Name: Caractériser Propriétés Multiscale mécaniques des tissus de cerveau en utilisant la microscopie à force atomique, Impact indentation et Rheometry (Vidéo) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-09-06T12:30:00.000+00:00
Duration: 11 min 19 s
Description: Découvrez la caractérisation mécanique des tissus cérébraux par microscopie à force atomique, indentation par impact et rhéométrie. Ces techniques mesurent les propriétés viscoélastiques à différentes échelles pour étudier les maladies neurologiques.

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Nous reconnaissons le soutien de ce travail par la National Multiple Sclerosis Society et le Simons Center for the Social Brain. BQ reconnaît le soutien du programme de bourses d’études supérieures en sciences et ingénierie de la défense nationale des États-Unis.

<ol><li>van Dommelen, J. A. W., Hrapko, M., Peters, G. W. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanical+Properties+of+Brain+Tissue%3A+Characterisation+and+Constitutive+Modelling%5BTitle%5D)+AND+%22Mechanosensitivity+of+the+Nervous+System%22%5BJournal%5D)">Mechanical Properties of Brain Tissue: Characterisation and Constitutive Modelling.</a> Mechanosensitivity of the Nervous System. , 249-281 (2009).</li>
<li>Liu, F., Tschumperlin, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Micro-mechanical+characterization+of+lung+tissue+using+atomic+force+microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized+Experiments%22%5BJournal%5D)">Micro-mechanical characterization of lung tissue using atomic force microscopy.</a> Journal of Visualized Experiments. (54), e2911(2011).</li>
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<li>Thomas, G., Burnham, N. A., Camesano, T. A., Wen, Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Measuring+the+mechanical+properties+of+living+cells+using+atomic+force+microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized+Experiments%22%5BJournal%5D)">Measuring the mechanical properties of living cells using atomic force microscopy.</a> Journal of Visualized Experiments. (76), e50497(2013).</li>
<li>Moreno-Flores, S., Benitez, R., Vivanco, M. dM., Toca-Herrera, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stress+relaxation+and+creep+on+living+cells+with+the+atomic+force+microscope%3A+a+means+to+calculate+elastic+moduli+and+viscosities+of+cell+components%5BTitle%5D)+AND+%22Nanotechnology%22%5BJournal%5D)">Stress relaxation and creep on living cells with the atomic force microscope: a means to calculate elastic moduli and viscosities of cell components.</a> Nanotechnology. 21, 445101(2010).</li>
<li>Desprat, N., Richert, A., Simeon, J., Asnacios, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Creep+function+of+a+single+living+cell%5BTitle%5D)+AND+%22Biophysical+Journal%22%5BJournal%5D)">Creep function of a single living cell.</a> Biophysical Journal. 88 (3), 2224-2233 (2005).</li>
<li>Lu, H., Wang, B., Ma, J., Huang, G., Viswanathan, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Measurement+of+creep+compliance+of+solid+polymers+by+nanoindentation%5BTitle%5D)+AND+%22Mechanics+Time-Dependent+Materials%22%5BJournal%5D)">Measurement of creep compliance of solid polymers by nanoindentation.</a> Mechanics Time-Dependent Materials. 7 (3/4), 189-207 (2003).</li>
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<li>Kalcioglu, Z., Qu, M., Van Vliet, <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multiscale+characterization+of+relaxation+times+of+tissue+surrogate+gels+and+soft+tissues%5BTitle%5D)+AND+%227th+Army+Science+Conference+Proceedings%22%5BJournal%5D)">Multiscale characterization of relaxation times of tissue surrogate gels and soft tissues.</a> 7th Army Science Conference Proceedings. , (2010).</li>
