Atomísticos Mecanismos Que Regulan El Límite De Elasticidad Y Plasticidad Incipiente En Cristales

Nature. Jul, 2002  |  Pubmed ID: 12124619

Simulaciones y experimentos contactos de escala nanométrica demostraron el potencial de plasticidad incipiente--la aparición de deformación permanente--en cristales de la sonda. Estos estudios también señalan la necesidad de una comprensión de los mecanismos que regulan la nucleación de defecto en una amplia gama de campos y aplicaciones. Aquí presentamos un marco fundamental para describir la plasticidad incipiente que combina los resultados de la modelización atomística y elementos finitos, conceptos teóricos de estabilidad estructural en cepa finito y análisis experimental. Nos cuantificar dos características clave de la nucleación y posterior evolución de defectos. Un criterio de sensible a la posición basado en estabilidad elástica determina la ubicación y el carácter de defectos homogéneo nucleadas. Validamos este criterio de estabilidad en los niveles de continuo y la atomística. Proponemos entonces una interpretación detallada de la secuencia observada experimentalmente ráfagas de desplazamiento para dilucidar el papel de fuentes secundarias defecto funcionando localmente a los niveles de estrés considerablemente menores que la fuerza ideal para la nucleación homogénea. Estos resultados proporcionan una explicación autoconsistente de la respuesta de plástica elástica discontinua en las mediciones de nanoindentación y una guía para los estudios fundamentales a través de muchas disciplinas que intentan cuantificar y predecir la iniciación y primeras etapas de la plasticidad.

Predicción Del Fracaso En Vivo De Pseudoelastic Dispositivos De NiTi Bajo Ciclo Bajo, Fatiga De Gran Amplitud

Journal of Biomedical Materials Research. Part B, Applied Biomaterials. Jan, 2005  |  Pubmed ID: 15389502

Debido a las grandes tensiones reversibles alcanzables a través de la transformación de fase austenita-martensita inducida por estrés en las aleaciones de NiTi, NiTi ha sustituido el acero inoxidable en la mayoría de gran variedad de aplicaciones biomédicas tales como la ampliación del canal de la raíz. Sin embargo, la Superplasticidad de NiTi actualmente es eclipsado por la vida de fatiga corto de alambres de NiTi utilizados en este ciclo baja (200-2000 rpm), aplicación de alta amplitud (epsilon(a) > 2,5%), dando por resultado fractura in vivo o retiro prematuro de dispositivos si no reutilizables alambre de NiTi-basado. En este estudio, la falta de pseudoelastic 55,8% de peso alambre ni-ti es investigada experimentalmente, en función de parámetros experimentales que incluyen el régimen clínicamente relevante. Se consideran sistemáticamente los efectos del radio de curvatura, ángulo de curvatura, diámetro de alambre, amplitud de la tensión, frecuencia cíclica, volumen bajo presión y el calor específico del líquido medio ambiente circundante. Estos datos indican que los ciclos al fracaso n (f) de un alambre de NiTi rotatorio o por vida pueden predecirse mediante una relación de ataúd-Manson modificada que es una fuerte función de amplitud de la tensión y volumen bajo presión y una función más débil de la frecuencia y calor fluido específico. La relación cuantitativa resultante puede utilizarse para predecir la vida útil del dispositivo bajo condiciones clínicamente relevantes y reducir así la incidencia de fracaso en vivo.

Sintonización Cumplimiento De Multicapas De Polielectrolito De Nanoescala Para Modular La Adhesión Celular

Biomaterials. Dec, 2005  |  Pubmed ID: 15972236

Es bien sabido que los estímulos mecánicos inducen respuestas celulares que van desde la reorganización morfológica secreción de mineral, y que el estímulo mecánico a través de la modulación de las propiedades mecánicas del sustrato de la célula afecta la función de células in vitro e in vivo. Sin embargo, hay algunos enfoques que puede determina cuantitativamente y varió el cumplimiento mecánico de los substratos que las células se adhieren y crecen independientes de la composición química del sustrato. Generales métodos por el cual Estado mecánico puede ser cuantificado y modulada a nivel de población celular son fundamentales para entender e ingeniería de materiales que promoción y mantienen el fenotipo de la célula para aplicaciones tales como construcciones de tejido vascular. Aquí, aplicamos contacto mecánica de nanoindentación para medir el cumplimiento mecánico de multicapas de polielectrolito débil (MDI) de espesor de nanoescala y explorar los efectos de este cumplimiento ajustable para aplicaciones de sustrato de celdas. Mostramos que los módulos elásticos nominales E(s) de estos sustratos dependen directamente del pH en el cual está montados el MDI y puede variar en varios órdenes de magnitud para dado POLICATIÓN/Polyanión pares. Además, demostramos que el accesorio y la proliferación de células endoteliales microvasculares humanas (MVECs) pueden ser regulados a través de cambios independientes en la capa de polyion de cumplimiento y terminal de estos sustratos PEM. Estos datos indican que el cumplimiento mecánico de sustrato es un fuerte determinante del destino de la célula y que MDI de nanoescala grueso proporciona una valiosa herramienta para variar el ambiente mecánico externo de células independientemente de estímulos químicos.

Defecto Punto Concentraciones En Metaestables Fe-C Aleaciones

Physical Review Letters. May, 2006  |  Pubmed ID: 16712310

Especie de punto de defecto y concentraciones en metaestables Fe-C aleaciones se determinan usando teoría funcional de la densidad y una restringida libre-energía funcional. Carbono intersticiales dominan a menos que las vacantes de hierro en exceso significativo, mientras que el exceso de carbón causa vacante mucho mayor concentración. Nuestras predicciones son susceptibles de verificación experimental; proporcionan una base para racionalizar microestructuras complejas conocidos en acero endurecido y templado y por extensión otros materiales tecnológicos crearon por o sometidos a ambientes extremos.

Funcionalización Bioquímica De Sustratos Poliméricos Celular Puede Alterar El Cumplimiento Mecánico

Biomacromolecules. Jun, 2006  |  Pubmed ID: 16768424

Bioquímico funcionalización de superficies es un mecanismo cada vez más utilizado para promover o inhibir la adherencia de las células. Para promover la adhesión de células de mamífero, un enfoque común de la funcionalización es verbal de superficie de secuencias de péptidos de adherencia como Arg-Gly-Asp (RGD), un ligando de moléculas transmembrana de la integrina. Generalmente se asume que tal funcionalización no altera las propiedades mecánicas locales de la funcionalizados superficial, como es importante interpretaciones de macromolecular mecanotransducción en las células. Aquí examinamos esta suposición sistemáticamente, a través de la medición nanomecánicos del módulo elástico nominal de la películas de múltiples capas de polímero del grueso de la nanoescala, funcionalizados con RGD a través de procesamiento diferentes rutas. Encontramos que el método de funcionamiento bioquímico puede alterar significativamente el cumplimiento mecánico de materiales poliméricos sustrato como multicapas de polielectrolito débil (PEM), cada vez más utilizado para tales estudios. En particular, adsorción sumergido de reactivos intermedios funcionalización disminuye significativamente cumplimiento de la PEM considerada aquí, mientras que polímero-en-polímero sellado de estos mismos reactivos no altera cumplimiento de MDI débil. Este hallazgo apunta a la potencial alteración involuntaria de propiedades mecánicas mediante funcionalización de superficies y también sugiere métodos de funcionalización por que las propiedades químicas y mecánicas de substratos celulares pueden ser controladas independientemente.

