قياس الخواص الميكانيكية للخلايا الحية باستخدام المجهر القوة الذرية

ملخص

يوضح هذه الورقة على بروتوكول لتوصيف الخواص الميكانيكية للخلايا الحية عن طريق microindentation باستخدام مجهر القوة الذرية (AFM).

الملخص

الخواص الميكانيكية للخلايا والمصفوفة خارج الخلية (ECM) تلعب دورا هاما في العديد من العمليات البيولوجية بما في ذلك تمايز الخلايا الجذعية، وتشكيل الورم، والتئام الجروح. التغييرات في تصلب الخلايا وECM غالبا ما تكون علامات تغيرات في علم وظائف الأعضاء أو خلية أمراض في الأنسجة. وبالتالي، وصلابة الخلية هو مؤشر لتقييم الوضع من مزارع الخلايا. من بين العديد من الأساليب التطبيقية لقياس صلابة من الخلايا والأنسجة، والصغرى المسافة البادئة باستخدام مجهر القوة الذرية (AFM) يوفر وسيلة لقياس موثوق صلابة من الخلايا الحية. وقد تم تطبيق هذه الطريقة على نطاق واسع لتوصيف صلابة الصغيرة الحجم لمجموعة متنوعة من المواد تتراوح بين السطوح المعدنية إلى الأنسجة البيولوجية لينة والخلايا. المبدأ الأساسي لهذه الطريقة هو أن المسافة البادئة خلية مع تلميح AFM الهندسة المختارة وقياس القوة المطبقة من الانحناء للناتئ فؤاد. تركيب منحنى قوة المسافة البادئة إلى وضع هيرتزL للهندسة طرف المقابل يمكن أن تعطي قياسات كمية من صلابة المواد. يوضح هذا الإجراء ورقة لتوصيف صلابة من الخلايا الحية باستخدام AFM. وأظهرت الخطوات الرئيسية بما في ذلك عملية AFM المعايرة، واكتساب قوة منحنى، وتحليل البيانات باستخدام MATLAB الروتينية. وتناقش أيضا القيود المفروضة على هذه الطريقة.

المقدمة

الخصائص الميكانيكية، خصوصا صلابة، من الخلايا الفردية ومصفوفات المحيطة بهم خارج الخلية (ECM) هي الحاسمة بالنسبة لكثير من العمليات البيولوجية بما في ذلك نمو الخلايا، حركية، وتقسيم، والتمايز، وتوازن الأنسجة. ¹ وقد ثبت أن صلابة ميكانيكية الخلية يتحدد أساسا من قبل الهيكل الخلوي، وخصوصا شبكات الأكتين وخيوط الوسيطة وغيرها من البروتينات المرتبطة بها. ² من نتائج الإختبارات الميكانيكية للشبكات في المختبر من الأكتين وخيوط الوسيطة تشير إلى أن ميكانيكا خلية يعتمد إلى حد كبير على الهيكل هيكل الخلية وقبل الإجهاد في ثم يعتبر الهيكل الخلوي. ^3-5 تصلب الخلايا الحية وذلك في مؤشر لتقييم هيكل هيكل الخلية

البروتوكول

1. معايرة الربيع ثابت من الكابولي

1. تحميل ناتئ إلى AFM وفقا لتعليمات الشركة الصانعة. فمن الضروري لتنظيف حامل ناتئ مع الايثانول قبل أي تجارب. وهذا سوف يساعد الحد من التلوث الجرثومي للثقافة خلال قياسات AFM.
2. معايرة InvOLS (معكوس بصري حساسية ليفر). يصف هذه المعلمة مقدار استجابتها الثنائي الضوئي (فولت) لكل نانومتر من انحراف ناتئ.
3. تحميل شريحة زجاجية نظيفة على خشبة المسرح عينة، ثم تثبيت الرأس AFM وضبط شعاع الليزر والمحاذاة وفقا لتعليمات الشركة الصان....

النتائج

ويبين الشكل 2A ثلاثة منحنيات القوة الممثلة المأخوذة من الخلايا الليفية 3T3 مثقف على سطح البلاستيك، هلام بولي أكريلاميد من الشباب معاملات الرجوعية 3،000 باسكال و17،000 باسكال، على التوالي. بعد تحديد دقيق لنقاط الاتصال في المنحنيات، يتم رسم قوة الطعج وظيفة من تشوه الخلية في الشكل 2B. تحت قوة من حجم أصغر من 0.3 NN، هرم شكل غيض المسافات البادئة 3 ميكرومتر في خلية تربيتها على 3 كيلو باسكال هلام بولي أكريلاميد. في المقابل، لا بد من قوة أكثر من 1.6 ن ن ا.......

المناقشة

الأسلوب المسافة البادئة AFM له مزايا لتوصيف الخواص الميكانيكية للخلايا الحية. وإن كان أقل حساسية من الخلوي التواء المغناطيسي وملاقط بصرية، والتي يمكن قياس القوى على مستوى piconewton ^32، يمكن للAFM كشف قوة المقاومة من عينات تتراوح بين عشرات بيكو نيوتن لمئات من النانو نيوتن، مماثلة لمجموعة من القوة التي يمكن تطبيقها على الخلايا باستخدام micropipette ^19. هذا النطاق للقوة يناسب احتياجات لخلق تشوهات قابلة للقياس في جميع أنواع الخلايا ^19. القرار المكانية.......

المواد

قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة

الاسم	الشركة	رقم فهرسي	التعليقات
مجهر القوة الذرية	أبحاث اللجوء	MFP3D-BIO