<li>Moreno-Flores, S., Benitez, R., Vivanco, M. D., Toca-Herrera, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stress+relaxation+microscopy%3A+Imaging+local+stress+in+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Biomechanics%22%5BJournal%5D)">Stress relaxation microscopy: Imaging local stress in cells.</a> Journal of Biomechanics. 43 (2), 349-354 (2010).</li>
<li>Kalcioglu, Z. I., Qu, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dynamic+impact+indentation+of+hydrated+biological+tissues+and+tissue+surrogate+gels%5BTitle%5D)+AND+%22Philosophical+Magazine%22%5BJournal%5D)">Dynamic impact indentation of hydrated biological tissues and tissue surrogate gels.</a> Philosophical Magazine. 91 (7-9), 1339-1355 (2011).</li>
<li>Kalcioglu, Z. I., Ra Mrozek, R. a, Mahmoodian, R., VanLandingham, M. R., Lenhart, J. L., Van Vliet, K. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tunable+mechanical+behavior+of+synthetic+organogels+as+biofidelic+tissue+simulants%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Biomechanics%22%5BJournal%5D)">Tunable mechanical behavior of synthetic organogels as biofidelic tissue simulants.</a> Journal of Biomechanics. 46 (9), 1583-1591 (2013).</li>
<li>Janmey, P. A., Georges, P. C., Hvidt, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Basic+rheology+for+biologists%5BTitle%5D)+AND+%22Methods+in+Cell+Biology%22%5BJournal%5D)">Basic rheology for biologists.</a> Methods in Cell Biology. 83, 3-27 (2007).</li>
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<li>Lévy, R., Maaloum, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Measuring+the+spring+constant+of+atomic+force+microscope+cantilevers%3A+thermal+fluctuations+and+other+methods%5BTitle%5D)+AND+%22Nanotechnology%22%5BJournal%5D)">Measuring the spring constant of atomic force microscope cantilevers: thermal fluctuations and other methods.</a> Nanotechnology. 13 (1), 33-37 (2002).</li>
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<li>Elkin, B. S., Ilankovan, A., Morrison, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Age-dependent+regional+mechanical+properties+of+the+rat+hippocampus+and+cortex%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Biomechanical+Engineering%22%5BJournal%5D)">Age-dependent regional mechanical properties of the rat hippocampus and cortex.</a> Journal of Biomechanical Engineering. 132, 011010(2010).</li>
<li>Elkin, B. S., Azeloglu, E. U., Costa, K. D., Morrison, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanical+heterogeneity+of+the+rat+hippocampus+measured+by+atomic+force+microscope+indentation%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neurotrauma%22%5BJournal%5D)">Mechanical heterogeneity of the rat hippocampus measured by atomic force microscope indentation.</a> Journal of Neurotrauma. 24 (5), 812-822 (2007).</li>
<li>Lee, E. H., Radok, J. R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Contact+Problem+for+Visooelastic+Bodies%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Applied+Mechanics%22%5BJournal%5D)">The Contact Problem for Visooelastic Bodies.</a> Journal of Applied Mechanics. 27 (3), 438-444 (1960).</li>
<li>Lin, D. C., Dimitriadis, E. K., Horkay, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Robust+strategies+for+automated+AFM+force+curve+analysis--I.+Non-adhesive+indentation+of+soft%2C+inhomogeneous+materials%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Biomechanical+Engineering%22%5BJournal%5D)">Robust strategies for automated AFM force curve analysis--I. Non-adhesive indentation of soft, inhomogeneous materials.</a> Journal of Biomechanical Engineering. 129 (3), 430-440 (2007).</li>
<li>Constantinides, G., Kalcioglu, Z. I., McFarland, M., Smith, J. F., Van Vliet, K. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Probing+mechanical+properties+of+fully+hydrated+gels+and+biological+tissues%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Biomechanics%22%5BJournal%5D)">Probing mechanical properties of fully hydrated gels and biological tissues.</a> Journal of Biomechanics. 41 (15), 3285-3289 (2008).</li>