Efectos Del Tamaño En La Rigidez De Nanohilos De Sílice

Small (Weinheim an Der Bergstrasse, Germany). Feb, 2006  |  Pubmed ID: 17193028

Asignación De Quimiomecánica De Cinética De Unión Ligando-receptor En Las Células

Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. Jun, 2007  |  Pubmed ID: 17535923

La cinética de unión entre receptores de superficie celular y extracelular biomoléculas es fundamental para toda actividad intracelular e intercelular. Modelado y predicción de las funciones celulares mediada por receptor son facilitados por la medición de las propiedades de enlace en las células enteras, idealmente indicando las localizaciones subcelulares o asociaciones citoesqueleto que pueden afectar la función de receptores encuadernados. Esta doble necesidad es particularmente aguda vis à vis ligando ingeniería clínica aplicaciones y de anticuerpos para neutralizar los procesos patológicos. Aquí, nosotros mapa receptores individuales y determinar cinética de unión de células completas por medio de fuerza funcionalizado imaging, habilitado por análisis de microscopía de sonda y espectroscopia de fuerza molecular de las células intactas con sondas mecánicas conjugado biomoléculas. Cuantifican el número, distribución y constantes de velocidad de asociación/disociación del receptor del factor de crecimiento endotelial vascular-2 con respecto a un anticuerpo monoclonal en tanto vivos y fijas células endoteliales microvasculares humanas. Este enfoque general a la proyección de imagen del receptor directo cuantifica simultáneamente tanto la cinética de Unión y la distribución no uniforme de estos receptores en relación con el citoesqueleto subyacente, proporcionando spatiotemporal visualización de dinámica de superficie celular que regulan el comportamiento mediada por receptor.

Muchos Cuerpos Potencial Punto De Defecto De Clústeres En Aleaciones De Fe-C

Physical Review Letters. May, 2007  |  Pubmed ID: 17677783

Las consecuencias de defectos cristalinos de modelado requiere muestreo eficiente interacción. Potenciales empíricos pueden identificar vías pertinentes si las configuraciones de los defectos que compiten y energética son capturadas. Aquí desarrollamos tal potencial de una aleación de concentración arbitraria punto de defecto, centrada en el cuerpo cúbico alfa-Fe sobresaturada en C. Este potencial con éxito calcula defectos energéticamente favorecidas y predice la formación energías y configuraciones de clusters de multicarbon-multivacancy que no eran alcanzables con potenciales existentes o identificaron previamente vía ab initio métodos.

¿Cómo Dura Y Delgada Pueden Ser Una Matriz Extracelular Ingeniería? Modelado Moleculares Fuerzas En La Interfase Célula-matriz

Conference Proceedings : ... Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society. IEEE Engineering in Medicine and Biology Society. Conference. 2007  |  Pubmed ID: 18003491

La función de las células del tejido puede ser modulada significativamente por los cambios en el entorno mecánico, incluyendo la rigidez de los substratos que estas células se adhieren. Para el ingeniero superficies que mantienen o inducen las funciones celulares, es importante entender la fuerza, longitud y plazos que receptores de superficie celular sonda ambiente mecánico local. Aquí mostramos cómo simplificado continuo y simulación atomística de las fuerzas de nanoescala entre receptores de superficie celular y matriz extracelular moléculas ayudar a define las características de los materiales diseñados para recapitular en vivo ambiente mecánico para aplicaciones de ingeniería de tejidos de la célula.

Extender El Modelo De Bell: Cómo Altera La Rigidez Del Transductor De Fuerza Mide Fuerzas Desvinculación Y La Cinética De Complejos Moleculares

Biophysical Journal. Apr, 2008  |  Pubmed ID: 18178658

Forzado desvinculación de macromoléculas complementarias tales como los complejos ligando-receptor pueden revelar detalles cinéticos y energéticos que regulan los procesos fisiológicos que van desde la adhesión celular a metabolismo de la droga. Aunque experimentos nivel molecular han permitido el muestreo de eventos de disociación complejo ligando-receptor individual, las disparidades en la fuerza desvinculación medida F(R) entre estos métodos conducen a variación marcada en inferidos Unión energética y cinética en equilibrio. Estas discrepancias se documentan para incluso el par de ubicuo ligando-receptor, biotina-estreptavidina. Investigamos esas disparidades y había examinado a nivel atómico desvinculación trayectorias mediante simulaciones de dinámica molecular dirigido, así como a través de experimentos de espectroscopia molecular fuerza en biotina-estreptavidina. Además de la tarifa de carga conocida dependencia de F(R) predicho por modelo de Bell, encontramos que experimentalmente accesibles parámetros tales como la rigidez efectiva de la k de transductor de fuerza pueden perturbar significativamente el paisaje de la energía y la fuerza aparente desvinculación del complejo para transductores de fuerza suficientemente rígido. Además, al menos 20% variación en la desvinculación de la fuerza puede ser atribuida al minutos diferencias en las posiciones atómicas iniciales entre complejos enérgio y estructuralmente comparables. Para transductores de fuerza típicos de experimentos de espectroscopia molecular fuerza y simulación atomística, esta perturbación de la barrera de energía resulta en parámetros energéticos y cinéticos extrapolados del complejo que dependen fuertemente de k. Presentamos un modelo que incluye explícitamente el efecto del k en aparente fuerza desvinculación del complejo ligando-receptor y demostrar que esta corrección permite la predicción de la desvinculación de distancias y tarifas de disociación que están desconectados de la rigidez de los enlazadores moleculares reales o simuladas.

Rigidez Mecánica Del Sustrato Puede Regular La Adherencia De Bacterias Viables

Biomacromolecules. Jun, 2008  |  Pubmed ID: 18452330

Los mecanismos de competencia que regulan la adhesión de bacterias a las superficies y la formación de biofilm posterior todavía no están claros, aunque casi todos los estudios se han centrado en el papel de las propiedades físicas y químicas de la superficie del material. Dado los onerosos costos monetarios y de salud de colonización de dispositivos médicos y de infecciones nosocomiales debido a las bacterias, hay un gran interés en la comprensión de las propiedades de los materiales que pueden limitar la viabilidad y la adherencia bacteriana. Aquí empleamos polielectrolito débil (PEM) finas películas multicapas compuesto por poly(allylamine) clorhidrato (PAH) y poly(acrylic acid) (PAA), montado sobre una variedad de condiciones, para explorar las características físico-químicas y mecánicas de superficies materiales control de adherencia de las bacterias del estafilococo epidermidis y crecimiento posterior de la Colonia. Aunque es cada vez más apreciada que las células eucariotas poseen estructuras subcelulares y biomolecular vías para detectar y responder a entornos locales quimiomecánica, mucho menos se conoce mechanoselective adherencia de procariotas como las bacterias. Encontramos esa adhesión de viables correlativos de S. epidermidis positivamente con la rigidez de estos sustratos poliméricos, independientemente de la aspereza, la energía de interacción y densidad de la carga de estos materiales. Tendencias similares cuantitativamente observaron salvaje-tipo y actina analógica mutante Escherichia coli sugiere que estos resultados no se limitan a sólo cepas bacterianas específicas, formas o tipos de la célula envolvente. Estos resultados indican la plausibilidad de los mecanismos de adhesión mechanoselective en procariotas y sugieren que la rigidez mecánica de los materiales de sustrato representa un parámetro adicional que puede regular adhesión de y la posterior colonización de bacterias viables.

