A Comparative Study of Desktop, Fishtank, and Cave Systems for the Exploration of Volume Rendered Confocal Data Sets

We present a participant study that compares biological data exploration tasks using volume renderings of laser confocal microscopy data across three environments that vary in level of immersion: a desktop, fishtank, and cave system. For the tasks, data, and visualization approach used in our study, we found that subjects qualitatively preferred and quantitatively performed better in the cave compared with the fishtank and desktop. Subjects performed real-world biological data analysis tasks that emphasized understanding spatial relationships including characterizing the general features in a volume, identifying colocated features, and reporting geometric relationships such as whether clusters of cells were coplanar. After analyzing data in each environment, subjects were asked to choose which environment they wanted to analyze additional data sets in - subjects uniformly selected the cave environment.

Identificação de microcistina LR ao nível molecular empregando microscopia de força atômica

Microcystins are non-ribosomal peptides that must be detected for its health concern. Here, microcystin LR and its specific antibody were respectively tethered to the substrate and to the tip of an atomic force microscope, after surface functionalization using 3-aminopropyltriethoxysilane and glutaraldehyde. Functionalization was confirmed comparing topographic images taken on bare and modified tips. Force versus distance curves were successfully used to measure the specific antibody-antigen interactions comparing with a control in which microcystin was initially blocked by incubation with free antibodies. The results showed unequivocally the specific recognition of MLR, suggesting that this method could be useful for biosensor development.

Um exemplo de aplicação da Microscopia Raman na autenticação de obras de arte

In the present work, Raman Microscopy was employed in the characterization of the pigments used in a drawing assigned to Tarsila do Amaral, one of the most important Brazilian artists. The work (colored pencil on paper), supposedly produced in the 1920 decade, is of a very simple composition, where blue, green and brown were the colors used. Prussian Blue was found as the blue pigment, whereas green was a mixture of copper phthalocyanine and a yellow dye, probably a diarylide; the brown pigment was a carbonaceous compound. Prussian Blue was replaced by phthalocyanine as pigment since the end of the 1930's and the possibility that it could have been used as pigment in the 1920's can be ruled out.

Análise de pinturas rupestres do Abrigo do Janelão (Minas Gerais) por microscopia raman

Rock art paintings from Abrigo do Janelão (Minas Gerais, Brazil) were non-destructively investigated by Raman Microscopy, aiming at the identification of materials used, their interaction and degradation. This technique is particularly tailored for heterogeneous samples and allows unequivocal identification of the substances present in the investigated sample. Pigments, were identified together with products of microbiological degradation; no binders were detected. White pigment was identified as calcite (CaCO3), whereas charcoal was used as black, goethite (α-FeOOH) as yellow and hematite (α-Fe2O3) as red. Whewellite (CaC2O4.H2O) and weddelite (CaC2O4.2H2O) were detected and their origin was assigned to degradation products from microbiological activity.

Metodologias de preparação de amostras de ferrugem para estudos morfológicos de urediniósporos por meio de microscopia eletrônica de varredura

Amostras de urediniósporos de ferrugens das espécies Melampsora epitea Thum., Melampsora medusae Thuem., Hemileia vastatrix Berk., Uromyces appendiculatum Pers., Puccinia sorghi Schwein., Tranzschelia discolor Fuckel e Phakopsora euvitis Ono, coletadas dos hospedeiros, chorão (Salix sp.), álamo (Populus deltoides Bartr. Ex. Marsh), cafeeiro (Coffea arabica L.), feijoeiro (Phaseolus vulgaris L.), milho (Zea mays L.), pessegueiro (Prunus persicae L.) e videira (Vitis vinifera L.) respectivamente, foram processadas de 3 formas: a) método convencional (fixação em glutaraldeído e tetróxido de ósmio, desidratação em acetona e secagem ao ponto crítico); b) método do vapor de ósmio e metalização com ouro; c) metalização direta de amostras (utilizado para esporos soltos). A técnica de fratura de amostra congelada em nitrogênio líquido também foi testada para o estudo do interior de pústulas da ferrugem da videira (P. euvitis). As amostras foram visualizadas em microscópio eletrônico de varredura no NAP/MEPA da ESALQ/USP. Procedeu-se à mensuração dos esporos e as imagens obtidas foram capturadas pelo software LeoUserInterface e processadas utilizando-se o programa de computador "Corel Draw". Em todos os métodos analisados obteve-se uma boa preservação da estrutura possibilitando imagens de alta qualidade. No entanto, para esporos livres (mantidos em cápsula de gelatina) o método da metalização direta foi mais prático e rápido. Para observação das pústulas em tecido vegetal os dois métodos de processamento de amostras avaliados proporcionaram resultados satisfatórios. A técnica de fratura em nitrogênio líquido também permitiu perfeita visualização do interior das pústulas da ferrugem da videira.