<li>Shen, F., Tay, T. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Modified+Bilston+Nonlinear+Viscoelastic+Model+for+Finite+Element+Head+Injury+Studies%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Biomechanical+Engineering+--+Transactions+of+the+ASME%22%5BJournal%5D)">Modified Bilston Nonlinear Viscoelastic Model for Finite Element Head Injury Studies.</a> Journal of Biomechanical Engineering -- Transactions of the ASME. 128 (5), 797-801 (2006).</li>
<li>van Dommelen, J. aW., vander Sande, T. P. J., Hrapko, M., Peters, G. W. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanical+properties+of+brain+tissue+by+indentation%3A+Interregional+variation%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+Mechanical+Behavior+of+Biomedical+Materials%22%5BJournal%5D)">Mechanical properties of brain tissue by indentation: Interregional variation.</a> Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials. 3 (2), 158-166 (2010).</li>
<li>Rother, J., Nöding, H., Mey, I., Janshoff, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Atomic+force+microscopy-based+microrheology+reveals+significant+differences+in+the+viscoelastic+response+between+malign+and+benign+cell+lines%5BTitle%5D)+AND+%22Open+biology%22%5BJournal%5D)">Atomic force microscopy-based microrheology reveals significant differences in the viscoelastic response between malign and benign cell lines.</a> Open biology. 4 (5), 140046(2014).</li>
<li>Du, P., Lu, H., Zhang, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Measuring+the+Young%27s+Relaxation+Modulus+of+PDMS+Using+Stress+Relaxation+Nanoindentation%5BTitle%5D)+AND+%22Symposium+DD+-+Microelectromechanical+Systems+-+Materials+and+Devices+III%22%5BJournal%5D)">Measuring the Young's Relaxation Modulus of PDMS Using Stress Relaxation Nanoindentation.</a> Symposium DD - Microelectromechanical Systems - Materials and Devices III. 1222 (c), (2009).</li>
<li>Elkin, B. S., Morrison, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Viscoelastic+properties+of+the+P17+and+adult+rat+brain+from+indentation+in+the+coronal+plane%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Biomechanical+Engineering%22%5BJournal%5D)">Viscoelastic properties of the P17 and adult rat brain from indentation in the coronal plane.</a> Journal of Biomechanical Engineering. 135, 114507(2013).</li>
<li>Brands, D. W., Bovendeerd, P. H., Peters, G. W., Wismans, J. S., Paas, M. H., van Bree, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Comparison+of+the+dynamic+behavior+of+brain+tissue+and+two+model+materials%5BTitle%5D)+AND+%2243rd+Stapp+Car+Crash+Conference+Proceedings%22%5BJournal%5D)">Comparison of the dynamic behavior of brain tissue and two model materials.</a> 43rd Stapp Car Crash Conference Proceedings. , 313-320 (1999).</li>
<li>Hrapko, M., van Dommelen, J. A. W., Peters, G. W. M., Wismans, J. S. H. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characterisation+of+the+mechanical+behaviour+of+brain+tissue+in+compression+and+shear%5BTitle%5D)+AND+%22Biorheology%22%5BJournal%5D)">Characterisation of the mechanical behaviour of brain tissue in compression and shear.</a> Biorheology. 45 (6), 663-676 (2008).</li>
<li>Pogoda, K., Chin, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Compression+stiffening+of+brain+and+its+effect+on+mechanosensing+by+glioma+cells%5BTitle%5D)+AND+%22New+Journal+of+Physics%22%5BJournal%5D)">Compression stiffening of brain and its effect on mechanosensing by glioma cells.</a> New Journal of Physics. 16 (7), 075002(2014).</li>
<li>Peters, G. W. M., Meulman, J. H., Sauren, A. A. H. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+applicability+of+the+time%2Ftemperature+superposition+principle+to+brain+tissue%5BTitle%5D)+AND+%22Biorheology%22%5BJournal%5D)">The applicability of the time/temperature superposition principle to brain tissue.</a> Biorheology. 34 (2), 127-138 (1997).</li>
</ol>

