A novel approach to imaging engorged ticks: Micro-CT scanning of Ixodes ricinus fed on blood enriched with gold nanoparticles

Bc. Jaroslav ONDRUŠ

Advanced ('rigorózní') thesis

A novel approach imaging engorged ticks: Micro-CT scanning of Ixodes ricinus fed on blood enriched with gold nanoparticles

Abstract:

Počítačová mikro-tomografie (mikro-CT) je výjimečná zobrazovací technika schopná vizualizace jak externí, tak interní morfologie členovců, jako jsou klíšťata. Hlavním nedostatkem mikro-CT je potřeba dodatečného kontrastování měkkých biologických tkání před jejich vizualizací. Standardně používanými kontrastujícími metodami je v případě klíšťat vysoušení a máčení ve vodném roztoku obsahujícím prvek s vysokým atomárním číslem. Obě tyto metody jsou ovšem zdrojem výrazné deformace a smršťování vzorků. Cílem této studie bylo vyvinout nový způsob kontrastování klíšťat, který by nedostatky současně používaných technik překonal. Podle našich zjištění je možné dospělé samice Ixodes ricinus vykrmených in vitro na krvi obohacené o zlaté nanočástice s polyethylenovým obalem skenovat s vynikajícím kontrastem. Díky využití popsané metody založené na hematofágním způsobu života klíšťat jsme byli schopni pozorovat lumen a epitelium střev, a rektální vak v jejich přirozeném tvaru. Vyjma toho jsme byli schopní spočítat objem střeva.

Abstract:

Micro-computed tomography (micro-CT) is an exceptional non-destructive imaging modality, which can be used to visualize both external and internal morphology of arthropods like ticks. The major micro-CT drawback is the soft tissues visualization, which require pre-examination contrasting steps. The commonly employed tick contrasting methods are drying and immersion in a solution containing a high-atomic number element, which both cause major deformation and shrinkage of examined specimens. The aim of this study was to develop a new tick contrasting approach to bypass these limitations. We show that adult Ixodes ricinus females engorged in vitro on blood enriched with gold nanoparticles with polyethylene glycol coating can be scanned with excellent contrast. By utilizing this technique based on the hematophagous nature of the ticks, we were able to observe midgut lumen, midgut epithelium and rectal sac in their natural state. In addition, we were able to precisely calculate the midgut volume.

Keywords

Anatomie, členovci, in vitro krmení, zlaté nanočástice, počítačová mikro-tomografie, nedestruktivní zobrazování

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 10. 8. 2021

Thesis defence

UNIVERSITY OF SOUTH BOHEMIA IN ČESKÉ BUDĚJOVICE

Faculty of Science

Advanced ('rigorózní řízení') programme / field:
Biology / Experimentální biologie