Estudo por microscopia eletrônica do epitélio de neovaginas confeccionadas com membrana amniótica e pesquisa de receptores para estrogênios

Objetivo: verificar pela microscopia eletrônica as alterações ocorridas no âmnio empregado para a construção de neovaginas e a presença de receptores para estrogênio (REc) nesse epitélio. Métodos: um grupo de 33 pacientes jovens portadoras de agenesia vaginal, em sua maioria amenorréicas, com dificuldade ou impossibilidade de manter atividade sexual, submeteu-se à correção cirúrgica da anomalia pela técnica de McIndoeBanister. Em cada uma das mulheres, a vaginoplastia criou uma cavidade ampla pela dissecção romba do espaço vésicoretal. Um molde de esponja sintética revestido pelo condom e pela membrana amniótica era introduzido e fixado na cavidade criada. No 8º dia do pós-operatório, o molde era retirado, permanecendo um neoepitélio em formação, oriundo da metaplasia da membrana amniótica. Resultados: a microscopia eletrônica de transmissão (MET) realizada em tecidos obtidos de biópsias das neovaginas mostrou características semelhantes nas três camadas destes epitélios, quer no citoplasma, quer nas organelas celulares em comparação com mulheres normais. Comparou-se a intensidade de coloração dos REc em cortes histológicos do neoepitélio vaginal do grupo de mulheres submetidas à neovaginoplastia pela técnica de McIndoe modificada com mulheres normais no menacme. Os REc apresentaram intensidade distinta nas três camadas da mucosa no grupo de mulheres em que foi elaborada a neovagina com revestimento de membrana amniótica. A análise do neoepitélio vaginal obtido com enxerto de membrana amniótica para correção cirúrgica de agenesia vaginal evidenciou pela MET características de um epitélio vaginal trófico. Conclusões: o tecido amniótico enxertado sofre um processo de transformação completa e esta mudança foi evidenciada à MET; os graus de intensidade dos REc das diferentes camadas do epitélio vaginal estudado, em cortes histológicos oriundos de mulheres no menacme, são semelhantes aos cortes histológicos obtidos em biópsias de neovaginas revestidas com membrana amniótica.

Características das papilas o dorso da língua de cabras (Capra hircus): estudo por de microscopia eletrônica de varredura e luz

A morfologia das papilas linguais da cabra doméstica (Capra hircus) foi estudada por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e Microscopia de luz. Papilasfiiliformes, cônicas e lentiformes possuem função mecânica, enquanto que as papilas fungiformes e as valadas possuem função gustativa. As papilasfiiliformes estavam distribuídas por toda a extensão da língua, nas superfícies dorsal e lateral. Possuem um formato cônico com a extremidade pontiaguda direcionada caudalmente. Possuem vários processos secundários, de tamanhos diferentes, com a mesma orientação. A histologia revelou abundante tecido queratinizado. As papilas fungiformes foram observadas nas superfícies dorsal e lateral do ápice e do corpo da língua. Possuem formato semelhante a cogumelos, com epitélio corni[1]icado espesso e botões gustativos distribuídos na superfície. As papilas lentiformes se distribuíam na linha mediana da parte mais dorsal do toro, com projeções elevadas além da superfície da língua. Algumas apresentavam o formato de pirâmide e outras um formato mais achatado. As papilas valadas foram encontradas na superfície lateral da parte mais caudal do toro. Possuem formato arredondado, envolvido por um sulco pouco profundo. Possuem botões gustativos na parede lateral que se abrem no sulco. As papilas cônicas foram observadas no toro da língua e possuem formato alongado, com base larga e ponta romba. Embora as principais características morfológicas e estruturais do epitélio lingual sejam específicas da espécie, o tipo de alimentação e os hábitos alimentares podem influenciar na sua estrutura. Assim, o presente trabalho fornece uma descrição histológica e ultraestrutural da língua de cabras domésticas submetidas à alimentação baseada em gramíneas e ração.

