Name: Microfabricated פוסט מערך גלאים (mPADs): גישה לבודד כוחות מכניים (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2007-10-01T12:10:27.000+00:00
Duration: 61 min 34 s
Description: למדו לייצר ולהשתמש בגלאי מערך מיקרו-עמודים (mPADs) למדידת כוחות משיכה תאיים בביולוגיה תאית ובביומכניקה. שיטה זו מאפשרת ניתוח חוזק וכיוון כוחות התכווצות תאית בזמן אמת.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

playerTrialDesktop

<ol><li>Tan, J. L., Tien, J., Pirone, D., Gray, D. S., Chen, C. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cells+lying+on+a+bed+of+microneedles%3A+An+approach+to+isolate+mechanical+force%5BTitle%5D)+AND+%22Proc+Nat+Acad+Sci+USA%22%5BJournal%5D)">Cells lying on a bed of microneedles: An approach to isolate mechanical force.</a> Proc Nat Acad Sci USA. 100, 1484-1489 (2003).</li>
<li>Sniadecki, N. J., Chen, C. S. Microfabricated Silicone Elastomeric Post Arrays for Measuring Traction Forces of Adherent Cells. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aSniadecki%2C+NJ+%22Methods+in+Cell+Biology+-+Cell+Mechanics%22">Methods in Cell Biology - Cell Mechanics</a>. Wang, Y. L., Discher, D. E. 83, Elsevier. New York. 313-328 (2007).</li>
<li>Lemmon, C. A., Sniadecki, N. J., Ruiz, S. A., Tan, J. T., Romer, L. H., Chen, C. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Shear+Force+at+the+Cell-Matrix+Interface%3A+Enhanced+Analysis+For+Microfabricated+Post+Array+Detectors%5BTitle%5D)+AND+%22Mechanics+%26+Chemistry+of+Biosystems%22%5BJournal%5D)">Shear Force at the Cell-Matrix Interface: Enhanced Analysis For Microfabricated Post Array Detectors.</a> Mechanics & Chemistry of Biosystems. 2, 1-16 (2005).</li>
</ol>

microfabricated פוסט מערך גלאים (mpads): גישה לבודד כוחות מכניים

Microfabricated Post-Array-Detectors (mPADs): an Approach to Isolate Mechanical Forces

בסרטון הזה, אנו מציגים את הגישה שלנו למדוד כוחות המתיחה הסלולר באמצעות מערך microfabricated של ההודעות. כוחות גרירה נוצרות באמצעות שרירן-אקטין אינטראקציות לשחק תפקיד חשוב בפיזיולוגיה שלנו. במהלך הפיתוח, הם מאפשרים לתאי לנוע ממקום אחד למשנהו כדי ליצור את המבנים הראשונים של רקמות. כוחות גרירה לעזור בתהליכי הריפוי. הם נחוצים סגר תקין של הפצעים או הגירה זוחלת של לויקוציטים דרך הגוף שלנו. אלה אותם כוחות יכול להיות מזיק לבריאות שלנו במקרה של גרורות סרטן או צמיחה של כלי הדם אל הגידול. השיטה הנפוצה ביותר שבאמצעותה ללמוד תאים במבחנה כבר להשתמש בכוס או בצלחת קלקר. עם זאת, נוקשות של מצעים עושה את זה בלתי אפשרי מבחינה פיזית למדוד כוחות המתיחה התא, ויש שיטות מעטים יחסית ללמוד כוחות המתיחה. המעבדה שלנו פיתחה טכניקה כדי להתגבר על המגבלות האלה. השיטה מבוססת על מערך אנכי של cantilevers גמישה, את הנוקשות ואת קנה המידה של גודל אשר כזה תאים בודדים המפוזרים על פני cantilevers רבים להטות אותם בתהליך. העמודים אנו משתמשים הן 3 מיקרומטר בקוטר 10 מיקרומטר גבוה, והם מוגדרים במערך רגיל עם ריווח 9 מרכז אל מרכז מיקרומטר. אבל המימדים הללו פיזית יכולים להיות מגוונים בקלות כדי להתאים מגוון של מחקרים. אנחנו מתחילים עם מאסטר סיליקון, אבל את ההודעות הסופי עשויים גומי סיליקון שנקרא פולי (דימתיל siloxane), או PDMS. אנחנו יכולים למדוד את deflections תחת מיקרוסקופ ו לחשב את הגודל ואת הכיוון של כוחות המתיחה הנדרש כדי להפיק את deflections ציין. אנו קוראים מצעים אלה microfabricated שלאחר מערך גלאים, או mPADs. כאן, אנו יראה לכם כיצד אנו לפברק ולהשתמש mPADs להעריך מודולציות של contractility הסלולר.

