Elettrodeformazione modulata in ampiezza per valutare la fatica meccanica delle cellule biologiche
October 13th, 2023
Presentato qui è un protocollo per i test di fatica meccanica nel caso dei globuli rossi umani utilizzando un approccio di elettrodeformazione modulata in ampiezza. Questo approccio generale può essere utilizzato per misurare i cambiamenti sistematici nelle caratteristiche morfologiche e biomeccaniche delle cellule biologiche in una sospensione da deformazione ciclica.
La nostra ricerca è focalizzata sullo studio della biomeccanica cellulare delle cellule circolanti, come i globuli rossi umani. Sfruttiamo l'elettrocinetica, la microfluidica e la scienza dei materiali per comprendere le origini meccaniche del danno nelle membrane cellulari, nonché i meccanismi alla base della riduzione della durata della vita delle cellule del sangue in alcune malattie. Lo studio della fatica delle cellule biologiche è impegnativo.
Richiede l'applicazione di carichi ciclici alle membrane cellulari e il monitoraggio della deformazione nelle singole cellule. Utilizzando la chiave del foglio di ampiezza per ASK per modulare il comportamento di deformazione degli elettrodi dei globuli rossi, abbiamo potuto quantificare come cambia la deformabilità cellulare in linea con i cicli di carico. Abbiamo dimostrato per la prima volta che le membrane dei globuli rossi possono essere degradate solo con il solo allungamento ciclico.
Il nostro protocollo utilizza la dielettroforesi per spostare le cellule ai bordi dell'elettrodo per la misurazione della deformazione dell'elettrodo. Non richiede alcuna tecnica di stabilizzazione e può essere utilizzato direttamente per la sospensione cellulare. L'utilizzo di microelettrodi interdigitati ci permette di misurare decine di cellule in un unico campo visivo.
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Panoramica
Questo articolo presenta un protocollo per il test di fatica meccanica dei globuli rossi umani utilizzando un approccio di elettroformazione a modulazione di ampiezza. Questo metodo permette la misurazione dei cambiamenti nelle caratteristiche morfologiche e biomeccaniche delle cellule sotto deformazione ciclica.
Componenti principali dello studio
Area di scienza
- Biomeccanica cellulare
- Elettrocinetica
- Microfluidica
Sfondo
- Comprendere le origini meccaniche dei danni nelle membrane cellulari.
- Investigare i meccanismi alla base della vita accorciata delle cellule del sangue nelle malattie.
- Sfide nello studio della fatica nelle cellule biologiche.
- Importanza del monitoraggio della deformazione in singole cellule sotto carichi ciclici.
Obiettivo dello studio
- Quantificare i cambiamenti nella deformabilità cellulare durante il carico ciclico.
- Dimostrare gli effetti del stretching ciclico sulle membrane dei globuli rossi.
- Favorire una migliore comprensione della biomeccanica dei globuli rossi.
Metodi utilizzati
- Applicazione di carichi ciclici alle membrane cellulari.
- Monitoraggio della deformazione in singoli globuli rossi.
- Utilizzo della modulazione di ampiezza (ASK) per modulare il comportamento di elettroformazione.
- Quantificazione dei cambiamenti nella deformabilità allineati con i cicli di carico.
Risultati principali
- Le membrane dei globuli rossi possono essere degradate solo dal stretching ciclico.
- Sono stati ottenuti dati quantitativi sui cambiamenti di deformabilità cellulare.
- Sono state fornite informazioni sulle proprietà meccaniche delle cellule circolanti.
- È stata dimostrata la fattibilità dell'approccio di elettroformazione a modulazione di ampiezza.
Conclusioni
- Lo studio migliora la comprensione della biomeccanica dei globuli rossi.
- Fornisce un nuovo metodo per valutare l'integrità della membrana cellulare.
- La ricerca futura può basarsi su questi risultati per esplorare malattie correlate.
Domande frequenti
Chapters in this video
0:00
Introduction
1:28
Preparation of Dielectrophoresis Medium and Electrodeformation Prime Medium
2:31
Preparation of the Microfluidic Device for Electrodeformation of RBCs
6:07
Preparation of Human RBC Suspension for Electrodeformation Experiment
7:23
Preparing the Electrodeformation Setup and Performing Fatigue Testing on Human RBC