Sondeo De Propiedades Mecánicas De Geles Completamente Hidratados Y Tejidos Biológicos

Journal of Biomechanics. Nov, 2008  |  Pubmed ID: 18922534

Un reto desde hace mucho tiempo en la caracterización mecánica precisa de los tejidos biológicos y de ingeniería es mantenimiento de hidratación muestra estable tanto resolución de señal alta del instrumento. Aquí, describimos la modificación de un penetrador instrumentada para acomodar nanomecánicos caracterización de tejidos biológicos y sintéticos en medio líquido y demostrar la adquisición precisa de datos de fuerza-desplazamiento que pueden ser utilizados para extraer viscoelastoplastic propiedades de geles hidratados y tejidos. Demostramos la validez de este enfoque a través de análisis elastoplásticos relativamente rígida, resistente al agua, materiales de módulos elásticos E > 1000 kPa (vidrio de borosilicato y polipropileno) y luego considerar la viscoelástica respuesta y representante propiedades mecánicas del polímero sintético compatible con hidrogeles (Hidrogeles basados en poliacrilamida de diferentes mol %-bis crosslinker) y tejidos biológicos (piel de cerdo y el hígado) e < 500 kPa. Respuestas de indentación obtienen hystereses de carga/descarga y fluencia contacto carga fueron altamente repetibles, y fueron la E inferido de acuerdo con los datos macroscópicos disponibles para todas las muestras. Como se esperaba, mayor reticulación química de poliacrilamida aumentaron tiesura (E40 kPa) y disminuyó el cumplimiento del arrastramiento. E hígado de cerdo (760 kPa) y piel (222 kPa) también dentro de la gama de medidas macroscópicas informaron un subconjunto limitado de especies y las enfermedades de los Estados. Estos datos demuestran que indentación instrumentada de muestras totalmente sumergidas puede aplicarse confiablemente para materiales que abarcan varios órdenes de magnitud en la rigidez (E = kPa-GPa). Estas capacidades son particularmente importantes para el diseño de materiales y caracterización de macromoléculas, células, tejidos explantados y matrices extracelulares sintéticas en función de la posición espacial, grado de hidratación, o tiempos de reacción hidrolítica/enzimática/corrosión.

Influencia De Grueso Finito Y Rigidez En Deformación Inducida Por Adherencia Celular De Sustrato Obediente

Physical Review. E, Statistical, Nonlinear, and Soft Matter Physics. Oct, 2008  |  Pubmed ID: 18999471

Capas delgadas, mecánicamente compatible con comúnmente sirven como sustrato para las células adherentes en estudios de Biología y Biofísica celular, aplicaciones de ingeniería biológicas y el diseño de aparatos biomédicos. La deformación de tal una capa en la interfase célula-sustrato define el vínculo entre tracción celular, rigidez del sustrato y los mecanismos de retroalimentación quimiomecánica responsables de mechanosensitivity celular. Aquí aplicamos la teoría de la elasticidad para investigar cómo esta deformación es afectada por el grueso finito de tal un sustrato de la célula. El modelo idealiza un sitio de adhesión celular (por ejemplo, una adherencia focal) como un área circular de tracción tangencial uniforme y compara la deformación de un material semiinfinito obediente a la de una capa del mismo material apoyado por una base rígida. Dos parámetros son identificados y considerados: Centro de desplazamiento (como una medida de desplazamiento del sitio de adhesión) y gradiente de tensión normal (como una medida de la distorsión del sitio de adhesión). La atenuación de estos parámetros proporciona dos medidas para la influencia de un espesor de recubrimiento finito y base rígida subyacente en deformación mediada por células del sustrato obediente. Un término adimensional en las soluciones resultantes conecta el espesor de la capa con el tamaño característico de los sitios de adhesión. Esta relación y cálculos del espesor mínimo en el cual la base rígida es prácticamente indetectable por una célula adherente, son compatibles con la literatura experimental existente y nuestras observaciones del área proyectado de fibroblastos se adhirieron a las capas de hidrogel de poliacrilamida con varios gruesos encima de vidrio relativamente rígido. Así, el modelo proporciona una herramienta para la estimación de la rigidez efectiva captada por una célula unida a una capa compatible con. También identificamos y considerar las conceptualizaciones de espesor crítico o mínimo espesor adecuado para una aplicación, que dependen tanto el marco de referencia y el comportamiento de la célula de interés. El uso apropiado de diversas definiciones resuelve la disparidad de valores reportados en la literatura. Finalmente, la distinción entre el desplazamiento del sitio de adhesión y distorsión en este modelo puede ser útil en el diseño de sustrato para dilucidar los mecanismos de control de mechanosensing celular.

Modelado Y Simulación De Chemomechanics En La Interfase Célula-matriz

Cell Adhesion & Migration. Apr-May, 2008  |  Pubmed ID: 19262102

Quimiomecánica características de los materiales extracelulares con que interactúan las células pueden tener un profundo impacto en la adhesión celular y la migración. Para entender y modulan estos complejos procesos multiescala, una comprensión detallada de la retroalimentación entre una célula y el microambiente adyacente es crucial. Aquí, utilizamos modelado computacional y simulación para examinar la interacción célula-matriz en ambos las lengthscales moleculares y continuo. Usando dirigido dinámica molecular, consideramos cómo extracelular rigidez de la matriz (ECM) y pH extracelular influyen en la interacción entre los receptores de adhesión de superficie celular y matriz extracelular ligandos y predecir posibles consecuencias para la formación de adherencias focales y disolución. Utilizando simulaciones de elementos finitos nivel continuo y métodos analíticos a la deformación inducida por la célula de ECM de modelo como una función de ECM rigidez y espesor, consideramos las implicaciones hacia el diseño de substratos sintéticos para experimentos de biología celular que pretende separar las señales químicas y mecánicas.

Caracterización Distribuciones De Acontecimiento Raro Propiedad Vía Replicarán Simulaciones De Dinámica Molecular De Proteínas

Journal of Molecular Modeling. Nov, 2009  |  Pubmed ID: 19418077

Como aumentan recursos computacionales, simulaciones de dinámica molecular de biomoléculas se están convirtiendo en un complemento cada vez más informativo para estudios experimentales. En particular, ha ahora convertido en factible utilizar múltiples configuraciones moleculares iniciales para generar un conjunto de replicar simulaciones del funcionamiento de producción que permite la caracterización más completa de eventos raros como ligando-receptor desvinculación. Sin embargo, actualmente no hay directrices explícitas para seleccionar un conjunto de configuraciones iniciales para simulaciones de replicadas. Aquí, utilizamos el análisis de agrupamiento y simulaciones de dinámica molecular dirigido para demostrar que los cambios de configuración accesibles en simulaciones de dinámica molecular de biomoléculas no necesariamente correlaciona con observó raro evento propiedades. Esto informa selección de un conjunto representativo de configuraciones iniciales. También empleamos el análisis estadístico para identificar el número mínimo de replicadas simulaciones debe suficientemente muestra la distribución de la característica de una determinado biomolecular. Juntos, estos resultados sugieren un procedimiento general para generar un conjunto de simulaciones replicadas que maximizará la caracterización precisa de distribuciones de la propiedad de evento raro en biomoléculas.