בסרטון זה אנו מדגימים כיצד לפברק ולנצל microfabricated גלאי מערך פוסט (mPADs) כדי להעריך מודולציות של contractility הסלולר.

Microfabricated פוסט מערך גלאים (mPADs): גישה לבודד כוחות מכניים

בסרטון זה, נציג את הגישה שלנו למדידת כוחות משיכה תאיים (cellular traction forces) באמצעות מערך עמודים שיוצר במיקרו-פבריקציה. כוחות משיכה נוצרים...

שלום, אני נתן סנייה דקי, ואיתי היום הם וס ליגן, רובי דסאי ומייק יאנג. אנחנו מהמעבדה של כריס צ'ן כאן באוניברסיטת פנסילבניה. בסרטון זה נציג את הגישה שלנו למדידת כוחות משיכה תאיים באמצעות מערך עמודים שיוצר במיקרו-פבריקציה.כוחות מתיחה נוצרים באמצעות אינטראקציות בין מיוזין לאקטין וממלאים תפקיד חשוב בפיזיולוגיה שלנו. במהלך ההתפתחות, הם מאפשרים לתאים לנוע ממיקום אחד למשנהו כדי להקים את המבנים הראשוניים של הרקמה שלנו. כמו כן, הם מסייעים בתהליך הריפוי, שכן הם נחוצים לסגירת פצעים או לנדידה וזחילה של לוקוציטים בגופנו.אך למרבה הצער, אותם כוחות עלולים להזיק לבריאותנו במקרה של גרורת סרטן או צמיחה של כלי דם לעבר גידול. לפיכך, קיימות שיטות מעטות מאוד שבאמצעותן ניתן למדוד כוחות מתיחה אלו באופן כמותי, ובמיוחד בקנה מידה מיקרונרגי וננונרגי של תאים בודדים. מרבית השיטות הנפוצות לחקר תאים in vitro התבססו על צלחונות בעלי תחתית זכוכית או צלחונות פוליסטירן, אך אלו הם תסבכים קשיחים מאוד, והם אינם מאפשרים לנו למדוד באופן פיזי את כוחות המתיחה ואת העיוותים שגורם התא.לכן, היה קשה מאוד להבין את המנגנוסים הבסיסיים של כוחות מתיחה ללא סוג כלשהו של קריאה פיזיקלית. במעבדה של כריס צ'ן, פיתחנו טכניקה המאפשרת לנו להתגבר על מגבלות אלו. השיטה שלנו מבוססת על מערך אנכי של זרועות קפיץ (cantilevers) גמישות, שקשיחותן וקנה המידה

microfabricated-post-array-detectors-mpads-an-approach-to-isolate

Research

JoVE Journal

Biology

ביולוגיה

בפרוטוקול זה, אנו מדגימים את ייצור של מערך microactuator מכלל הודעות העקורים אנכית שבו הטכנולוגיה מבוססת, ואיך הטכנולוגיה הזו בסיס ניתן לשנות לנהל תפוקה גבוהה תרבית תאים דינמי מכנית בתרבות הן דו מימדי ותלת מימדי פרדיגמות.

פלטפורמות microfabricated לתרבות Cell דינמי מכאני

במאמר זה נתאר את השימוש פינצטה מגנטיים ללמוד את ההשפעה של כוח על proteolysis האנזימטית ברמה של מולקולה בודדת באופן parallelizable ביותר.

מרובב יחיד מולקולה proteolysis חיל מדידות באמצעות מלקטת מגנטיים

שיטת הקרנה פונקציונלית קומבינטורית לתובנה להשפעות של ההרכב המולקולרי של microenvironments על תפקודים תאיים מתוארת. השיטה מנצלת את הטכנולוגיות קיימות microarray מבוססים לייצר מערכים של microenvironments קומבינטורית מוגדר התומכים הידבקות תא וניתוח פונקציונלי.

