Caracterização das propriedades mecânicas do tecido cerebral de camundongos usando microscopia de força atômica
JoVE Encyclopedia of Experiments
Neurociência
0 vistas • 3:08 min • June 17th, 2025
Pegue um prato revestido com bioadesivo com uma fatia de cérebro de camundongo imobilizado em um meio pré-aquecido.
Coloque-o em um microscópio de força atômica pré-aquecido ou em um estágio AFM para manter as condições fisiológicas.
Aplique uma gota do meio no grânulo esférico do modilhão do AFM posicionado sobre a cabeça do AFM.
Em seguida, reposicione a cabeça do AFM e mergulhe-a no meio.
Alinhe o feixe de laser no cantilever para rastrear a deflexão do cantilever usando o fotodiodo.
Abaixe a sonda AFM até que ela entre em contato com a superfície do tecido cerebral.
Para medição de conformidade de fluência, programe a sonda AFM para aplicar uma força constante.
Essa força faz com que o tecido se deforme enquanto o cantilever se dobra. O laser detecta a flexão do cantilever
e mede a rigidez do tecido.
Para medição de relaxamento de força, recue o tecido a uma profundidade fixa e mantenha-o.
O laser rastreia a flexão do cantilever para medir a resistência e o relaxamento do tecido ao longo do tempo, permitindo uma avaliação precisa das propriedades mecânicas do tecido.
Carregue cuidadosamente uma sonda AFM com uma constante de mola nominal de 0,03 newtons por metro e um cordão de borosilicato de 20 micrômetros de diâmetro no suporte da sonda. Coloque uma fatia de cérebro montada em uma placa de Petri em um aquecedor montado no estágio AFM que foi pré-aquecido a 37 graus Celsius.
Em seguida, adicione cerca de 2 mililitros de meio pré-aquecido.
Em seguida, adicione cuidadosamente uma gota de meio na sonda AFM para protegê-la de quebrar devido à tensão superficial quando for abaixada no meio ao redor da fatia do cérebro. Em seguida, reposicione a cabeça do AFM no palco. E comece a abaixar a cabeça até que ela esteja submersa no meio.
Usando o microscópio óptico, mova o estágio de modo que a região de interesse fique abaixo da sonda AFM calibrada. Em seguida, abaixe a sonda AFM para fazer contato com a superfície do tecido. Para conduzir os experimentos de conformidade de fluência, construa uma função de força aplicada no editor de funções do software.
A função consiste em uma rampa de 0,1 segundo para 0,05 nanonewton, que é mantida por 20 segundos, seguida por uma rampa de 1 segundo para 0 nanonewton. O software registrará dados sobre o recuo das pontas de prova do AFM no tecido durante a função aplicada da força. Depois de executar o experimento de conformidade de fluência, conduza experimentos de relaxamento de força criando uma função de recuo aplicada no software. Execute esta função enquanto o software coleta dados sobre a força experimentada pela sonda AFM à medida que ela se recorta no tecido.
Visão Geral
Este artigo descreve um método para medir as propriedades mecânicas do tecido cerebral de camundongo utilizando microscopia de força atômica (AFM). A técnica envolve a aplicação de forças controladas para avaliar a rigidez do tecido e suas características de relaxamento.
Componentes Principais do Estudo
Área da Ciência
- Neurociência
- Biofísica
- Propriedades mecânicas de tecidos biológicos
Antecedentes
- Compreender as propriedades mecânicas do tecido cerebral é fundamental para diversos estudos neurológicos.
- A microscopia de força atômica fornece um método de alta resolução para investigar a mecânica de tecidos.
- Estudos anteriores utilizaram a AFM para analisar respostas celulares e teciduais.
- Este método permite a medição em tempo real da deformação tecidual sob forças aplicadas.
Objetivo do Estudo
- Avaliar as propriedades mecânicas do tecido cerebral de camundongo utilizando microscopia de força atômica (AFM).
- Estabelecer um protocolo para medições de fluência e relaxação de força.
- Ampliar a compreensão da mecânica tecidual em um contexto fisiológico.
Métodos Utilizados
- Preparação de placas revestidas com bioadesivo contendo fatias cerebrais imobilizadas.
- Utilização de um microscópio de força atômica (AFM) para aplicar forças controladas ao tecido.
- Medição da deflexão do cantiléver para avaliar a rigidez e a relaxação do tecido.
- Coleta de dados por meio de funções programadas de aplicação de força no software do AFM.
Resultados Principais
- Medição bem-sucedida da rigidez do tecido e propriedades de relaxamento.
