Summary

חישת נקבוביות Mechano-node: פלטפורמה מהירה ונטולת תוויות למדידות ויסקואלסיות של תאים בודדים מרובי פרמטרים

Published: December 02, 2022
doi:

Summary

מוצגת כאן שיטה לפנוטיפ מכני של תאים בודדים באמצעות פלטפורמה מיקרופלואידית מבוססת אלקטרוניקה הנקראת חישת נקבוביות מכאנו-צומת (mechano-NPS). פלטפורמה זו שומרת על תפוקה מתונה של 1-10 תאים לשנייה תוך מדידת התכונות הביופיזיות האלסטיות והצמיגיות של התאים.

Abstract

תכונות מכניות תאיות מעורבות במגוון רחב של תהליכים ביולוגיים ומחלות, החל מהתמיינות תאי גזע ועד גרורות סרטניות. שיטות קונבנציונליות למדידת תכונות אלה, כגון מיקרוסקופיית כוח אטומי (AFM) ושאיפת מיקרופיפטה (MA), לוכדות מידע עשיר, המשקף את התגובה הצמיגית המלאה של התא; עם זאת, שיטות אלה מוגבלות על ידי תפוקה נמוכה מאוד. גישות בעלות תפוקה גבוהה, כגון ציטומטריה של עיוות בזמן אמת (RT-DC), יכולות למדוד רק מידע מכני מוגבל, מכיוון שלעתים קרובות הן מוגבלות לקריאות של פרמטר יחיד המשקפות רק את התכונות האלסטיות של התא. בניגוד לשיטות אלה, חישת נקבוביות מכאנו-צומת (mechano-NPS) היא פלטפורמה מיקרופלואידית גמישה, נטולת תוויות, המגשרת על הפער בהשגת מדידות ויסקו-אלסטיות מרובות פרמטרים של תא בעל תפוקה מתונה. מדידת זרם ישר (DC) משמשת לניטור תאים בזמן שהם עוברים בתעלה מיקרופלואידית, ועוקבת אחר גודלם ומהירותם לפני, במהלך ואחרי שהם נאלצים לעבור התכווצות צרה. מידע זה (כלומר, גודל ומהירות) משמש לכימות העיוות הרוחבי של כל תא, עמידות בפני דפורמציה והתאוששות מעיוות. באופן כללי, פלטפורמה מיקרופלואידית זו, המבוססת על אלקטרוניקה, מספקת תכונות ויסקו-אלסטיות מרובות של התא, ובכך תמונה מלאה יותר של המצב המכני של התא. מכיוון שהיא דורשת הכנת דגימה מינימלית, משתמשת במדידה אלקטרונית פשוטה (בניגוד למצלמה במהירות גבוהה), ומנצלת את ייצור הליתוגרפיה הרכה הסטנדרטית, היישום של פלטפורמה זו הוא פשוט, נגיש וניתן להתאמה לניתוח במורד הזרם. הגמישות, התועלת והרגישות של פלטפורמה זו סיפקו מידע מכני ייחודי על מגוון רחב של תאים, עם פוטנציאל ליישומים רבים נוספים במדע בסיסי ובאבחון קליני.

Introduction

תאים בודדים הם חומרים דינמיים, ויסקואלסטיים1. ריבוי תהליכים פנימיים וחיצוניים (למשל, הופעת מיטוזה או שיפוץ מחדש של המטריצה החוץ-תאית [ECM]), משפיעים על המבנה וההרכב שלהם 2,3,4, ולעתים קרובות התוצאה היא תכונות ביופיזיות נפרדות המשלימות את מצבם הנוכחי. בפרט, תכונות מכניות הוכחו כסמנים ביולוגיים חשובים של התפתחות תאים, פיזיולוגיה ופתולוגיה, המניבים מידע כמותי רב ערך שיכול להשלים גישות מולקולריות וגנטיות קנוניות 5,6,7. לדוגמה, Li et al. תיארו לאחרונה את ההבדלים המכניים בין תאי לוקמיה פרומיאלוציטיים חריפים עמידים לתרופות ומגיבים לתרופות, תוך שימוש ב-RNA-seq כדי לחשוף גנים הקשורים לציטוסקלטון8 המתבטאים באופן דיפרנציאלי. על ידי הבנת יחסי הגומלין המורכבים בין מכניקת התא הבודד לבין תפקוד התא, למכנופנוטיפינג יש יישומים רחבים יותר בשינוי המדע הבסיסי והאבחון הקליני9.