ייצור ושימוש של microarrays Microenvironment (MEArrays)

מתוארים פרוטוקולים לכימות אינטראקציות מכניות בין תאים דבקים ומצעים מיקרו-מובנים. אינטראקציות אלו קשורות קשר הדוק להתנהגויות תאים חיוניות כולל נדידה, התפשטות, התמיינות ואפופטוזיס. הפרוטוקולים מציגים תוכנת ניתוח תמונות בקוד פתוח הנקראת MechProfiler, המאפשרת קביעת הכוחות המעורבים עבור כל מיקרו-פוסט.

Mechano-פרופיל קל ומדויק על מערכי Micropost

אנו מדגימים פלטפורמת microfluidic עם רשת האלקטרודה משטח משולבת המשלב חישת דופק התנגדות (RPS) עם הגישה מרובה חלוקת קוד (CDMA), לבצע ריבוב איתור אומדת חלקיקי ערוצי microfluidic מרובים.

פלטפורמת microfluidic עם איתור Multiplexed אלקטרוני למערכות מעקב מרחבית של חלקיקים

פרוטוקול כאן מוקדש חוקרים בחינם, תמרון מהיר של מים "צעדן" על פני המים. הפרוטוקול כוללת התבוננות על מיקרו של הרגליים, מדידת אדהזיה הכוח כאשר היוצאת פני המים במהירויות שונות.

מדידה של כוח דינמי פעל על רגל מים "צעדן" קופץ מעלה על ידי חיישן סרט PVDF

אנו מתארים שיפורים בשיטה סטנדרטית למדידת כוחות המתיחה התאית, המבוססת על הדפסה מיקרו-קונטרקטית עם שלב דפוס תת-קרקעי יחיד של מערכי נקודות של חלבוני מטריצה חוץ-תאית על הידרוג'לים רכים. שיטה זו מאפשרת ייצור פשוט ועקבי יותר של דפוסי איים, החיוניים לשליטה בצורת צביר התאים.

יצירת תבניות למיקרוסקופיית מתיחה מיקרופטרן

כאן, אנו מציגים פרוטוקול כיצד לבנות ולבדוק גלאי חלקיקים פשוט אך יעיל בעלות נמוכה.

גלאי חלקיקים בעלות נמוכה התומך בייצור תוספים

במאמר זה אנו מתארים מערך פינצטה מגנטית במהירות גבוהה המבצע מדידות ננו-מכניות על ביומולקולות רגישות לכוח בקצב מרבי של 1.2 קילוהרץ. אנו מציגים את היישום שלה על סיכות ראש DNA וקומפלקסים SNARE כמערכות מודל, אבל זה יהיה ישים גם על מולקולות אחרות המעורבות באירועים מכנוביולוגיים.

פינצטה מגנטית במהירות גבוהה למדידות ננומכניות על אלמנטים רגישים לכוח

לבדיקת דגימה בקנה מידה גדול עם רזולוציה ננומטרית יש מגוון רחב של יישומים, במיוחד עבור פרוסות מוליכים למחצה ננו-מפורקות. מיקרוסקופ כוח אטומי יכול להיות כלי נהדר למטרה זו, אך מוגבל על ידי מהירות ההדמיה שלהם. עבודה זו משתמשת במערכי קנטיליבר פעילים מקבילים ב- AFM כדי לאפשר בדיקות בתפוקה גבוהה ובקנה מידה גדול.

מיקרוסקופ כוח אטומי פעיל של בדיקה עם מערכי קנטיליבר קוואטרו-מקביליים לבדיקת דגימות בקנה מידה גדול בתפוקה גבוהה

למדו לייצר ולהשתמש בגלאי מערך מיקרו-עמודים (mPADs) למדידת כוחות משיכה תאיים בביולוגיה תאית ובביומכניקה. שיטה זו מאפשרת ניתוח חוזק וכיוון כוחות התכווצות תאית בזמן אמת.

Microfabricated פוסט מערך גלאים (mPADs): גישה לבודד כוחות מכניים

גלה סרטונים נוספים