Estudo histológico e comparativo das papilas linguais dos cervídeos Mazama americana e Mazama gouzoubira por microscopia de luz e eletrônica de varredura

O tipo de alimentação depende do ambiente em que o animal se encontra, sendo este um fator responsável pela alteração da morfologia, como a estratificação e o nível de queratinização da língua, e a funcionalidade da mesma. Dentre as estruturas morfológicas funcionais da língua, as papilas vêm merecendo destaque devido a sua estreita relação com a dieta. Foram utilizadas duas espécies de cervídeos: cinco Mazama gouazoubira e duas Mazama americana, dividindo-se a língua em três partes: ápice, corpo e raiz. Analisou comparativamente a língua de duas espécies por meio de microscopia de luz e eletrônica de varredura. As papilas filiforme, fungiforme e valada apresentaram na língua das duas espécies estudadas, e com a mesma distribuição, mudando apenas a quantidade e formato de papilas filiformes no ápice lingual e a quantidade e disposição das papilas valadas na raiz da língua, fator este que pode ser ligado à dieta dos animais. . Além disto, sua distribuição é semelhante à de outras espécies de herbívoros.

O desenvolvimento embrionário da Piapara, Leporinus elongatus (Pisces, Anostomidae), utilizando técnicas de histologia, microscopia eletrônica de varredura e imunológicas empregando marcadores ósseos

Resumo O desenvolvimento embrionário dos peixes é de grande importância para a piscicultura e na reintrodução de espécies ameaçadas de extinção em seus ambientes, e seu conhecimento constitui uma importante maneira para minimizar doenças e mortalidades dessas espécies. Com o auxílio de técnicas como a Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e a imuno-histoquimica para identificar proteínas ósseas, foi possível avaliar as fases de desenvolvimento com mais riqueza de detalhes, facilitando a compreensão de hábitos e da biologia da espécie. Neste trabalho pudemos observar a ontogenia e osteogênese da Piapara (Leporinus elongatus), desde a fecundação até a fase juvenil, sendo evidenciadas estruturas importantes como o tamanho do vitelo, essencial para a nutrição do embrião; o fechamento do blastóporo, evento principal da embriogênese, que indica as taxas de fertilização; a metamorfose, que indica a formação dos primeiros e principais órgãos do animal e a formação de sua estrutura óssea. As Proteínas Ósseas Morfogenéticas (BMP-2 e BMP-4), moléculas essenciais reguladoras no desenvolvimento embrionário e na formação óssea, foram observadas apenas no estádio larval até o período juvenil, não sendo evidenciadas nos estágios anteriores. Os resultados desse trabalho trouxeram novas informações quanto à biologia do desenvolvimento dessa espécie, que certamente poderão auxiliar no aprimoramento de técnicas reprodutivas visando uma melhora na sua produção seja para fins comerciais ou de repovoamento.