- Comprovou a eficácia da AFM na avaliação da mecânica de tecidos cerebrais.
- Forneceu um protocolo detalhado para realização de avaliações das propriedades mecânicas.
Conclusões
- O estudo estabelece um método confiável para avaliar a mecânica do tecido cerebral.
- Os resultados contribuem para a compreensão do comportamento do tecido cerebral sob estresse mecânico.
- Essa abordagem pode ser aplicada a diversos contextos de pesquisa neurológica.
Perguntas Frequentes
Relevância Executiva para a Indústria
A caracterização quantitativa da mecânica de tecidos cerebrais utilizando microscopia de força atômica (AFM) permite que equipes biofarmacêuticas investiguem as propriedades físicas de tecidos neurológicos com alta precisão. Essa capacidade apoia a validação precoce de alvos e a redução de riscos mecanicistas na descoberta de fármacos para o sistema nervoso central, onde o microambiente tecidual e sinais mecânicos influenciam modelos de doenças e hipóteses terapêuticas. A integração de medições baseadas em AFM aumenta a confiança preditiva na seleção de modelos pré-clínicos e na triagem de portfólios para programas de neuroterapias.
Aplicações Estratégicas em P&D de Biotecnologia Farmacêutica
Descoberta Inicial e Validação de Alvo
- Permite a medição direta da rigidez e viscoelasticidade tecidual relevantes para mecanismos de doenças.
- Apoia a validação funcional de alvos influenciados por microambientes mecânicos.
- Facilita a redução de riscos mecanicistas mediante a quantificação de propriedades físicas dos tecidos in loco.
- Aprimora a confiança preditiva na seleção e priorização de alvos no sistema nervoso central.
Triagem e Desenvolvimento de Ensaios
- Fornece saídas padronizadas e quantitativas para as propriedades mecânicas do tecido.
- Permite avaliação reprodutível da resposta do tecido à aplicação controlada de força.
- Apoia o desenvolvimento de ensaios para compostos que modulam a mecânica tecidual ou respostas celulares.
- Prepara sistemas biológicos validados para fluxos de trabalho de triagem de compostos em etapas subsequentes.
Pesquisa Translacional e Pré-clínica
- Alinha modelos pré-clínicos com a mecânica de tecidos relevantes para a doença, garantindo continuidade translacional.
- Permite decisões de avanço ajustadas ao risco com base em dados quantitativos de propriedades teciduais.
- Apoia o alinhamento de biomarcadores quando as propriedades mecânicas estão associadas à progressão da doença.
- Fornece subsídios mecanicistas para desvio preditivo em modelos de neurodegeneração e lesão.
Integração de Pipeline e Fluxo de Trabalho
A caracterização mecânica baseada em AFM insere-se no continuum entre descoberta inicial e pré-clínica, fornecendo subsídios tanto para a validação de alvos quanto para a seleção de modelos em programas do SNC.
- Biologia da Descoberta: Quantifica a mecânica dos tecidos para esclarecer vias biológicas e validar alvos mecanossensíveis.
- Triagem: Fornece leituras quantitativas e reprodutíveis para padronização de ensaios e avaliação de compostos.
- Análises: Fornece dados de relaxação de força e complacência de fluência para comparação estatística robusta de condições teciduais.
- Pesquisa Translacional: Garante que modelos pré-clínicos reflitam ambientes mecânicos relevantes para a doença.
- Reutilização Empresarial: Estabelece uma plataforma reutilizável para fenotipagem mecânica em portfólios de pesquisa do SNC.
Impacto Operacional e Empresarial
- Valor Científico: Aumenta a confiança preditiva e reduz a ambiguidade mecanicista na pesquisa do SNC.
- Valor Operacional: Padroniza as medições mecânicas de tecidos para reprodutibilidade e escalabilidade.
- Valor Estratégico: Orienta decisões de prosseguir/não prosseguir e melhora a eficiência de capital ao reduzir riscos em programas de estágio inicial.
- Impacto no Portfólio: Apoia a priorização e o avanço ajustados ao risco de ativos neuroterapêuticos.
Considerações sobre a Implementação
- Requer experiência em operação de AFM e manipulação de tecidos sob condições fisiológicas.
- Exige acesso a instrumentação de AFM calibrada e software analítico para medição de força.
- Necessita padronização entre equipes de protocolos para geração de dados reprodutíveis.
- Pode exigir adaptação para diferentes tipos de tecidos ou modelos de doenças na pesquisa do SNC.
- As limitações práticas incluem a variabilidade no preparo de amostras e a sensibilidade às condições ambientais.
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Última atualização: 29 agosto 2026