Mesure de la rigidité des substrats souples en Silicone pour mécanobiologie études utilisant un Microscope à Fluorescence Widefield

Yashar Bashirzadeh; Siddharth Chatterji; Dakota Palmer; Sandeep Dumbali; Shizhi Qian; Venkat Maruthamuthu

doi:10.3791/57797

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Article de méthode

Mesure de la rigidité des substrats souples en Silicone pour mécanobiologie études utilisant un Microscope à Fluorescence Widefield

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DOI :

10.3791/57797

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3 juillet 2018

Yashar Bashirzadeh^*¹ , Siddharth Chatterji^*¹ , Dakota Palmer^*² , Sandeep Dumbali^*¹ , Shizhi Qian¹ , Venkat Maruthamuthu¹

¹Department of Mechanical & Aerospace Engineering, Old Dominion University, ²Department of Biological Sciences, Old Dominion University

^* These authors contributed equally

Dans cet article

Résumé

Substrats avec raideur dans la gamme kilopascal sont utiles pour étudier la réponse des cellules à physiologiquement pertinente micro-environnement rigidité. À l’aide d’un microscope à fluorescence widefield juste, le module de Young des gels de silicone souple peut être déterminé en utilisant une mise en retrait avec une sphère adaptée.

Résumé

Des tissus mous dans le corps humain ont généralement des raideurs dans la gamme kilopascal (kPa). En conséquence, les substrats flexibles silicone et hydrogel sont est avérés pour être utiles substrats de culture de cellules dans un micro-environnement physique qui reproduit partiellement des conditions in vivo . Nous présentons ici un protocole simple pour la caractérisation des modules de Young des substrats d’élastiques linéaires isotropes, généralement utilisés pour les études de mécanobiologie. Le protocole consiste à préparer un substrat de silicone souple sur une boîte de Pétri ou silicone rigide, revêtement de la surface supérieure du substrat silicone avec perles fluorescentes, à l’aide d’une sphère à l’échelle du millimètre en retrait de la surface supérieure (par gravité), imagerie de la fluorescence Perles à la surface du silicone en retrait à l’aide d’un microscope à fluorescence et d’analyser les images qui en résultent pour calculer le module de Young du substrat silicone. Couplage de la surface supérieure du substrat avec une protéine de la matrice extracellulaire de modules (outre les perles fluorescentes) permet le substrat de silicone pour être facilement utilisables pour le placage de la cellule et les études ultérieures à l’aide d’expériences de microscopie de force de traction. L’utilisation du silicone rigide, au lieu d’une boîte de Pétri, comme la base de la silicone souple, permet l’utilisation de mécanobiologie études impliquant les tronçon externe. Un avantage spécifique de ce protocole est qu’un microscope widefield à fluorescence, qui est couramment disponible dans nombreux laboratoires, est l’équipement principal nécessaire pour cette procédure. Nous démontrons ce protocole en mesurant le module de Young des substrats souples en silicone de différents coefficients d’élasticité.

Introduction

Les cellules dans les tissus mous se trouvent dans un micro-environnement dont la raideur est dans le kilopascal rang¹, à la différence de culture de tissus plats dont la raideur est de plusieurs ordres de grandeur plus élevés. Premières expérimentations avec des cellules sur des substrats mous enduit de protéine de matrice extracellulaire ont montré que la rigidité du substrat influence comment les cellules se déplacent ainsi qu’adhèrent à la matrice extracellulaire sous²^,³. En effet, la rigidité du substrat influence fondamentalement la cellule fonction⁴ d’une ....