Les auteurs n’ont rien à divulguer.

Chaque technique présentée dans cet article mesure les différentes facettes de propriétés mécaniques des tissus cérébraux. respect Creep et la relaxation des contraintes des modules sont une mesure de propriétés mécaniques en fonction du temps. Le stockage et la perte des modules représentent des propriétés mécaniques taux dépendant. L&#39;impact indentation mesure également les propriétés mécaniques dépendant du débit, mais dans le contexte de la dissipation d&#39;énergie. Lorsque la caractérisation des propriétés méca...

La plupart des tissus mous comprenant des organes biologiques sont mécaniquement et structurellement complexes, de faible rigidité par rapport à l&#39;os minéralisé ou de matériaux d&#39;ingénierie, et présentent une déformation non linéaire et dépendant du temps. Par rapport à d&#39; autres tissus dans le corps, le tissu cérébral est remarquablement compatible avec les modules d&#39; élasticité E de l&#39;ordre de 100s de 1 Pa. Le tissu cérébral présente hétérogénéité structurelle de gris distincte et interdigitée et les régions de la substance blanche qui diffèrent également fonctionnellement. la mécanique des tissus cérébraux aideront à la compréhension de la conception des matériaux et des modèles informatiques pour simuler la réponse du cerveau au cours de blessure, de faciliter la prédiction des dommages mécaniques, et permettent l&#39;ingénierie des stratégies de protection. En outre, de telles informations peuvent être utilisées pour examiner les objectifs de conception pour la régénération des tissus, et pour mieux comprendre les changements structurels dans le tissu cérébral qui sont associés à des maladies telles que la sclérose en plaques et l&#39;autisme. Havant, nous décrivons et démontrons plusieurs approches expérimentales qui sont disponibles pour caractériser les propriétés viscoélastiques des tissus compatibles mécaniquement, y compris les tissus du cerveau, au micro, meso et macro-échelles. Au micrométrique, nous avons mené fluage-conformité et la force des expériences de relaxation en utilisant microscope à force atomique (AFM) d&#39;indentation -enabled. En règle générale, l&#39; indentation AFM activé est utilisé pour estimer le module d&#39; élasticité (ou rigidité instantanée) d&#39;un échantillon de 2-4. Cependant, le même instrument peut également être utilisé pour mesurer viscoélastique micrométrique propriétés (temps ou taux dépendant) 5-10. Le principe de ces expériences, montré à la figure 1, est à mettre en retrait un AFM encorbellement sonde dans le tissu cérébral, de maintenir une amplitude déterminée de la force ou de la profondeur d&#39;indentation, et de mesurer les changements correspondants dans la profondeur d&#39;indentation et de la force, respectivement, au fil du temps. L&#39;utilisation de ces données, nous pouvons calculer le fluage compliance J C et module de relaxation G R, respectivement. A l&#39;échelle méso, nous avons réalisé des expériences de mise en retrait d&#39;impact dans des conditions de fluide immergé qui maintiennent la structure du tissu et le niveau d&#39;hydratation, à l&#39;aide d&#39;un pendule à base nanoindenteur instrumenté. Le dispositif expérimental est illustré sur la figure 2. Comme le pendule oscille en contact avec le tissu, d&#39;une sonde de déplacement est enregistrée en fonction du temps jusqu&#39;à ce que le pendule oscillant vient en appui dans le tissu. De l&#39;amortissement mouvement oscillatoire harmonique résultant de la sonde, on peut calculer la profondeur maximale de pénétration x max, la capacité de dissipation d&#39;énergie K, et le facteur de qualité de dissipation Q (qui concerne le taux de dissipation d&#39;énergie) du tissu 11,12. À l&#39;échelle macroscopique, nous avons utilisé une plaque rhéomètre parallèle à quantifier la fréquence de cisaillement dépend des modules élastiques,appelé le module de stockage G &#39;et le module de perte G &quot;, du tissu. Dans ce type de rhéométrie, nous appliquons une souche angulaire harmonique (et la déformation de cisaillement correspondante) à des amplitudes et des fréquences connues et mesurer le couple réactionnel (et la contrainte de cisaillement correspondante) , comme le montre la figure 3. de l&#39;amplitude et la phase résultant décalage du couple mesuré et les variables géométriques du système, nous pouvons calculer G &#39;et G &quot;à des fréquences appliquées d&#39;intérêt 13,14.