הכלי הנפוץ ביותר למדידת מכניקה של תא בודד הוא מיקרוסקופיית כוח אטומי (AFM). בעוד ש-AFM מאפשר מדידה מקומית ברזולוציה גבוהה של תכונות מכניות סלולריות, הוא נותר מוגבל לתפוקה של <0.01 תאים לשנייה10. לחלופין, אלונקות אופטיות, המשתמשות בשתי קרני לייזר מסתעפות כדי ללכוד ולעוות תאים בודדים תלויים11, מוגבלות לתפוקה גבוהה יותר באופן שולי של <1 תאים/שנייה12. ההתקדמות האחרונה בטכנולוגיות מיקרופלואידיות אפשרה דור חדש של התקנים להערכה מכנית מהירה, חד-תאית,12,13. טכניקות אלה משתמשות בתעלות כיווץ צרות 14,15, זרימת גזירה 16, או מתיחה הידרודינמית17 כדי לעוות תאים במהירות בתפוקות של 10-1,000 תאים לשנייה 18. בעוד שקצב המדידה של גישות אלה מהיר משמעותית מטכניקות קונבנציונליות, לעתים קרובות הן מחליפות יכולות תפוקה גבוהה עבור קריאות מכניות מוגבלות (טבלה משלימה 1). כל השיטות המיקרופלואידיות המהירות שהוזכרו לעיל מתמקדות במדדים בסיסיים בעלי פרמטר יחיד, כגון זמן מעבר או יחסי עיוות, המשקפים רק את התכונות האלסטיות של התא. עם זאת, בהתחשב באופי הצמיגי הפנימי של תאים בודדים, אפיון מכני חזק ויסודי של תאים דורש התחשבות לא רק ברכיבים אלסטיים אלא גם בתגובות צמיגות.

חישת נקבוביות מכאנו-צומת (mechano-NPS)2,8 (איור 1A) היא פלטפורמה מיקרופלואידית שמטפלת במגבלות הקיימות באמצעות מכנופנוטיפ חד-תאי. שיטה זו מאפשרת מדידה של מספר פרמטרים ביופיזיים בו זמנית, כולל קוטר התא, עיוות יחסי וזמן התאוששות מעיוות, עם תפוקה מתונה של 1-10 תאים לשנייה. טכניקה זו מבוססת על חישת נקבוביות צמתים (NPS)19,20,21,22,23,24, הכוללת שימוש במדידת בדיקה בת ארבע נקודות כדי למדוד את פולס הזרם המווסת המיוצר על ידי תא העובר בתעלה מיקרופלואידית אשר פולחה על ידי אזורים רחבים יותר, המכונים “צמתים”. פולס הזרם המווסת הוא תוצאה של התא שחוסם חלקית את זרימת הזרם במקטעים (כלומר, “נקבוביות”) ובצמתים, כאשר יותר זרם חסום בראשון מאשר באחרון. במכאנו-NPS, מקטע אחד, “תעלת הכיווץ”, צר יותר מקוטר התא; כתוצאה מכך, תא חייב להתעוות כדי לעבור את כל הערוץ (איור 1B). ניתן לקבוע את קוטר התא על ידי גודל התת-פולס שנוצר כאשר התא עובר את נקבוביות הצומת לפני ערוץ ההתכווצות (איורים 1B,C). כאן, |ΔInp|, הטיפה הנוכחית כאשר התא נמצא בנקבובית, פרופורציונלית ליחס הנפח של התא לנקבובית, נקבובית תא/V 2,8,19. ניתן לקבוע את קשיחות התא על ידי ΔTc, משך הזמן של תת-הדופק הגדול יותר באופן דרמטי שנוצר כאשר התא עובר את תעלת הכיווץ (איורים 1B,C). תא נוקשה יותר ייקח זמן רב יותר לעבור את התעלה מאשר תא רךיותר 2,8. לבסוף, “התאוששות” התא, יכולתו של התא לחזור לגודלו ולצורתו המקוריים לאחר העיוות, יכולה להיקבע על-ידי סדרת תת-הפולסים המיוצרים כאשר התא עובר את נקבוביות הצומת לאחר ערוץ ההתכווצות (איורים 1B,C). זמן ההחלמה, ΔTr, הוא הזמן שלוקח לתת-פולסים הנוכחיים לחזור לגודל של תת-הפולסים הקודמים, לפני שהתא נסחט. באופן כללי, פולסי הזרם המווסתים המיוצרים כאשר תא עובר את התעלה המיקרופלואידית מתועדים ומנותחים כדי לחלץ את הפרמטרים המכניים הרלוונטיים של תא יחיד (איור 1D)2,8.

