhidos com grades de cobre ao ser encostar a superfície da grade com os cortes que flutuam na água. As grades são posicionadas em placa de petri revestida de papel filtro com os cortes virados para cima, após secarem a temperatura ambiente as grades são posicionadas sobre gotas de acetato uranila em uma placa de petri revestida por parafilm na parte de baixo e papel aluminio na parte de cima, os cortes ficam abrigados da luz ambiente na placa de petri por 15 minutos, lava-se as grades em um Becker com água destilada com 30 imersões rápidas, as grades lavadas são colocadas em placa de petri revestida de papel filtro. As grades são colocadas sobre gotas de citrato de chumbo em uma placa de petri revestida por parafilm na parte de baixo e papel alumínio na parte de cima, os cortes ficam abrigados da luz ambiente na placa de petri por 3 minutos e repete-se a lavagem, as grades retornam a placa de petri revestida de papel filtro e após secarem em temperatura ambiente, as grades estão prontas para serem inseridas no MET e as amostras visualizadas. 2.4 RESULTADOS 26 Figura 18 - Material biológico em tubos após fixação, pós fixação e desidratação, antes de ser incluída em resina pura. Fonte: Lorran Faria. Figura 19 - Blocos de resina com o material biológico em seu interior (manchas escuras) em sacos de papel devidamente identificados com o código de registro no laboratório e informações adicionais para catalogação pessoal. Fonte: Lorran Faria. 27 Figura 20 – Grades contendo cortes secos após contrastação com metais pesados. Fonte: Lorran Faria. Figura 21 - Stub metalizado com ouro formando uma cobertura sobre uma fita adesiva com o material. Fonte: Lorran Faria. 3 CONCLUSÕES As informações e experiencia adquirida no decorrer do acompanhamento realizado com os especialistas técnicos em suas respectivas áreas foram enriquecedoras, pois demonstraram que existe muito mais conhecimento a ser aplicado na pratica durante o processamento além dos procedimentos padrão estabelecidos nos protocolos. São pontos muito pertinentes de serem realçados: a necessidade de um dialogo do fixador e pós fixador com as soluções tampão utilizadas para diluição e lavagem pois alguns não são compatíveis com determinados agentes fixadores ou 28 simplesmente não oferecem resultados excelentes na qualidade do material analisado; fatores como o nível de rigidez, o grau de preservação das amostras e a disponibilidade de sítios de ligação podem ser alterados de acordo com necessidade do usuário durante a fixação, pode-se utilizar diferentes combinações entre glutaraldeído e paraformoldeído para alcançar o equilíbrio desejado entre os fatores; sempre que se planeje o contato do material com uma nova solução deve-se concentrar o material e descartar o sobrenadante previamente para que o material possa ser resuspendido na próxima solução, isso garante uma interação mais homogênea do material como um todo com as soluções e agentes a que ele é exposto; no processamento para MEV, caso o material não seja uma cultura de células aderidas a lamínulas circulares de vidro deve-se após a pós fixação e lavagem do material, aderi-lo a essas lamínulas, para isso utiliza-se lamínulas revestidas com poli- L-lisina (comumente usada para revestir o material de cultura de tecidos como um fator de fixação que melhora a aderência celular); alguns reagentes utilizados durante o processamento demandam cuidados especiais de manipulação para garantir a sua qualidade, o tetróxido de ósmio e o acetato de uranila precisam ser acondicionados livres de luz durante sua manipulação, pois eles precipitam na presença de luminosidade, já o citrato de chumbo precipita na presença de CO2, um método que busca evitar essa interferência é a utilização de perolas de NaOH ao redor da gota do reagente durante o seu contato com a amostra; as grades para microscopia eletrônica podem precisar de aditivos para se adequarem às diferentes metodologias adaptadas, é comum a utilização de grades revestidas com filmes suporte de Formvar no processamento de vírus e para realização de cortes seriados em grades do tipo fenda. Todas essas particularidades exemplificam o quão dinâmico e complexo é garantir a qualidade do processamento de diferentes materiais biológicos para serem analisados em um microscópio eletrônico. REFERÊNCIAS 29 ALVES, E. APOSTILA DO CURSO INTRODUTÓRIO DE MICROSCOPIA ELETRÔNICA DE TRANSMISSÃO. Minas Gerais: LME. DFP. UFLA, 2004. DE SOUZA, W. et al. Técnicas de Microscopia Eletrônica Aplicadas às Ciências Biológicas. 3. ed. Rio de Janeiro: Sociedade Brasileira de Microscopia. 2015. GROSS, E.; PIRES, M.; FERNANDES, V. Curso Teórico Pratico de Técnicas Em Microscopia Eletrônica. http://www.uesc.br/centros/cme/arquivos/apostila_curso_cme.pdf MALISKA, A. M.; MICROSCOPIA ELETRÔNICA DE VARREDURA E MICROANÁLISE. Santa Catarina: LCMAI. LABMAT. EMC. UFSC. MENDONZA OLIVEROS, MARTÍN EMILIO. Produção e caracterização analítico/estrutural/propriedadesde nanocompósitos Cu-MWCNT. Rio de Janeiro: PUC-rio. 2012.
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