<table><tbody><tr><td>Xylazine</td><td>Lloyd Laboratoried</td><td></td><td>médicament d’ordonnance</td></tr><tr><td>Kétamine</td><td>AnaSed Injections</td><td>médicament d’ordonnance</td><td></td></tr><tr><td>Vibratome (Microtome à lame vibrante)</td><td>Leica</td><td>VT1200</td><td></td></tr><tr><td>Hibernate-A Medium</td><td>Gibco</td><td>A1247501</td><td>CO2-indépendant pour tissu adulte</td></tr><tr><td>Microscope à force atomique, MFP-3D-BIO</td><td>Asylum</td> <td>Research-Chauffage</td><td></td></tr> de <tr><td>boîte de Petri</td><td>Asylum</td> <td>Research-Sonde</td><td></td></tr> <tr><td>AFM, 0,03 N/m, 10&nbsp ; et micro ; sphère borosilicate de rayon m</td><td>Novascan</td><td>PT. GS</td><td></td></tr><tr><td>Cell-Tak</td><td>Corning</td><td>354240</td><td>bioadhésif dérivé de moules</td></tr><tr><td>Bicarbonate de sodium</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>S5761</td><td>d’autres fournisseurs peuvent être utilisés</td></tr><tr><td>Hydroxyde de sodium, 1 N</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>59223C</td><td>d’autres fournisseurs peuvent être utilisés</td></tr><tr><td>Indenteur instrumenté, NanoTest Vantage</td><td>Micro Materials Ltd.</td><td>-</td><td>La pointe de la sonde doit être usinée (poinçon plat en acier, 1&nbsp ; mm de diamètre, 4-5&nbsp ; NanoTest</td></tr> <tr><td>Liquid Cell</td><td>Micro Materials Ltd.</td><td>-</td><td></td></tr><tr><td>Rhéomètre à plaques parallèles MCR501</td><td>Anton-Parr-PP25</td><td></td><td></td></tr><tr><td>&nbsp ;</td><td>Anton-Parr-25</td><td></td> <td>mm de diamètre plaque de mesure plate</td></tr><tr><td>Papier de verre adhésif</td><td>McMaster-Carr</td><td>4184A48</td><td>d’autres fournisseurs peuvent être utilisés</td></tr><tr><td>Loctite 4013 Adhésif instantané</td><td>Henkel</td><td>20268</td><td>d’autres fournisseurs peuvent être utilisés</td></tr></tbody></table>

caractériser propriétés multiscale mécaniques des tissus de cerveau en utilisant la microscopie à force atomique, impact indentation et rheometry

Characterizing Multiscale Mechanical Properties of Brain Tissue Using Atomic Force Microscopy, Impact Indentation, and Rheometry