יכולת השחזור וקלות השימוש בפלטפורמה מיקרופלואידית מבוססת אלקטרוניקה זו הודגמו בעבר25. בנוסף, הפלטפורמה מהווה חסם כניסה נמוך עבור מכנופנוטיפינג חד-תאי. ליתוגרפיה רכה סטנדרטית משמשת לייצור התקנים מיקרופלואידיים. חומרת המדידה מורכבת מרכיבים זולים, כולל מעגל מודפס פשוט (PCB), ספק כוח, preamplifier, לוח איסוף נתונים (DAQ) ומחשב. לבסוף, קוד ידידותי למשתמש זמין לרכישה וניתוח של נתונים, ומאפשר יישום פשוט. טכניקה זו של מכניופנוטיפינג יכולה להבחין בין אוכלוסיות של קווי תאי אפיתל שדיים וריאות לא ממאירים וממאירים, להבחין בין תת-שומנות בתאי אפיתל ראשוניים של יונקים אנושיים, ולאפיין את ההשפעות של הפרעות ציטוסקלטליות וחומרים פרמקולוגיים אחרים 2,8. באופן כללי, פלטפורמה זו היא גישה יעילה עבור mechanophenotyping של תאים בודדים.

Protocol

1. עיצוב גיאומטריה של המכשיר בחר את רוחב מקטעי הגודל והשחזור כך שיהיה רחב יותר מקוטר התאים הגדולים ביותר שיש למדוד, אך גם שומר על יחס אות לרעש (SNR) מספיק. ראה טבלה משלימה 2 לקבלת דוגמאות לרוחב מקטעי גודל ושחזור שונים עבור קווי תאים שונים. בחר את רוחב מקטע הכיווץ כד?…

Representative Results

פלטפורמת המכנופנוטיפינג המוצגת כאן היא גישה פשוטה ורב-תכליתית למדידת התכונות הביופיזיות של תאים בודדים עם תפוקה מתונה. תאים מוזרמים דרך התעלה המיקרופלואידית (איור 1A) באמצעות זרימה מונעת לחץ קבוע. כאשר התאים עוברים, אורך התעלה המיקרופלואידית והפולסים הנוכחיים המיוצרים נר…

Discussion

מדידת התכונות המכניות של תאים בודדים באמצעות טכניקת מכנופנוטיפינג זו מורכבת משלושה שלבים: ייצור מכשירים, איסוף נתונים וניתוח נתונים. בתוך כל שלב, ישנם היבטים בולטים שעשויים להשפיע באופן משמעותי על תוצאות הניסוי. במהלך ייצור התקנים, גיאומטריות ערוצים עקביות ואחידות בין התקן להתקן חיוניים…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

מחקר זה נתמך על ידי מענקים מ- NIBIB 1R01EB024989-01 ו- NCI 1R01CA190843-01. א’ ל’ ור’ ר’ נתמכו על ידי מלגת מחקר לתארים מתקדמים של אגודת H2H8. K. L. C. נתמך על ידי מלגת מחקר לתארים מתקדמים של הקרן הלאומית למדע ומלגת Siebel Scholar.