Ontogenia inicial do androceu de espécies de Ochnaceae subfam. Sauvagesioideae através da análise em microscopia eletrônica de varredura

A família Ochnaceae pode ser dividida em duas subfamílias supostamente monofiléticas. Tradicionalmente, as Ochnaceae são incluídas na Ordem Theales, Subclasse Dilleniidae, que se caracterizam por apresentar um padrão centrífugo de desenvolvimento do androceu. Foi demonstrado, entretanto, que o desenvolvimento do androceu de Ochna atropurpurea (Ochnaceae subfam. Ochnoideae) é centrípeto. Para esclarecer se esse padrão seria característico para a família como um todo, foi investigada a ontogenia do androceu de cinco espécies de quatro gêneros, pertencentes à subfam. Sauvagesioideae, com o auxílio de MEV. Em todas as espécies investigadas, o desenvolvimento do androceu segue o padrão centrífugo. Os dados são ainda insuficientes para permitir conclusões sobre qual tipo de desenvolvimento deve ser primitivo para a família.

The use of confocal laser scanning microscopy to analyze the process of parasitic protozoon-host cell interaction

In this communication we review the results obtained with the confocal laser scanning microscope to characterize the interaction of epimastigote and trypomastigote forms of Trypanosoma cruzi and tachyzoites of Toxoplasma gondii with host cells. Early events of the interaction process were studied by the simultaneous localization of sites of protein phosphorylation, revealed by immunocytochemistry, and sites of actin assembly, revealed by the use of labeled phaloidin. The results obtained show that proteins localized in the interaction sites are phosphorylated. The process of formation of the parasitophorous vacuole was monitored by labeling the host cell surface with fluorescent probes for lipids (PKH26), proteins (DTAF) and sialic acid (FITC-thiosemicarbazide) before interaction with the parasites. Evidence was obtained indicating transfer of components of the host cell surface to the parasite surface in the beginning of the interaction process. We also analyzed the distribution of cytoskeletal structures (microtubules and microfilaments visualized with specific antibodies), mitochondria (visualized with rhodamine 123), the Golgi complex (visualized with C6-NBD-ceramide) and the endoplasmic reticulum (visualized with anti-reticulin antibodies and DIOC6) during the evolution of intracellular parasitism. The results obtained show that some, but not all, structures change their position during evolution of the intracellular parasitism.

Fluorescent ligands for studying neuropeptide receptors by confocal microscopy

This paper reviews the use of confocal microscopy as it pertains to the identification of G-protein coupled receptors and the study of their dynamic properties in cell cultures and in mammalian brain following their tagging with specific fluorescent ligands. Principles that should guide the choice of suitable ligands and fluorophores are discussed. Examples are provided from the work carried out in the authors' laboratory using custom synthetized fluoresceinylated or BODIPY-tagged bioactive peptides. The results show that confocal microscopic detection of specifically bound fluorescent ligands permits high resolution appraisal of neuropeptide receptor distribution both in cell culture and in brain sections. Within the framework of time course experiments, it also allows for a dynamic assessment of the internalization and subsequent intracellular trafficking of bound fluorescent molecules. Thus, it was found that neurotensin, somatostatin and mu- and delta-selective opioid peptides are internalized in a receptor-dependent fashion and according to receptor-specific patterns into their target cells. In the case of neurotensin, this internalization process was found to be clathrin-mediated, to proceed through classical endosomal pathways and, in neurons, to result in a mobilization of newly formed endosomes from neural processes to nerve cell bodies and from the periphery of cell bodies towards the perinuclear zone. These mechanisms are likely to play an important role for ligand inactivation, receptor regulation and perhaps also transmembrane signaling.

Quantitative evaluation of experimental choroidal neovascularization by confocal scanning laser ophthalmoscopy: fluorescein angiogram parallels heparan sulfate proteoglycan expression