Control Químicas Oscilaciones En Geles De Belousov-Zhabotinsky Heterogéneos Por Tensiones Mecánicas

Physical Review. E, Statistical, Nonlinear, and Soft Matter Physics. Apr, 2009  |  Pubmed ID: 19518319

Realizamos estudios teóricos y computacionales para determinar el efecto de una presión mecánica aplicada sobre el comportamiento dinámico de geles de polímero heterogéneos que experimenta la reacción Belousov-Zhabotinsky (BZ) oscilatoria. En estos geles espacial heterogéneos, el catalizador de la reacción se localiza en parches específicos dentro de la red del polímero y la reacción BZ sólo ocurre dentro de estos parches que contienen catalizador, que nos referimos como parches de BZ. Nos focalizamos en un modelo para un sistema unidimensional y además supone que la reacción BZ no afectó el grado de inflamación en el gel. Para geles de tener uno o dos parches de BZ, encontramos que una tensión de tracción o compresión podría inducir las transiciones entre la oscilatoria y nonoscillatory, los regímenes de estado estacionario del sistema. Para ciertos valores del parámetro estequiométrica BZ f, estas transiciones podrían exhibir una histéresis. En sistemas con dos parches BZ de oscilante, podría causar una tensión aplicada una conmutación entre la sincronización en fase y fuera de fase de las oscilaciones. La capacidad de controllably alteran el comportamiento dinámico de geles de BZ a través de deformaciones mecánicas abre la posibilidad de utilizar estos materiales en el diseño de los sensores de quimio-mecánica.

Electroquímicamente Controlada Propiedades Hinchazón Y Mecánicas De Nanocompuestos De Un Polímero

ACS Nano. Aug, 2009  |  Pubmed ID: 19624148

Presentamos a la Asamblea de la capa por capa de un electroactivos poliméricos nanocompuestos capa fina que contiene los catiónico poly(ethyleneimine) lineal (LPEI) y 68 vol % aniónico Azul Prusia (PB) nanopartículas, que permiten la electroquímicas controlan de espesores de película y propiedades mecánicas. Reducción electroquímica de la PB duplica la carga negativa en las partículas, causando un flujo de agua e iones de la solución para mantener la electroneutrality en la película; concomitante hinchazón y mayor cumplimiento elástico del resultado de la película. Reversible hinchazón sobre la reducción es del orden de 2-10%, según lo medido por elipsometría espectroscópica y microscopía de fuerza atómica electroquímico. Son cambios reversibles en el módulo elástico de los jóvenes de la película compuesto hidratado sobre reducción del orden del 50% (de 3.40 a 1.75 GPa) medida con nanoindentación in situ y un aumento cualitativo en contribuciones viscosos a la disipación de la energía sobre redox se indica mediante la Microbalanza de cristal de cuarzo electroquímico. Estímulos electroquímicos mantienen un ambiente de funcionamiento suave y pueden ser aplicados rápidamente reversible y localmente. Mantenemos que electroquímico control sobre el comportamiento de hinchazón y mecánico de nanocompuestos poliméricos podría tener importantes implicaciones para recubrimientos sensibles de dispositivos de nanoescala, incluyendo superficies mecánicamente regulables para modular el comportamiento de las células adherentes.

Interacciones De Hidrógeno-vacante En Aleaciones De Fe-C

Physical Review Letters. Aug, 2009  |  Pubmed ID: 19792737

Energética y concentraciones de hidrógeno que contienen punto defecto racimos (PDC) en aleaciones de Fe-C se calculan y arrojadas a un esquema de dominación PDC. Debido a los efectos de la fuerte unión de vacantes de hierro en la estabilidad de los clusters, acumulación de hidrógeno requiere las concentraciones de hidrógeno y vacancia totales comparables. Como resultado de la interacción entre procesos de encuadernación atractiva y repulsiva, poblaciones de PDC en Fe-C-H separar con eficacia en los sistemas binarios C-Fe y Fe-H. Esto da lugar a poblaciones de PDC importante vacante-hidrógeno incluso para concentraciones de bajo hidrógeno total.

Un Modelo Molecular Realista De Hidratos Del Cemento

Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. Sep, 2009  |  Pubmed ID: 19805265

A pesar de décadas de estudios de hidrato de silicato de calcio (C-S-H), la fase de carpeta estructuralmente complejas de hormigón, la interacción entre la composición química y densidad permanece esencialmente inexplorada. Estas características de C-S-H definir y modulan las propiedades físicas y mecánicas de esta "piedra líquida" fase de gel. Con la reciente determinación del calcio/silicio (C/S = 1.7) cociente y la densidad de la partícula de C-S-H (g/cm(3)) 2,6 por medidas de dispersión de neutrones, es urgente nuevo el desafío de explicar estas propiedades esenciales. Aquí proponemos un modelo molecular de C-S-H basado en un enfoque bottom-up simulación atomística que considera sólo la especificidad química del sistema como la principal restricción. Permitiéndole realizar cadenas de sílice corto distribuidas como monómeros, dímeros y pentámeros, este arquetipo de C-S-H de una descripción molecular de las unidades de CaO, SiO2 y H2O interacción proporciona valores no sólo realistas de la relación C/S y la densidad computado por gran simulación Monte Carlo canónica de adsorción de agua a 300 K. El modelo, con una composición química de (CaO)(1.65)(SiO2)(H2O)(1.75), también predice otras características estructurales esenciales y fundamentales propiedades físicas susceptibles de validación experimental, que sugieren que la estructura del gel C-S-H incluye orden de corto alcance como el cristal y características cristalinas de la tobermorita mineral. Además, sonda la rigidez mecánica, fuerza e hidrolítica cortante respuesta de nuestro modelo molecular, en comparación con el medido experimentalmente propiedades de C-S-h Los últimos resultados ilustran la posibilidad de tratar de cemento en grietas y en igualdad de condiciones con los metales y la cerámica en la aplicación actual de modelos basado en mecanismos y Simulación multiescala a la deformación inelástica de estudio.

La Modulación De Fenotipo De Hepatocitos in Vitro Via Optimización De Multicapas De Polielectrolitos Quimio-

Biomaterials. Feb, 2009  |  Pubmed ID: 19046762

Cada vez se apreciará que puesto que las funciones de células y tejidos están regulados por estímulos quimio, un control preciso sobre tales estímulos mejorará la funcionalidad de los modelos de tejidos. Sin embargo, debido a la dificultad inherente en la disociación estas señales como se presenta por materiales extracelulares, pocos estudios han explorado la modulación independiente de los estímulos bioquímicos y mecánicos hacia la manipulación de sostenidos procesos celulares. En este sentido, demuestran que tanto la adaptación mecánica y la presentación ligando de multicapas de polielectrolitos sintéticos, débiles (PEM) se puede ajustar de forma independiente para influir en la adhesión y específicas del hígado, las funciones de hepatocitos primarios de rata más extendida en el cultivo in vitro (dos semanas). Estos PEM sintéticos exhiben elasticidad E módulos que van a 200 kPa <E<142MPa, as much as one thousand-fold more compliant than tissue-culture polystyrene (E approximately 2.5GPa). The most compliant of these PEM substrata promoted hepatocyte adhesion and spheroidal morphology. Subsequent modification of PEMs with type I collagen and the proteoglycan decorin did not alter substrata compliance, but enhanced the retention of spheroids on surfaces and stabilized hepatic functions (albumin and urea secretion, CYP450 detoxification activity). Decorin exhibited unique compliance-mediated effects on hepatic functions, down-regulating the hepatocyte phenotype when presented on highly compliant substrata while up-regulating hepatocyte functions when presented on increasingly stiffer substrata. These results show that phenotypic functions of liver models can be modulated by leveraging synthetic polymers to study and optimize the interplay of biochemical and mechanical cues at the cell-material interface. More broadly, these results suggest an enabling approach for the systematic design of functional tissue models applied to drug screening, cell-based therapies and fundamental studies in development, physiology and disease.