Materials

Acetone J.T. Baker 5356-05 Purity (GC)  ≥ 99.5% (https://us.vwr.com/store/product/6057739/acetone-99-5-vlsi-j-t-baker)
Aluminum Foil n/a n/a
Analog Low-Pass Filter ThorLabs EF504 ≤240 kHz Passband, Coaxial BNC Feedthrough (https://www.thorlabs.com/thorproduct.cfm?partnumber=EF504#ad-image-0)
Biopsy Punch Integra Miltex 33-31AA-P/25 1mm, Disposable, with Plunger (https://mms.mckesson.com/product/573313/Miltex-33-31AA-P25)
Blade n/a n/a
BNC Cable Pomona Electronics 2249-C-12 https://www.digikey.com/en/products/detail/pomona-electronics/2249-C-12/603323?utm_adgroup=Coaxial%20Cables%20%28RF%29&utm_source=google&utm_
medium=cpc&utm_campaign=
Shopping_Product_Cable%20Assemblies_NEW&utm_term=
&utm_content=Coaxial%20Cables%20%28RF%29&gclid=Cj0KCQjwlK-WBhDjARIsAO2sErQqnVJ
pj5OXVObuTI8ZUf1ZeIn7zvzGnx
mCWdePrG6SdEJMF3X6ubUaAs
w-EALw_wcB
Cleanroom Polyester Swab Thermo Fisher Scientific 18383 https://www.fishersci.com/shop/products/texwipe-cleantip-alpha-polyester-series-swabs-6/18383
Current Preamplifier DL Instruments 1211 https://www.brltest.com/index.php?main_page=product_info&products_
id=1419
Custom PCB (w/ components) n/a n/a see Supplemental files 4 and 5
DAQ Terminal Block National Instruments BNC-2120 https://www.ni.com/en-in/support/model.bnc-2120.html
DAQ to BNC-2110 cable  National Instruments SHC68-68-EPM https://www.ni.com/en-in/support/model.shc68-68-epm.html
Data Acquisition Board (DAQ) National Instruments PCI-6251 https://www.ni.com/docs/en-US/bundle/pci-6251-feature/page/overview.html
Dessicator Thermo Fisher Scientific 5311-0250 https://www.thermofisher.com/order/catalog/product/5311-0250
Female BNC To Banana Plug Adapter Pomona Electronics 72909 https://www.digikey.com/en/products/detail/pomona-electronics/72909/1196318
Fetal Bovine Serum (FBS) VWR 89510-186 https://us.vwr.com/store/product/18706419/avantor-seradigm-select-grade-usda-approved-origin-fetal-bovine-serum-fbs
Glass Cutter Chemglass CG-1179-21 https://chemglass.com/plate-glass-cutters-diamond-tips
Gold Etchant TFA Transene NC0977944 https://www.fishersci.com/shop/products/NC0977944/NC0977944
Hot Plate Thermo Fisher Scientific SP131825 
Isopropyl Alcohol Spectrum Chemical I1056-4LTPL Purity (GC)  ≥99.5% (https://www.spectrumchemical.com/isopropyl-alcohol-99-percent-fcc-i1056)
Metal Hardware Enclosure Hammond Manufacturing EJ12126 https://www.digikey.com/en/products/detail/hammond-manufacturing/EJ12126/2423415
