ウランフリーX溶液：生体試料の超微細化のための新世代造影剤

Uranium-free X solution: a new generation contrast agent for biological samples ultrastructure.

• Aldo Moscardini
• Sebastiano Di Pietro
• Giovanni Signore
• Paola Parlanti
• Melissa Santi
• Mauro Gemmi
• Valentina Cappello

抄録

生物試料は主に原子番号の低い元素で構成されており、比較的低い電子散乱力を示します。透過型電子顕微鏡分析では、一般的に生体試料は樹脂に埋め込まれており、試料を薄く断面化することができます。埋め込み樹脂も光の原子で構成されているため、生体試料と周囲の樹脂とのコントラスト差が小さい。そのため、過去数十年の間に、試料に内在するコントラストと試料と樹脂の間の差を向上させる目的で、重金属塩を用いたいくつかの染色溶液やアプローチが開発されてきました。最良の染色は酢酸ウラニル（UA）溶液で達成され、これは生物学的試料の形態学の研究のための選択方法となっています。最近では、放射性物質の問題を取り除くために、いくつかの代替法が提案されていますが、これまでのところ、UAに匹敵する効率を達成したものはありませんでした。本研究では、ランタノイドポリオキソメタレート(LnPOM)を重原子源とした別の染色液(X Solution or X SOL)を提案し、陰性染色(NS),エンブロック染色,生物試料の切片後染色(PSS)においてUAの代わりに使用できることを示した。さらに、溶液中に存在するLnPOM種の化学的特性を詳細に評価し、最終的な製剤化のための詳細な作業を行った結果、UAよりもさらに優れた性能を示すことができた。

Biological samples are mainly composed of elements with a low atomic number which show a relatively low electron scattering power. For Transmission Electron Microscopy analysis, biological samples are generally embedded in resins, which allow thin sectioning of the specimen. Embedding resins are also composed by light atoms, thus the contrast difference between the biological sample and the surrounding resin is minimal. Due to that reason in the last decades, several staining solutions and approaches, performed with heavy metal salts, have been developed with the purpose of enhancing both the intrinsic sample contrast and the differences between the sample and resin. The best staining was achieved with the uranyl acetate (UA) solution, which has been the election method for the study of morphology in biological samples. More recently several alternatives for UA have been proposed to get rid of its radiogenic issues, but to date none of these solutions has achieved efficiencies comparable to UA. In this work, we propose a different staining solution (X Solution or X SOL), characterized by lanthanide polyoxometalates (LnPOMs) as heavy atoms source, which could be used alternatively to UA in negative staining (NS), in en bloc staining, and post sectioning staining (PSS) of biological samples. Furthermore, we show an extensive chemical characterization of the LnPOM species present in the solution and the detailed work for its final formulation, which brought remarkable results, and even better performances than UA.