Probleemid rakkude elujõulisuse säilitamisel reaalajas rakkude pildistamise süsteemis pildistamise ajal

Elusrakkude pildistamine on oluline analüütiline tööriist laborites, mis uurivad biomeditsiini uurimisvaldkondi, nagu rakubioloogia, neurobioloogia, farmakoloogia ja arengubioloogia. Fikseeritud rakkude ja kudede pildistamine (mille puhul on peamine probleem fotopleegitamine) nõuab tavaliselt suurt valgustuse intensiivsust ja pikka säritusaega; elusrakkude pildistamisel tuleb neid aga vältida. Elusrakkude mikroskoopia hõlmab tavaliselt kompromissi pildikvaliteedi saavutamise ja tervete rakkude säilitamise vahel. Seetõttu on suure valgustuse intensiivsuse ja pika säritusaja vältimiseks katses ruumiline ja ajaline eraldusvõime sageli piiratud. Elusrakkude pildistamine hõlmab optilise mikroskoopia jaoks laia valikut kontrastiga pildistamismeetodeid. Enamikus uuringutes kasutatakse ühte paljudest fluorestsentsmikroskoopia tüüpidest ja seda kombineeritakse sageli läbiva valguse tehnikatega, mida arutatakse allpool. Pildistamistehnikate ja fluorestsentssondide disaini pidev areng parandab selle lähenemisviisi võimsust, tagades, et elusrakkude pildistamine on ka edaspidi bioloogias oluline tööriist.

Oluline ettevaatus on tagada, et rakud oleksid heas seisukorras ja toimiksid normaalselt, kui nad on mikroskoobi staadiumis valgustusega sünteetiliste fluorofooride või fluorestseeruvate valkude juuresolekul. Tingimused, milles rakke hoitakse mikroskoobi staadiumis, kuigi need on väga erinevad, määravad sageli katse edu või ebaõnnestumise.

Saadaval on erinevad rakukultuurisöötmed, mis põhinevad rakkude konkreetsetel biokeemilistel nõuetel. Kultuurisöötmed sisaldavad erinevaid koostisosi, sealhulgas aminohappeid, vitamiine, anorgaanilisi sooli (mineraale), mikroelemente, nukleiinhappelisi koostisosi (aluseid ja nukleosiide), suhkruid, trikarboksüülhappe tsükli vaheühendeid, lipiide ja kaasensüüme. Koekultuurisöötmes on oluline samm hapniku kontsentratsiooni, pH, puhverdusvõime, osmolaarsuse, viskoossuse ja pindpinevuse kontrollimine. Kaubanduslikult saadavad söötmepreparaadid sisaldavad sageli indikaatorvärvi (nt fenoolpunast), et visuaalselt määrata ligikaudne pH väärtus. Peaaegu kõigi rakuliinide jaoks on vaja süsinikdioksiidi ja vesinikkarbonaadi puhversüsteemi pH reguleerimiseks. Lahustatud gaasi kontsentratsiooni kontrollimiseks tuleb rakke inkubaatorites kasvatada atmosfääris, mis sisaldab väikest kogust süsinikdioksiidi (tavaliselt 5–7%). Elusrakkude pildistamiseks võib olla raske luua sobivat süsinikdioksiidiga atmosfääri ja selleks on tavaliselt vaja reguleeritud atmosfääri jaoks spetsiaalselt kavandatud kultiveerimiskambreid. Hapnikuvajadus võib rakuliinide lõikes erineda, kuid enamiku kultuuride jaoks sobivad normaalsed õhuhapniku pingetasemed. Osmolaarsuse osas on enamikul rakuliinidel suur tolerants osmootse rõhu suhtes, hea kasv osmolaarsustel vahemikus 260–320 milliosmolaarset. Kui rakke kasvatatakse avatud plaadikultuurides või Petri tassidel, saab aurustumisega toimetulemiseks kasutada hüpotoonset söödet.