Pour concevoir et ingénieur des matériaux inspirés par les propriétés du cerveau, que ce soit pour les simulants mécaniques ou pour les études de régénération des tissus, les tissus du cerveau lui-même doit être bien caractérisé à différentes échelles de longueur et de temps. Comme beaucoup de tissus biologiques, les tissus du cerveau présente une structure hiérarchique complexe. Cependant, contrairement à la plupart des autres tissus, le cerveau est de très faible rigidité mécanique, avec élastique des modules E de Young de l&#39;ordre de 100s de Pa. Cette faible rigidité peut présenter des défis à la caractérisation expérimentale des propriétés mécaniques clés. Ici, nous démontrons plusieurs techniques de caractérisation mécaniques qui ont été adaptés pour mesurer les propriétés élastiques et viscoélastiques, les matériaux hydratés conformes biologiques tels que les tissus du cerveau, à différentes échelles de longueur et les taux de chargement. Au micrométrique, nous effectuons fluage-conformité et de relaxation de la force des expériences utilisant microscope à force atomique activé indentation. Au mesoscale, nous effectuons des expériences d&#39;indentation d&#39;impact en utilisant un pénétrateur instrumenté basé pendule. À l&#39;échelle macroscopique, nous effectuons des plaques parallèles rhéométrie pour quantifier la fréquence dépendant de modules de cisaillement élastique. Nous discutons également les défis et les limites associées à chaque méthode. Ensemble, ces techniques permettent une caractérisation mécanique en profondeur du tissu cérébral qui peut être utilisé pour mieux comprendre la structure du cerveau et à l&#39;ingénieur des matériaux bio-inspirés.

La figure 4 montre l&#39; indentation et représentant la force en fonction des temps de réponse (figure 4B, E) pour la compliance de fluage et de relaxation des expériences de force, compte tenu de la force appliquée ou la profondeur de pénétration (figure 4A, D), respectivement. À partir de ces données et de la géométrie du système, la compliance de fluage J c (t) et la force de relaxation modules G R</...

Nous présentons un ensemble de techniques pour caractériser les propriétés mécaniques viscoélastiques du cerveau aux échelles micro, méso et macro.

Caractériser Propriétés Multiscale mécaniques des tissus de cerveau en utilisant la microscopie à force atomique, Impact indentation et Rheometry

To design and engineer materials inspired by the properties of the brain, whether for mechanical simulants or for tissue regeneration studies, the brain ...

L'objectif général de ces techniques de caractérisation mécanique est de mesurer les propriétés viscoélastiques des tissus biologiques à différentes échelles de longueur et à différents taux de chargement. Ces méthodes peuvent être utilisées pour répondre à des questions clés en ingénierie biologique. Par exemple, comment le cerveau se déforme-t-il sous des taux de chargement très élevés, ou comment des maladies telles que la sclérose en plaques ou l'autisme affectent-elles les propriétés mécaniques du tissu cérébral ?Le principal avantage de ces techniques réside dans l'analyse de matériaux présentant une très faible rigidité et une hydratation très élevée, comme les tissus biologiques : il est possible de réaliser des tests sous une large gamme de conditions de chargement, ainsi que sur une grande variété de volumes matériels, allant jusqu'au niveau d'une seule cellule, et jusqu'à celui d'un cerveau entier. Les conséquences de ces techniques s'étendent à la modélisation de la réponse du cerveau lors d'une lésion, ce qui est essentiel pour concevoir des stratégies de protection. Bien que cette méthode permette d'obtenir des informations sur les propriétés mécaniques du cerveau, el

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La rigidité de la matrice extracellulaire influence fortement les comportements multiples de cellules adhérentes. Matrice de rigidité varie spatialement à travers un tissu, et subit des modifications dans les diverses maladies. Ici, nous développons des méthodes pour caractériser les variations spatiales de la rigidité dans le tissu pulmonaire normal de la souris et fibrotiques utilisant la microscopie à force atomique microindentation.

Micro-Mécanique de caractérisation du tissu pulmonaire par microscopie à force atomique

Source : Canovic, E. P., et al. Caractérisation des propriétés mécaniques multi-échelles du tissu cérébral à l’aide de la microscopie à force atomique, de l’indentation par impact et de la rhéométrie. J. Vis. Exp. (2016)Cette vidéo montre l’utilisation de la microscopie à force atomique (AFM) pour mesurer les propriétés viscoélastiques du tissu cérébral, où un porte-à-faux avec une sonde sphérique interagit avec le tissu et se plie sous les forces appliquées. Un faisceau laser dévié sur un...