Detener El Flujo De Litografía Para La Producción De La Evolución De Forma-partículas De Microgel Degradables

Journal of the American Chemical Society. Apr, 2009  |  Pubmed ID: 19215127

Partículas de microgel capaces de degradación granel se han sintetizado a partir de una solución de copolímero de tres bloques diacrylated compuesto de poli (etileno glicol) y poli (ácido láctico) en un dispositivo de microfluidos utilizando parada del flujo de litografía (SFL). Se ha demostrado previamente que SFL se puede utilizar para fabricar partículas con un control preciso sobre el tamaño de partícula y forma. En este sentido, se han fabricado las partículas de hidrogel de diferentes tamaños y formas y se examinó su pérdida de masa y el comportamiento de la inflamación histológica y mecánicamente. Nos informan de que estas características, así como el comportamiento de la degradación de las partículas de hidrogel puede ser adaptado con SFL. Al reducir la dosis UV aplicada durante la fabricación, las partículas de hidrogel se puede hacer que exhiben una desviación distinta de los perfiles de erosión clásicos de granel de degradación hidrogeles. A dosis más altas de UV, una saturación en densidad de reticulación se produce a granel y degrada el comportamiento observado. Finalmente, se sintetizó multifuncionales partículas compuestas, proporcionando características únicas que no se encuentran en hidrogeles homogéneos.

Motilidad De Células Madre Derivadas De La Médula En 3D Andamio Sintético Se Rige Por Geometría Junto Con Adhesividad Y Rigidez

Biotechnology and Bioengineering. Dec, 2010  |  Pubmed ID: 21191996

Diseño de andamios 3D que puede facilitar la adecuada supervivencia, proliferación y diferenciación de células progenitoras es un desafío para aplicaciones clínicas con defectos grandes del tejido conectivo. Migración de la célula dentro de estos andamios es un proceso crítico que rigen la integración del tejido. Aquí examinamos efectos de diámetro de poro de andamio, en concierto con la rigidez de la matriz y adhesividad, como parámetros regulables independientemente que rigen la motilidad de células madre derivadas de la médula. Adoptamos un "ópalo inverso" transformación técnica para crear andamios sintéticos por reticulación poly(ethylene glycol) en diferentes densidades (control módulos elástico de la matriz o rigidez) y pequeñas dosis de un monómero de heterobifunctional (control de adhesividad de la matriz) alrededor de granos de plantillas de radios diferentes. Como el diámetro de poro se varió de 7 a 17 µm (es decir, de significativamente menor que el diámetro de la célula esférica a aproximadamente el diámetro de la célula), mostraba un profundo efecto sobre la migración de estas células, incluyendo el grado en que la movilidad era sensible a los cambios en la rigidez de la matriz y adhesividad. Sorprendentemente, se observó la probabilidad más alta para el movimiento de la célula sustantivas a través de los poros de un diámetro de poro intermedio, más que el diámetro de poro más grande, que supera el diámetro de la célula. Las relaciones entre la velocidad de migración, desplazamiento y la longitud total de la ruta se encontraron que dependen fuertemente de diámetro de poro. Atribuimos esta dependencia a la convolución de diámetro de poro y el diámetro de la cámara vacío, produciendo ambientes geométricas experimentadas por las células dentro de. Biotechnol. Bioeng. © 2011 Wiley periódicos, Inc.

Pericyte Actomyosin Mediada Por La Contracción En La Interfase Material Celular Puede Modular El Nicho Microvascular

Journal of Physics. Condensed Matter : an Institute of Physics Journal. May, 2010  |  Pubmed ID: 21386441

Pericitos rodean físicamente el endotelio capilar, contactar y comunicarse con las células endoteliales vasculares asociadas mediante contactos célula-célula y célula-matriz. Interacciones Pericyte-endotelial de la célula por lo tanto tienen el potencial para modular el crecimiento y la función de la microvascularización. Aquí contamos con el hallazgo experimental que pericitos pueden hebilla una membrana independiente subyacente mediante contracción mediada por actina. Pericitos fueron cultivadas en substratos de silicona deformable, y las arrugas generadas por pericyte fueron reflejadas por ambos microscopía de fuerza atómica y óptica (AFM). La rigidez local de dominios subcelulares cerca y lejos de estas arrugas fue investigada usando nanoindentación AFM-habilitado para cuantificar los módulos elásticos eficaces. Sustrato pandeo contracción se cuantificó por el cambio normalizado en longitud de regiones inicialmente planas de los substratos (correspondiente a la longitud del contorno de la arruga), y se utilizó un modelo para relacionarse con las energías de la cepa local pericyte fuerzas contráctiles. La naturaleza de pericyte-genera las arrugas y la transducción de la fuerza generada por la proteína contráctil fue explorada por la adición de inhibidores de citoesqueleto farmacológicas que afectaron las fuerzas contráctiles y los módulos elásticos eficaces de pericyte dominios. Actinia-mediada fuerzas son suficientes para pericitos ejercer un promedio de pandeo contracción del 38% en el sustrato elastomérico empleado en estos estudios in vitro. Fuerzas contráctiles mediada por actomyosin también actúan en vivo en el medio ambiente obediente de la microvascularización, incluyendo la membrana basal y otras células. Sustrato Pericyte-genera deformación puede así servir como un estímulo mecánico directo a las células endoteliales vasculares adyacentes y potencialmente alterar la rigidez mecánica eficaz de matrices extracelulares elásticos no lineales, modular las interacciones pericyte-endotelial de la célula que influyen directamente en la angiogénesis tanto fisiológica y patológica.

Predicción De Interacciones De Nanofibras De Polímeros Mediante Simulaciones Moleculares

ACS Applied Materials & Interfaces. Apr, 2010  |  Pubmed ID: 20384291

Propiedades físicas y funcionales de textiles no tejidos y otros materiales fiberlike dependen fuertemente en el número y tipo de interacciones de fibra-fibra. Por fibras poliméricas de nanoescala en particular, estas interacciones se rigen por las superficies de los contactos entre las fibras. Contamos con dos simulaciones de dinámica molecular (MD) a una temperatura inferior a la temperatura de transición vítrea calcular del bulto de polímero y minimización de estática (MS) o energía molecular, para estudiar las interacciones entre entre las fibras poliméricas prototípicas de 4,6 nm de diámetro, compuesto por múltiples cadenas macromoleculares de 100 átomos de carbono por cadena (C100). Nuestras simulaciones muestran que las fibras alineación paralelamente y dentro de 9 nm de uno con el otro experimenta una significativa fuerza de atracción. Estas fibras tienden hacia la fusión en una escala de tiempo muy corto, incluso por debajo de calcular. Por el contrario, nuestros cálculos MS sugieren una interacción entre que las transiciones de un atractivo a una fuerza repulsiva a una distancia de separación de 6 nm. Los resultados de cualquier enfoque pueden utilizarse para obtener a una relación cuantitativa, forma cerrada, describiendo las energías de interacción de fibra-fibra U(s). Sin embargo, la forma predicha de interacción es diferente para los dos enfoques y puede ser entendida en términos de diferencias en el grado de movilidad molecular dentro y entre las fibras para estas perspectivas de modelado diferentes. Los resultados de estos cálculos de escala molecular de U(s) se utilizan para interpretar observaciones experimentales para tapetes de nanofibras de polímeros electrospun. Estos resultados destacan el papel de la temperatura y cinéticamente accesibles configuraciones moleculares en la predicción de interacciones interfaz dominado en superficies de fibra de polímero y pronto otros experimentos y simulaciones para confirmar estos efectos en las propiedades de esteras no tejidos compuesto por tales fibras de nanoescala.