The objective of the present study was to develop a quantitative method to evaluate laser-induced choroidal neovascularization (CNV) in a rat model using Heidelberg Retina Angiograph 2 (HRA2) imaging. The expression of two heparan sulfate proteoglycans (HSPG) related to inflammation and angiogenesis was also investigated. CNV lesions were induced with argon laser in 21 heterozygous Zucker rats and after three weeks a fluorescein angiogram and autofluorescence exams were performed using HRA2. The area and greatest linear dimension were measured by two observers not aware of the protocol. Bland-Altman plots showed agreement between the observers, suggesting that the technique was reproducible. After fluorescein angiogram, HSPG (perlecan and syndecan-4) were analyzed by real-time RT-PCR and immunohistochemistry. There was a significant increase in the expression of perlecan and syndecan-4 (P < 0.0001) in retinas bearing CNV lesions compared to control retinas. The expression of these two HSPG increased with increasing CNV area. Immunohistochemistry demonstrated that the rat retina damaged with laser shots presented increased expression of perlecan and syndecan-4. Moreover, we observed that the overexpression occurred in the outer layer of the retina, which is related to choroidal damage. It was possible to develop a standardized quantitative method to evaluate CNV in a rat model using HRA2. In addition, we presented data indicating that the expression of HSPG parallels the area of CNV lesion. The understanding of these events offers opportunities for studies of new therapeutic interventions targeting these HSPG.

Utilização de microscopia eletrônica de varredura para detecção de fraudes em café torrado e moído

Atualmente a detecção de fraudes em café em pó, desengordurado e tamizado, é realizada por microscopia ótica. Assim, propõe-se um método alternativo de microscopia, mais rápido e eficiente do que o usado atualmente para a detecção de fraudes amiláceas em café torrado e moído: a microscopia eletrônica de varredura. Comparou-se café puro com café fraudado com 2,5, 5 e 10% de centeio, cevada, milho e trigo. Em todas as análises de microscopia eletrônica de varredura (SEM) de café fraudado, detectou-se, facilmente, a presença de amido, o que não ocorreu na microscopia ótica. Sugere-se o uso de microscopia eletrônica de varredura como um método para a identificação de cereais como adulterantes em café.

Confocal and two-photon microscopy : image enhancement /

Confocal and two-photon microcopy have become essential tools in biological research and today many investigations are not possible without their help. The valuable advantage that these two techniques offer is the ability of optical sectioning. Optical sectioning makes it possible to obtain 3D visuahzation of the structiu-es, and hence, valuable information of the structural relationships, the geometrical, and the morphological aspects of the specimen. The achievable lateral and axial resolutions by confocal and two-photon microscopy, similar to other optical imaging systems, are both defined by the diffraction theorem. Any aberration and imperfection present during the imaging results in broadening of the calculated theoretical resolution, blurring, geometrical distortions in the acquired images that interfere with the analysis of the structures, and lower the collected fluorescence from the specimen. The aberrations may have different causes and they can be classified by their sources such as specimen-induced aberrations, optics-induced aberrations, illumination aberrations, and misalignment aberrations. This thesis presents an investigation and study of image enhancement. The goal of this thesis was approached in two different directions. Initially, we investigated the sources of the imperfections. We propose methods to eliminate or minimize aberrations introduced during the image acquisition by optimizing the acquisition conditions. The impact on the resolution as a result of using a coverslip the thickness of which is mismatched with the one that the objective lens is designed for was shown and a novel technique was introduced in order to define the proper value on the correction collar of the lens. The amoimt of spherical aberration with regard to t he numerical aperture of the objective lens was investigated and it was shown that, based on the purpose of our imaging tasks, different numerical apertures must be used. The deformed beam cross section of the single-photon excitation source was corrected and the enhancement of the resolution and image quaUty was shown. Furthermore, the dependency of the scattered light on the excitation wavelength was shown empirically. In the second part, we continued the study of the image enhancement process by deconvolution techniques. Although deconvolution algorithms are used widely to improve the quality of the images, how well a deconvolution algorithm responds highly depends on the point spread function (PSF) of the imaging system applied to the algorithm and the level of its accuracy. We investigated approaches that can be done in order to obtain more precise PSF. Novel methods to improve the pattern of the PSF and reduce the noise are proposed. Furthermore, multiple soiu'ces to extract the PSFs of the imaging system are introduced and the empirical deconvolution results by using each of these PSFs are compared together. The results confirm that a greater improvement attained by applying the in situ PSF during the deconvolution process.