The Journal of Visualized Experiments (JoVE) is a peer reviewed, PubMed-indexed video journal. Our mission is to increase the productivity of scientific research.
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Department of Bioengineering, University of California, Berkeley
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Kurpinski, K., Li, S. Mechanical Stimulation of Stem Cells Using Cyclic Uniaxial Strain. J. Vis. Exp. (6), e242, doi:10.3791/242 (2007).
El papel de las fuerzas mecánicas en el desarrollo y mantenimiento de los tejidos biológicos está bien documentado, entre ellos varios fenómenos mecánicos regulados, como la remodelación ósea, la hipertrofia muscular, y la plasticidad de células musculares lisas. Sin embargo, las fuerzas implicadas son a menudo extremadamente complejos y difíciles de supervisar y controlar en vivo. Para investigar mejor los efectos de las fuerzas mecánicas de las células, hemos desarrollado un método in vitro para la aplicación de tensión uniaxial de tracción cíclica de las células adherentes cultivadas en membranas elásticas. Este método utiliza un biorreactor de diseño personalizado con un motor de leva-rotor del sistema para aplicar la fuerza deseada. Aquí se presenta un protocolo de vídeo paso a paso que muestra cómo ensamblar los distintos componentes de cada una "cámara de estiramiento", incluyendo, en este caso, una membrana de silicona con la topografía micropatterned para orientar a las células con la dirección de la cepa. También se describen los procedimientos para la esterilización de las cámaras, la siembra de las células en la membrana, con retención de la cámara en el biorreactor, y el ajuste de los parámetros mecánicos (es decir, la magnitud y la velocidad de deformación). Los procedimientos descritos en este protocolo particular son específicos para la siembra de células madre mesenquimales humanas en las membranas de silicona con 10 canales de micras de ancho orientada paralela a la dirección de la tensión. Sin embargo, los métodos y materiales que se presentan en este sistema son lo suficientemente flexibles para dar cabida a una serie de variaciones sobre este tema: la velocidad de deformación, magnitud, duración, tipo de célula, la topografía de membrana, la membrana de recubrimiento, etc todo se puede adaptar a la aplicación deseada o resultado. Este es un método robusto para la investigación de los efectos de la deformación por tracción uniaxial aplicada a las células in vitro.
0 día - La esterilización antes del día de experimento
Día 1 - La Asamblea de las cámaras se extienden
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Banes et al. informó por primera vez el uso de un sistema de estimulación mecánica de las células in vitro mediante el uso de un sustrato de elastómero flexible para proporcionar la fuerza mecánica a las células 1. Desde entonces, muchas variaciones en este diseño han sido concebidos y utilizados. Varios sistemas de estiramiento mecánico están disponibles comercialmente bajo el nombre de "Flexercell" (FlexCell International Corp.), mientras que algunos laboratorios utilizan costumbre-construido dispositivos. En este protocolo de vídeo se ha descrito la configuración y el uso de un dispositivo de este tipo en nuestro laboratorio.
La costumbre-construido "máquina de estirar" representado en este protocolo se ha utilizado en diversos estudios para investigar los efectos de la tensión cíclica uniaxial en diferentes tipos de células 2,3. Esta máquina es un aparato versátil, con varios parámetros ajustables que se pueden utilizar para una variedad de estudios de la tensión mecánica. La configuración descritos en este documento representa un método único y robusto para la entrega de la tensión cíclica uniaxial de células adherentes en la cultura.
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| Name | Type | Company | Catalog Number | Comments |
| Fungizone | Reagent | Lonza Inc. | 17-836R | aliquot is 250 ug/mL, 100x, stored in -20C. |
| Kanamycin | Reagent | GIBCO, by Life Technologies | 15160-054 | 50 ug/mL final concentration. Store stock solution at 10 mg/ml in -20C. |
| Gentamicin | Reagent | Lonza Inc. | 17-518Z | 50 ug/mL final concentration. Store 1000x stocks at 50 mg/mL in -20C. |
| Pen/Strep | Reagent | GIBCO, by Life Technologies | 15140-122 | 1% final. (Also available from other companies) |
| Dulbecco’s Modified Eagle’s Medium | Reagent | GIBCO, by Life Technologies | 11966-025 | |
| Notes on media:These uniaxial stretch experiments are prone to contamination due to the complexity of bioreactor setup. To combat this, we have tried various combinations of antibiotics and antifungal agents. The 1% fungizone usually necessary, along with a combination of antibiotics. Either use a Pen/Strep combination, OR use a combination of Kanamycin and Gentamicin (but DO NOT try using a combination/cocktail of three or more antibiotics together as it may lead to resistant mutant bacteria, and may also be detrimental to the cells). | ||||
1. Banes, A.J., Gilbert, J., Taylor, D., Monbureau, O. A new vacuum-operated stress-providing instrument that applies static or variable duration cyclic tension or compression to cells in vitro. J Cell Sci. 75, 35-42 (1985).
2. Park, J.S., Chu, J.S., Cheng, C., Chen, F., Chen, D., Li S. Differential effects of equiaxial and uniaxial strain on mesenchymal stem cells. Biotechnol. Bioeng. 88, 359-68 (2004).
3. Kurpinski, K., Chu, J., Hashi, C., Li S. Anisotropic mechanosensing by mesenchymal stem cells. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 103, 16095-16100 (2006).
very nice - thought you might find this article of interest:
Winter LC, Annals of Biomedical Engineering, 30:1242, 2002
by the way - what were the conditions (gas, time, temp) of your plasma treatment -
cheers
Joel D. Bumgardner, PhD, Associate Professor (jbmgrdnr@memphis.edu)
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ReplyPosted by: AnonymousJuly 14, 2008, 9:33 AM