Control De Calpain Talin-dependientes Y De Rigidez Celular Y La Contractilidad Pericyte Microvascular

Microvascular Research. Dec, 2010  |  Pubmed ID: 20709086

Pericitos rodean las células endoteliales capilares y ejercen fuerzas contráctiles, modulación de tono microvascular y crecimiento endotelial. Describimos previamente el fenotipo contráctil pericyte para ser Rho GTPasa y α-suave del músculo actina (αSMA)-dependiente. Sin embargo, mecanismos median cambios en la forma de adhesión-dependiente y transducción de la fuerza contráctil siguen siendo en gran parte contradictorios. Ahora nos informan que la proteasa neutral de la cisteína, calpain, modula pericyte celular y la contractilidad rigidez vía talin, un enlace de integrina y proteína asociaba F-actina. La proyección de imagen digital y análisis cuantitativo de las células vivas revelan importantes perturbaciones en la transducción de la fuerza contráctil detectada por deformación del sustrato de silicona, así como perturbaciones de rigidez mecánica en subdominios contráctiles celulares cuantificado mediante microscopio de fuerza atómica (AFM)-habilitado nanoindentación. Pericitos overexpressing talin GFP-etiquetado Mostrar significativamente mejorado contractilidad (~ doble), que se mitiga cuando se expresan talin mutante resistente de calpain-escote L432G o vinculin. Por otra parte, el inhibidor de penetración celular, calpain específico denominado CALPASTAT invierte talin mejorado, pero no Rho GTP-dependiente, la contractilidad. Curiosamente, nuestro análisis reveló CALPASTAT, pero no su mutante inactivo, altera las deformaciones del sustrato basadas en células contráctiles aumentando la rigidez mecánica de regiones contráctiles subcelulares de estos pericitos. En conjunto, nuestros resultados revelan que escote calpain dependiente de talin modula dinámica contráctil celular, que puede resultar fundamental para controlar la función capilar normal o microvascular Fisiopatología pericitos.

Combinatoria Para El Desarrollo De Biomateriales Para El Crecimiento Clonal De Células Madre Pluripotentes Humanos

Nature Materials. Sep, 2010  |  Pubmed ID: 20729850

Tanto las células madre de embriones humanos y células madre pluripotentes inducidas pueden auto-renovarse indefinidamente en cultivo, sin embargo, los métodos actuales para crecer clonal que son ineficientes y poco definido para la manipulación genética con fines terapéuticos. Aquí se desarrolla la primera constitución química definida, la Xenofobia y libre, de alimentación libres de sustratos sintéticos para apoyar la sólida auto-renovación de totalmente disociados madre de embriones humanos y células madre pluripotentes inducidas. Propiedades de los materiales, incluyendo humectabilidad, topografía de la superficie, la química de superficies y el módulo elástico de la sangría de todos los sustratos poliméricos fueron cuantificados usando métodos de alto rendimiento para desarrollar estructura-función de las relaciones entre las propiedades del material y el rendimiento biológico. Estos análisis muestran que óptimas humanos sustratos de células madre embrionarias se generan a partir de monómeros con contenido de acrilato de alto, tienen una humectabilidad moderado y emplear la integrina alfa (v) beta (3) y alfa (v) compromiso beta (5) con vitronectina adsorbido para promover colonia formación. La metodología empleada estructura-función en este documento proporciona un marco general para el desarrollo combinatoria de sustratos sintéticos para el cultivo de células madre.

Predicción De Dislocación Subir Y Fluencia De Detalles Atomísticas Explícitos

Physical Review Letters. Aug, 2010  |  Pubmed ID: 20868174

Aquí divulgamos simulaciones Monte Carlo cinéticos de la subida de la dislocación en hierro cúbico fuertemente deformado, centrada en el cuerpo, que comprende una sobresaturación de vacantes. Este enfoque explícitamente incorpora el efecto de interacción no lineal vacante-dislocación en barreras de migración vacante determinado de cálculos atomísticos y permite observaciones de difusividad y subida sobre escalas de tiempo y temperatura relevante para fluencia de energía-ley. Al capturar la física microscópica subyacente, los exponentes de tensión calculada para fluencia estacionaria tarifas acuerdan cuantitativamente con la distancia medida experimentalmente y cualitativamente con la dependencia de la tensión de fluencia energías de activación.

Aumento De Postswelling Potencial De Sellador Quirúrgico De Hidrogeles Adhesivos

Journal of Biomedical Materials Research. Part A. Dec, 2010  |  Pubmed ID: 20878989

Dos componentes hidrogeles forman con polietilenglicol estrellas amina y polímeros de aldehído dextrano lineal (PEG: dextrano) son prometedores como selladores quirúrgicos de tejidos específicos. Sin embargo, hay una pérdida significativa de la fuerza de la adherencia a los tejidos blandos tras PEG: dextrano, hinchazón, que puede limitar la capacidad material appose tejidos desarticulados y evitar fugas de los sitios quirúrgicos. Covalente incorporamos el modificada del aminoácido L-3, 4-dihidroxifenilalanina (l-dopa) en PEG: dextrano para mejorar el rendimiento postswelling de sellador. L-dopa es un componente esencial de las placas adhesivas animales marinos y ha sido utilizada para conferir mojada adherencia de materiales sintéticos. Como su cohesión PEG: dextrano y adherencia son mediadas por las interacciones de aldehído-Amina, lado de la l-dopa-grupos hacen un modulador de la potente red con potencial de afectar varias propiedades de los materiales. Tras el 1-h inmersión en medios acuosos, PEG: dextrano dopado con aldehído de L-DOPA/M de 3 mM en promedio hinchado 50,3% menos, tenía 287.4% mayor rigidez, y tuvo mayor fuerza de adherencia funcional 53,6% en comparación con el hidrogel aseado. Aumentó las concentraciones de l-dopa hasta a aldehído de L-DOPA/M 11 mM igualmente reducido hinchazón y mitigar la pérdida de la propiedad con hidratación, pero sacrificar fuerza de adherencia inicial funcional, módulo material y biocompatibilidad. Tomados en conjunto, estos datos apoyan a medida l-dopa verbal como un enfoque prometedor para mejorar el rendimiento clínico de los selladores de PEG: dextrano.