Methanol Sigma-Aldrich 34860 Purity (GC)  ≥99.8% (https://www.sigmaaldrich.com/IN/en/substance/methanol320467561)
MF-321 Developer Kayaku Advanced Materials n/a https://kayakuam.com/products/mf-321/
MICROPOSIT S1813 Positive Photoresist DuPont n/a https://kayakuam.com/products/microposit-s1800-g2-series-photoresists/
Phosphate Buffered Saline (PBS) Thermo Fisher Scientific 10010049 https://www.thermofisher.com/order/catalog/product/10010049?SID=srch-hj-10010049
Photomask Fineline Imaging n/a Photomask are custom ordered from our CAD designs (https://www.fineline-imaging.com/)
Plain Glass Microscope Slide Fisher Scientific 12-553-5B Material: Soda Lime, L75 x W50 mm, Thickness: 0.90–1.10 mm 
Plasma Cleaner Harrick Plasma PDC-001 https://harrickplasma.com/plasma-cleaners/expanded-plasma-cleaner/
Plastic Petri Dish Thermo Fisher Scientific FB0875712 100 mm (https://www.fishersci.com/shop/products/fisherbrand-petri-dishes-clear-lid-raised-ridge-100-x-15mm/FB0875712)
Pressure Controller Fluigent MFCS-EZ https://www.fluigent.com/research/instruments/pressure-flow-controllers/mfcs-series/
Pressure Controller Software Fluigent MAESFLO
Programming & Computation Software MATLAB R2021b for data acquisition and analysis (https://www.mathworks.com/products/matlab.html)
PTFE Tubing Cole Parmer 06417-31 0.032" ID x 0.056" (https://www.coleparmer.com/i/masterflex-transfer-tubing-microbore-ptfe-0-032-id-x-0-056-od-100-ft-roll/0641731)
Scepter 2.0 Handheld Automatic Cell Counter Millapore Sigma PHCC20060 https://www.sigmaaldrich.com/IN/en/product/mm/phcc20060
Silicon Wafer Wafer World 2885 76.2 mm, Single Side Polished (https://www.waferworld.com/product/2885)
Spin Coater n/a n/a
SU-8 3025 Negative Photoresist Kayaku Advanced Materials n/a https://kayakuam.com/products/su-8-2000/
SU8 Developer Kayaku Advanced Materials n/a https://kayakuam.com/products/su-8-developer/
Sygard 184 Polydimethlysiloxane Dow Chemical 4019862 https://www.ellsworth.com/products/by-market/consumer-products/encapsulants/silicone/dow-sylgard-184-silicone-encapsulant-clear-0.5-kg-kit/
Tape Scotch 810-341296 https://www.staples.com/Scotch-Magic-Tape-810-3-4-x-36-yds-1-Core/product_130567?cid=PS:GS:SBD:PLA:OS&gclid=
Cj0KCQjwlK-WBhDjARIsAO
2sErRwzrrgjU0NjFkDkne1xm
vT7ekS3tdzvAgiMDwPoxocgH
VTQZi7vJgaAvQZEALw_wcB
Titanium, Platinum, Gold n/a n/a
Triple Output Power Supply Keysight E36311A https://www.newark.com/keysight-technologies/e36311a/dc-power-supply-3o-p-6v-5a-prog/dp/15AC9653
UV Mask Aligner Karl Suss America MJB3 Mask Aligner 