Caractérisation des propriétés mécaniques du tissu cérébral de souris à l’aide de la microscopie à force atomique

Source : Canovic, E. P., et. al., Caractérisation des propriétés mécaniques multi-échelles du tissu cérébral à l’aide de la microscopie à force atomique, de l’indentation d’impact et de la rhéométrie. J. Vis. Exp. (2016)La vidéo montre l’utilisation de l’indentation d’impact pour mesurer les propriétés mécaniques d’un tissu cérébral de souris hydraté, y compris la rigidité, la dissipation d’énergie et l’amortissement, grâce à l’analyse du déplacement de la sonde et de la vitesse.

Indentation d’impact pour l’évaluation des propriétés mécaniques du tissu cérébral d’une souris

Source : Canovic, E. P., et al. Caractérisation des propriétés mécaniques multi-échelles du tissu cérébral à l’aide de la microscopie à force atomique, de l’indentation par impact et de la rhéométrie. J. Vis. Exp. (2016)Dans cette vidéo, un rhéomètre a été utilisé pour appliquer un mouvement de rotation oscillatoire contrôlé au tissu cérébral afin de générer une contrainte de cisaillement et d’évaluer les propriétés visqueuses et élastiques du tissu. Le rhéomètre, en tant qu’outil fonctionnel,...

Mesure des propriétés viscoélastiques du tissu cérébral de souris à l’aide de la rhéométrie

Cet article démontre un protocole pour caractériser les propriétés mécaniques des cellules vivantes au moyen de microindentation aide d'un microscope à force atomique (AFM).

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Le protocole présente un flux de travail complet pour les expériences de nanoindentation de matériaux mous, y compris les hydrogels et les cellules. Tout d’abord, les étapes expérimentales pour acquérir des données de spectroscopie de force sont détaillées; ensuite, l’analyse de ces données est détaillée par un logiciel Python open-source nouvellement développé, téléchargeable gratuitement à partir de GitHub.

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Nous présentons un protocole pour mesurer les modules élastiques des zones riches en collagène dans le foie normal et malade en utilisant la microscopie à force atomique. L’utilisation simultanée de la microscopie à polarisation fournit une grande précision spatiale pour localiser les zones riches en collagène dans les sections du foie.

Mesure de la rigidité hépatique par microscopie à force atomique couplée à la microscopie à polarisation

La quantification de la zone de contact et de la force appliquée par la pointe d’une sonde de microscope à force atomique (AFM) à une surface d’échantillon permet de déterminer les propriétés mécaniques à l’échelle nanométrique. Les meilleures pratiques pour mettre en œuvre la nanoindentation à base de porte-à-faux AFM dans l’air ou le fluide sur des échantillons mous et durs pour mesurer le module d’élasticité ou d’autres propriétés nanomécaniques sont discutées.

Microscopie à force atomique Nanoindentation basée sur le porte-à-faux: mesures des propriétés mécaniques à l’échelle nanométrique dans l’air et les fluides

Ce protocole visualise comment préparer des cryosections de tissu pulmonaire murin, effectuer des expériences de carte de force de microscopie à force atomique et analyser les données pour déterminer le module de Young de la membrane basale pulmonaire murine native.

Extraction du module de Young des membranes basales pulmonaires murines natives à partir de cartes de force dérivées de la microscopie à force atomique

Découvrez la caractérisation mécanique des tissus cérébraux par microscopie à force atomique, indentation par impact et rhéométrie. Ces techniques mesurent les propriétés viscoélastiques à différentes échelles pour étudier les maladies neurologiques.

Caractériser Propriétés Multiscale mécaniques des tissus de cerveau en utilisant la microscopie à force atomique, Impact indentation et Rheometry (Vidéo) | JoVE Journal

Caractériser Propriétés Multiscale mécaniques des tissus de cerveau en utilisant la microscopie à force atomique, Impact indentation et Rheometry

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