El Péptido Antiangiogénico, 6, ATA Insulin-like Growth Factor-1 Receptor En Bucle

The Journal of Biological Chemistry. Dec, 2010  |  Pubmed ID: 20940305

Inhibidores de metaloproteinasas (MPsIT), los inhibidores endógenos de metaloproteinasas de la matriz, de tejido han demostrado poseer funciones biológicas que dependen de su capacidad de inhibir las metaloproteinasas de la matriz. Previamente han demostrado que el dominio c-terminal de TIMP-2 y, en particular, lazo 6 inhiben la proliferación de células endoteliales capilares y angiogénesis, tanto in vitro como in vivo. Para aclarar el mecanismo por el cual lazo 6 inhibe la angiogénesis, intentamos determinar si sus efectos biológicos son el resultado de una interacción de proteínas conocida de TIMP-2 o de un evento mediada por receptor. En este estudio, identificamos insulin-like growth factor-1 receptor como socio de la Unión de bucle 6/TIMP-2 y caracterizar esta interacción en la superficie de la célula endotelial y las consecuencias de esta interacción sobre la señalización del receptor aguas abajo.

Mecánica De Células Madre Mesenquimales De La Adjunta Al Estado Suspendido

Biophysical Journal. Oct, 2010  |  Pubmed ID: 20959088

Las células madre mesenquimales humanas (hMSCs) son células terapéuticamente útiles que típicamente se expanden in vitro sobre sustratos rígidos antes de reimplantación. Aquí exploramos MSC mecánica y cambios estructurales a través atómica fuerza microscopia electrónica y óptica que se extiende durante pases extendidos, y demostramos que organización del citoesqueleto y rigidez mecánica de las poblaciones de MSC adjuntas son fuertemente moduladas sobre > 15 población doblajes in vitro. Redes del citoesqueleto de actina presentan engrosamiento significativo, operadora con disminución promedio cumplimiento mecánico y potencial de la diferenciación de estas células, aunque la expresión de marcadores moleculares de superficies no disminuya significativamente. Estos cambios mecánicos no se observan en el estado suspendido, lo que indica que los cambios se manifiestan como alteraciones de estrés fibra arreglo en lugar de arreglo del citoesqueleto cortical. Además, estiramiento óptico es capaz de investigar una transición estructural previamente no cuantificada: remodelación-inducida de más de decenas de minutos después de que se suspenden las células adherentes de refuerzo. Finalmente, encontramos que ópticamente se extendía hMSCs exhiben la reología de la ley de potencia durante la carga y la recuperación; Esta evidencia parece ser el primero de una técnica de medición biofísicos no impliquen contacto celular-sonda o celular-sustrato. Juntos, estas evaluaciones cuantitativas de MSCs adjuntos y suspendidos definen los extremos del medio extracelular al sondeo mecanismos intracelulares que contribuyen a la respuesta mecánica de la célula.

Fotoelectroquímicas Complejos Para La Conversión De Energía Solar Que Regeneran Químicamente Y Autónomamente

Nature Chemistry. Nov, 2010  |  Pubmed ID: 20966948

Naturalmente sistemas fotosintéticos que ocurre utilizan elaboradas vías de reparación para limitar el impacto de foto-daño. Aquí, demostramos un complejo formado por dos proteínas recombinantes, fosfolípidos y un nanotubo de carbono que imita este proceso. Los componentes que se ensamblarán en una configuración en la que una matriz de bicapas lipídicas agregados en la superficie de los nanotubos de carbono, creando una plataforma para el accesorio de luz-convertir las proteínas. El sistema se puede desmontar con la adición de un surfactante y volver a montar sobre su retiro durante un número indefinido de ciclos. La Asamblea es termodinámicamente metaestable y puede solamente transición reversible si la tasa de eliminación de surfactante excede un valor de umbral. Sólo en el estado montado los complejos exhiben actividad fotoelectroquímicos. Demostramos un ciclo de regeneración que utiliza surfactante para cambiar entre Estados montados y desmontados, dando por resultado una photoconversion mayor eficiencia de más del 300% más de 168 horas y una prórroga indefinida de la vida útil del sistema.

Formación Controlada Autocrina Y Función Del Tejido-como Los Agregados Por Los Hepatocitos Primarios En Arreglos De Discos De Hidrogel Micropatterned

Tissue Engineering. Part A. Apr, 2011  |  Pubmed ID: 21121876

El hígado lleva a cabo una variedad de funciones esenciales regulada en parte por autocrina de señalización, incluyendo factores de crecimiento de hepatocito-producido y matriz extracelular (MEC). Las concentraciones locales de factores autocrina se rigen por un equilibrio entre Unión mediada por receptor en la superficie celular y difusión en la matriz local y así deben ser influenciado por la dimensionalidad del medio de cultivo celular. Para investigar el papel del factor de crecimiento y ECM-modulada autocrina de señalización en el mantenimiento apropiado hepatocitos primarios supervivencia, funciones metabólicas y polaridad, creamos las culturas tridimensionales de la geometría definida utilizando micropatterned semisintético polietilenglicol-fibrinógeno hidrogeles para proporcionar una plataforma de material mecánicamente obediente, v: que podía ser modificada por factores secretados por la célula. Encontramos que en ausencia de factores de crecimiento de péptido exógeno o ECM, hepatocitos retienen los ligandos del receptor de factor de crecimiento epidérmico (EGF) (EGF y transformar el factor de crecimiento-α) y el transición epitelio mesénquima proto-oncogenic factor ligand (c-MET) factor de crecimiento (HGF), junto con la fibronectina. Además, hepatocitos cultivados en este microambiente tridimensional mantienen altos niveles de funciones específicas del hígado durante el período de la cultura de 10 días. Inhibidores de la función de bloqueo de α5β1 o del receptor de EGF reducen dramáticamente la viabilidad celular y función, lo que sugiere que señalización por tanto estos receptores es necesaria para la supervivencia in vitro y función de los hepatocitos en ausencia de otras señales exógenas.

Al Examinar El Desplazamiento Lateral De Las Células HL60 Rodando Por Asimétricos P-selectina Patrones

Langmuir : the ACS Journal of Surfaces and Colloids. Jan, 2011  |  Pubmed ID: 21141947

El desplazamiento lateral de las células ortogonales a una corriente del flujo moviendo el receptor de patrones asimétricos presenta una nueva oportunidad para la separación libre de marca y el análisis de las células. Comprensión de la naturaleza de las trayectorias de células de laminación sobre sustratos tales es necesario para la ingeniería de los sustratos y el diseño de dispositivos para la separación de células y análisis. Este sentido, investigar la naturaleza estadística de rodadura celular y el efecto de la geometría de patrón y esfuerzo de corte de flujo en la celda de rodar con las trayectorias de dimensiones micrométricas, los modelos de receptores biomoleculares, con bordes bien definidos. Leucémica mieloide HL60 células que expresan el ligando PSGL-1 se permitió a fluir a través de un campo de líneas estampadas fabricadas mediante impresión microcontacto y funcionalizado con el receptor de P-selectina, aprovechando tanto la adhesión específica de este par ligando-receptor y la asimetría del receptor patrón ángulo de inclinación con respecto a la dirección de flujo de fluido de corte (α = 5, 10, 15, y ° 20). Los efectos de la magnitud del esfuerzo cortante del fluido (τ = 0,5, 1, 1,5, y 2,0 dinas / cm (2)), α, y P-selectina concentración de incubación fueron cuantificados en función de la velocidad de laminación y la longitud de seguimiento borde. Las células de Rolling seguimiento a lo largo de los bordes inclinados de las líneas modeladas antes de extraer y volver en otra línea. La separación de las células después de la laminación de seguimiento a lo largo de la orilla era compatible con un proceso de Poisson de la historia independientes de las interacciones. Aumentar el ángulo de inclinación borde disminuyó la longitud del borde de seguimiento en una forma exponencial, contrariamente a la magnitud esfuerzo cortante y P-selectina concentración de incubación, que no tienen un efecto significativo. Sobre la base de estos datos experimentales, se construyó un modelo empírico que predice la ocurrencia del desplazamiento lateral máxima en un ángulo del borde de 7,5 °. También utilizamos estos resultados para la construcción de una simulación de Monte Carlo para la predicción de las trayectorias de rodadura de las células HL60 en la P-selectina con un patrón de sustratos con un ángulo de inclinación del borde especificado. La predicción de desplazamiento lateral en el intervalo de 200 micras dentro de una longitud de 1 cm de separación apoya la viabilidad de etiqueta libre de separación de células a través del receptor de patrones asimétricos en dispositivos de microfluidos.