References

  1. Pegoraro, A. F., Janmey, P., Weitz, D. A. Mechanical properties of the cytoskeleton and cells. Cold Spring Harbor Perspectives in Biology. 9 (11), 022038 (2017).
  2. Kim, J., et al. Characterizing cellular mechanical phenotypes with mechano-node-pore sensing. Microsystems & Nanoengineering. 4, 17091 (2018).
  3. Mierke, C. T. Bidirectional mechanical response between cells and their microenvironment. Frontiers in Physics. 9, 619 (2021).
  4. Kumar, S., Weaver, V. M. Mechanics, malignancy, and metastasis: The force journey of a tumor cell. Cancer and Metastasis Reviews. 28 (1), 113-127 (2009).
  5. Nia, H. T., Munn, L. L., Jain, R. K. Physical traits of cancer. Science. 370 (6516), (2020).
  6. Fletcher, D. A., Mullins, R. D. Cell mechanics and the cytoskeleton. Nature. 463 (7280), 485-492 (2010).
  7. Wirtz, D., Konstantopoulos, K., Searson, P. C. The physics of cancer: The role of physical interactions and mechanical forces in metastasis. Nature Reviews Cancer. 11 (7), 512-522 (2011).
  8. Li, B., et al. Mechanical phenotyping reveals unique biomechanical responses in retinoic acid-resistant acute promyelocytic leukemia. iScience. 25 (2), 103772 (2022).
  9. Kozminsky, M., Sohn, L. L. The promise of single-cell mechanophenotyping for clinical applications. Biomicrofluidics. 14 (3), 031301 (2020).
  10. Li, M., Dang, D., Liu, L., Xi, N., Wang, Y. Atomic force microscopy in characterizing cell mechanics for biomedical applications: A review. IEEE Transactions on Nanobioscience. 16 (6), 523-540 (2017).
  11. Wottawah, F., et al. Optical rheology of biological cells. Physical Review Letters. 94 (9), 1-4 (2005).
  12. Darling, E. M., Di Carlo, D. High-throughput assessment of cellular mechanical properties. Annual Review of Biomedical Engineering. 17 (1), 35-62 (2015).
  13. Carey, T. R., Cotner, K. L., Li, B., Sohn, L. L. Developments in label-free microfluidic methods for single-cell analysis and sorting. Wiley Interdisciplinary Reviews: Nanomedicine and Nanobiotechnology. 11 (1), 1529 (2019).
  14. Bagnall, J. S., et al. Deformability of tumor cells versus blood cells. Scientific Reports. 5, 18542 (2015).
  15. Byun, S., et al. Characterizing deformability and surface friction of cancer cells. Proceedings of the National Academy of Sciences. 110 (19), 7580-7585 (2013).
  16. Otto, O., et al. Real-time deformability cytometry: On-the-fly cell mechanical phenotyping. Nature Methods. 12 (3), 199-202 (2015).
  17. Gossett, D. R., et al. Hydrodynamic stretching of single cells for large population mechanical phenotyping. Proceedings of the National Academy of Sciences. 109 (20), 7630-7635 (2012).
  18. Guck, J., Chilvers, E. R. Mechanics meets medicine. Science Translational Medicine. 5 (212), 3-6 (2013).
  19. Balakrishnan, K. R., et al. Node-pore sensing: A robust, high-dynamic range method for detecting biological species. Lab on a Chip. 13 (7), 1302-1307 (2013).
  20. Carbonaro, A., Sohn, L. L. A resistive-pulse sensor chip for multianalyte immunoassays. Lab on a Chip. 5 (10), 1155-1160 (2005).
  21. Saleh, O. A., Sohn, L. L. Direct detection of antibody-antigen binding using an on-chip artificial pore. Proceedings of the National Academy of Sciences. 100 (3), 820-824 (2003).
  22. Saleh, O. A., Sohn, L. L. An artificial nanopore for molecular sensing. Nano Letters. 3 (1), 37-38 (2003).
  23. Saleh, O. A., Sohn, L. L. Quantitative sensing of nanoscale colloids using a microchip Coulter counter. Review of Scientific Instruments. 72 (12), 4449-4451 (2001).
  24. DeBlois, R. W., Bean, C. P. Counting and sizing of submicron particles by the resistive pulse technique. Review of Scientific Instruments. 41 (7), 909-916 (1970).
