Изучение воздействия Матрица жесткости на клеточную функцию использования на основе акриламида Гидрогели
Summary
Влияние жесткости субстратов на клеточные функции могут быть смоделированы<em> В пробирке</em> Использованием полиакриламидных гидрогелей различной податливости.
Abstract
Ткань жесткость является важным фактором клеточной функции, а также изменения в ткани жесткость, как правило, связано с фиброзом, рак и сердечно-сосудистые заболевания 1-11. Традиционные ячейки биологических подходов к изучению клеточной функции включают культивирования клеток на жесткой субстрата (пластиковой посуды или стекла покровные), который не может объяснить влияние упругой ECM или ECM изменения жесткости между тканями. Для моделирования в естественных условиях ткани соблюдением условий в пробирке, и мы, и другие используют ECM-покрытием гидрогелей. В нашей лаборатории, гидрогели на основе полиакриламида, который может имитировать спектр тканей податливости видел биологически 12. "Реактивный" скользит крышка генерируются путем инкубации с NaOH с последующим добавлением 3-APTMS. Глутаральдегид используется для сшивки 3-APTMS и полиакриламидном геле. Решение акриламида (AC), бис-акриламида (Bis-AC) и персульфата аммония используется для полимеризации гидрогеля. N-гидроксисукцинимида (NHS) включается в решение переменного тока для сшивания ECM белка гидрогеля. После полимеризации гидрогеля, геля поверхность покрыта белков ECM выбора, такие как фибронектин, витронектин, коллаген и др.
Жесткость гидрогеля можно определить по реологии или атомно-силовой микроскопии (АСМ) и корректируется при изменении доли переменного тока и / или бис-AC в решение 12. Таким образом, субстрат жесткости можно подобрать жесткость биологических тканей, которые также могут быть количественно, используя реологию или АСМ. Клетки могут быть посеяны на этих гидрогелей и культурной основе экспериментальных условиях требуется. Визуализация клеток и их восстановление для молекулярного анализа проста. В этой статье мы определяем мягких субстратах, как те, которые имеют модули упругости (Е) <3000 Паскаль и жесткие субстраты / тканей, как и с Е> 20 000 Паскаль.
Protocol
Discussion
Одним из важнейших элементов процесса полимеризации гидрогеля, чтобы избежать образования пузырьков воздуха, которая позволит клеткам связываться с покровным стеклом, а не ECM-покрытием гидрогеля себя. Это можно предотвратить, тщательно пипетирования полимеризации в растворе после в?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Работы нашей лаборатории проводится при поддержке грантов от Национального института здоровья.
Materials
| Material Name | Type | Company | Catalogue Number | Comment |
|---|---|---|---|---|
| Glutaraldehyde, 70% | Sigma-Aldrich | G7776 | Store at -20°C | |
| 3-APTMS (3-Aminopropyltrimethosysilane 97%) | Sigma-Aldrich | 281778 | Store at room temperature | |
| SurfaSil Siliconizing Fluid | Thermo Scientific | 42800 | Store at room temperature | |
| NHS (N-hydroxysucinimide Ester) | Sigma-Aldrich | A-8060 | Store at 4°C Replace monthly | |
| Albumin, bovine serum, essentially fatty acid free | Sigma-Aldrich | A6003-100G | Store at 4°C | |
| Coverslips (25mm) | Fisher Scientific | 12-545-86 25 Cir 1D | ||
| Coverslips (18mm) | Fisher Scientific | 12-545-84 18 Cir 1D |
References
- Beattie, D., Xu, C., Vito, R., Glagov, S., Whang, M. C. Mechanical analysis of heterogeneous, atherosclerotic human aorta. J Biomech Eng. 120, 602-607 (1998).
- Bernini, G. Arterial stiffness, intima-media thickness and carotid artery fibrosis in patients with primary aldosteronism. J Hypertens. 26, 2399-2405 (2008).
- Boonyasirinant, T. Aortic stiffness is increased in hypertrophic cardiomyopathy with myocardial fibrosis: novel insights in vascular function from magnetic resonance imaging. J Am Coll Cardiol. 54, 255-2562 (2009).
- Discher, D. E., Janmey, P., Wang, Y. L. Tissue cells feel and respond to the stiffness of their substrate. Science. 310, 1139-1143 (2005).
- Duprez, D. A., Cohn, J. N. Arterial stiffness as a risk factor for coronary atherosclerosis. Curr Atheroscler Rep. 9, 139-144 (2007).
- Lee, R. T. Prediction of mechanical properties of human atherosclerotic tissue by high-frequency intravascular ultrasound imaging. An in vitro study. Arterioscler Thromb. 12, 1-5 (1992).
- Levental, K. R. Matrix crosslinking forces tumor progression by enhancing integrin signaling. Cell. 139, 891-906 (2009).
- Paszek, M. J. Tensional homeostasis and the malignant phenotype. Cancer Cell. 8, 241-254 (2005).
- Samani, A., Zubovits, J., Plewes, D. Elastic moduli of normal and pathological human breast tissues: an inversion-technique-based investigation of 169 samples. Phys Med Biol. 52, 1565-1576 (2007).
- Wells, R. G. The role of matrix stiffness in regulating cell behavior. Hepatology. 47, 1394-1400 (2008).
- Pelham, R. J., Wang, Y. -. L. Cell locomotion and focal adhesions are regulated by substrate flexibility. Proc. Natl. Acad Sci USA. 94, 13661-13665 (1997).
- Klein, E. A., Yung, Y., Castagnino, P., Kothapalli, D., Assoian, R. K. Cell adhesion, cellular tension, and cell cycle control. Methods Enzymol. 426, 155-175 (2007).
- Klein, E. A. Cell-cycle control by physiological matrix elasticity and in vivo tissue stiffening. Current Biology. 19, 1511-1518 (2009).