Predicción De Propiedades Elásticas De Nanocompuestos De Polímero-partícula Exhibiendo Una Interfase

Nanotechnology. Apr, 2011  |  Pubmed ID: 21393814

Nanocompuestos poliméricos de partícula a menudo muestran características mecánicas según mal micromechanical modelos que incluyen solamente las fases de partículas y la matriz. Existencia de una región interfacial entre las partículas y la matriz o la interfase, ha sido postulado y demostrado indirectamente a cuenta para este efecto. Aquí, presentamos un enfoque analítico sencillo para estimar propiedades elásticas eficaces de composites que comprende partículas encapsuladas por una interfase de espesor finito y distintas propiedades elásticas. Esta solución explícita puede tratar nanocompuestos que componen nanopartículas físicamente aisladas o aglomerados de estas nanopartículas; el mismo marco puede también tratar los agregados de nanopartículas físicamente aislados o aglomerados de tales agregados. Encontramos que los módulos elásticos previstos de acuerdo con experimentos para tres tipos de nanocompuestos poliméricos de la partícula, y que el espesor de la interfase predicha y rigidez de nanocompuestos de caucho negro de carbón son consistentes con los valores de medición. Por último, se discute la influencia relativa de la partícula-polímero interfase espesor y rigidez para identificar máximos posibles cambios en las propiedades elásticas de macroescala de tales materiales.

Motilidad De Células Madre Derivadas De La Médula En 3D Andamio Sintético Se Rige Por Geometría Junto Con Adhesividad Y Rigidez

Biotechnology and Bioengineering. May, 2011  |  Pubmed ID: 21449030

Diseño de andamios 3D que puede facilitar la adecuada supervivencia, proliferación y diferenciación de células progenitoras es un desafío para aplicaciones clínicas con defectos grandes del tejido conectivo. Migración de la célula dentro de estos andamios es un proceso crítico que rigen la integración del tejido. Aquí examinamos efectos de diámetro de poro de andamio, en concierto con la rigidez de la matriz y adhesividad, como parámetros regulables independientemente que rigen la motilidad de células madre derivadas de la médula. Adoptamos un "ópalo inverso" transformación técnica para crear andamios sintéticos por reticulación poly(ethylene glycol) en diferentes densidades (control módulos elástico de la matriz o rigidez) y pequeñas dosis de un monómero de heterobifunctional (control de adhesividad de la matriz) alrededor de granos de plantillas de radios diferentes. Como el diámetro de poro se varió de 7 a 17 µm (es decir, de significativamente menor que el diámetro de la célula esférica a aproximadamente el diámetro de la célula), mostraba un profundo efecto sobre la migración de estas células, incluyendo el grado en que la movilidad era sensible a los cambios en la rigidez de la matriz y adhesividad. Sorprendentemente, se observó la probabilidad más alta para el movimiento de la célula sustantivas a través de los poros de un diámetro de poro intermedio, más que el diámetro de poro más grande, que supera el diámetro de la célula. Las relaciones entre la velocidad de migración, desplazamiento y la longitud total de la ruta se encontraron que dependen fuertemente de diámetro de poro. Atribuimos esta dependencia a la convolución de diámetro de poro y el diámetro de la cámara vacío, produciendo ambientes geométricas experimentadas por las células dentro de.

PH Extracelular ácido Promueve La Activación De La Integrina α(v)β(3)

PloS One. 2011  |  Pubmed ID: 21283814

PH extracelular ácido es característico del microambiente celular en varios importantes contextos fisiológicos y patológicos. Aunque se encuentra bien establecido que el ácido pH extracelular puede tener efectos profundos en procesos tales como la adhesión celular y la migración, en gran medida desconocen los mecanismos moleculares subyacentes. Receptores de integrina físicamente conectan a las células de la matriz extracelular y por lo tanto están probables que modulan las respuestas celulares a condiciones extracelulares. Aquí, se examinará el papel de pH ácido extracelular en la regulación de la activación de la integrina α(v)β(3). A través de simulaciones de dinámica molecular computacional, encontramos que el ácido pH extracelular promueve apertura del casco α(v)β(3), indicando que el pH ácido puede facilitar tal modo activación de la integrina. Esta predicción es consistente con nuestra fuerza atómica análisis de espectroscopia de fuerza mediada por microscopio de integrina α(v)β(3) en células vivas, que demuestran que el pH ácido promueve la activación en la superficie de la célula intacta y citometría de flujo. Finalmente, la cuantificación de las mediciones de morfología y migración celular muestra que eso pH extracelular ácido afecta el comportamiento de la célula de una manera que sea consistente con la activación de la integrina mayor. Tomados juntos, estos resultados computacionales y experimentales sugieren un mecanismo nuevo y complementario de regulación de la activación de integrinas, con implicaciones asociadas para la adhesión celular y la migración en regiones de pH alterado que son relevantes para la cicatrización de heridas y cáncer.

Sincronización Del Ciclo Celular De Alto Rendimiento Usando Inerciales Fuerzas En Espiral Microcanales

Lab on a Chip. Apr, 2011  |  Pubmed ID: 21336340

Sincronización eficiente y selección de las células en las diferentes etapas del ciclo de replicación celular facilita tanto investigación fundamental y el desarrollo de terapias dirigidas por el ciclo celular. Los métodos actuales de sincronización basada en la química son desfavorables como éstos pueden perturbar el metabolismo y fisiología celular. Sistemas microfluídicos desarrollados para la separación física de la célula ofrecen una alternativa potencial sobre enfoques de sincronización celular convencional. Aquí presentamos un dispositivo microfluídico de espiral para la sincronización del ciclo celular, utilizando los efectos combinados de las fuerzas de inerciales y la fuerza de arrastre de Dean. Explotando la relación entre el diámetro de la célula y el ciclo celular (contenido/ploidía del ADN), nos hemos exitosamente fraccionado varias líneas de células de mamífero asincrónica, así como células primarias que comprende la médula ósea humanas células madre mesenquimales (hMSCs), en las subpoblaciones enriquecidas de G0/G1 (> 85%), S y G2/M fases. Este nivel de enriquecimiento del ciclo celular es comparable a los sistemas existentes de microfluidos, pero el rendimiento (∼ 15 × 10 (6) células por h) y viabilidad (∼ 95%) de las células así sincronizados son significativamente mayores. Además, esta plataforma ofrece la colección rápida de células sincronizadas o de post-separation de células de diámetro clasificadas, para diversas aplicaciones en el estudio y manipulación de la proliferación celular.