  25. Li, B., et al. Evaluating sources of technical variability in the mechano-node-pore sensing pipeline and their effect on the reproducibility of single-cell mechanical phenotyping. PLoS ONE. 16 (10), 0258982 (2021).
  26. Zhang, Z. M., Chen, S., Liang, Y. Z. Baseline correction using adaptive iteratively reweighted penalized least squares. Analyst. 135 (5), 1138-1146 (2010).
  27. Alibert, C., Goud, B., Manneville, J. B. Are cancer cells really softer than normal cells. Biology of the Cell. 109 (5), 167-189 (2017).
  28. Fujiwara, I., Zweifel, M. E., Courtemanche, N., Pollard, T. D. Latrunculin A accelerates actin filament depolymerization in addition to sequestering actin monomers. Current Biology. 28 (19), 3183-3192 (2018).
  29. Saleh, O. A. . A novel resistive pulse sensor for biological measurements. , (2003).
  30. Dokukin, M. E., Guz, N. V., Sokolov, I. Quantitative study of the elastic modulus of loosely attached cells in AFM indentation experiments. Biophysical Journal. 104 (10), 2123-2131 (2013).
  31. Li, Q., Lim, C. T., Goh, J. C. H., et al. Probing the elasticity of breast cancer cells using AFM. 13th International Conference on Biomedical Engineering. IFMBE Proceedings. 23, 2122-2125 (2009).
  32. Rother, J., et al. Atomic force microscopy-based microrheology reveals significant differences in the viscoelastic response between malign and benign cell lines. Open Biology. 4 (5), 140046 (2014).
  33. Li, Q., et al. AFM indentation study of breast cancer cells. Biochemical and Biophysical Research Communications. 374 (4), 609-613 (2008).
  34. Xu, C., et al. Elasticity measurement of breast cancer cells by atomic force microscopy. Proc. SPIE 9230. Twelfth International Conference on Photonics and Imaging in Biology and Medicine. (PIBM 2014). 92300, (2014).
  35. Alcaraz, J., et al. Microrheology of human lung epithelial cells measured by atomic force microscopy. Biophysical Journal. 84 (3), 2071-2079 (2003).
  36. Li, M., Dang, D., Liu, L., Xi, N., Wang, Y. Atomic force microscopy in characterizing cell mechanics for biomedical applications: A review. IEEE Transactions on Nanobioscience. 16 (6), 523-540 (2017).
  37. Urbanska, M., et al. A comparison of microfluidic methods for high-throughput cell deformability measurements. Nature Methods. 17, 587-593 (2020).
  38. Hill, R. T., Chilkoti, A. Surface Patterning. Biomaterials Science: An Introduction to Materials: Third Edition. , 276-301 (2013).
  39. Wang, Z., Volinsky, A. A., Gallant, N. D. Crosslinking effect on polydimethylsiloxane elastic modulus measured by custom-built compression instrument. Journal of Applied Polymer Science. 131 (22), 41050 (2014).
  40. Gibson, L. J. The hierarchical structure and mechanics of plant materials. Journal of the Royal Society Interface. 9 (76), 2749-2766 (2012).
  41. Stephens, A. D., Banigan, E. J., Adam, S. A., Goldman, R. D., Marko, J. F. Chromatin and lamin a determine two different mechanical response regimes of the cell nucleus. Molecular Biology of the Cell. 28 (14), 1984-1996 (2017).
  42. Rosenbluth, M. J., Lam, W. A., Fletcher, D. A. Force microscopy of nonadherent cells: A comparison of leukemia cell deformability. Biophysical Journal. 90 (8), 2994-3003 (2006).
  43. Evers, T. M. J., Holt, L. J., Alberti, S., Mashaghi, A. Reciprocal regulation of cellular mechanics and metabolism. Nature Metabolism. 3 (4), 456-468 (2021).
  44. Balakrishnan, K. R., et al. Node-pore sensing enables label-free surface-marker profiling of single cells. Analytical Chemistry. 87 (5), 2988-2995 (2015).

Play Video

Cite This Article
Lai, A., Rex, R., Cotner, K. L., Dong, A., Lustig, M., Sohn, L. L. Mechano-Node-Pore Sensing: A Rapid, Label-Free Platform for Multi-Parameter Single-Cell Viscoelastic Measurements. J. Vis. Exp. (190), e64665, doi:10.3791/64665 (2022).

View Video