Амплитудно-модулированная электродеформация для оценки механической усталости биологических клеток
October 13th, 2023
Здесь представлен протокол испытаний на механическую усталость эритроцитов человека с использованием амплитудно-модулированного электродеформационного подхода. Этот общий подход может быть использован для измерения систематических изменений морфологических и биомеханических характеристик биологических клеток в суспензии от циклической деформации.
Наши исследования сосредоточены на изучении клеточной биомеханики циркулирующих клеток, таких как эритроциты человека. Мы используем электрокинетику, микрофлюидику и материаловедение, чтобы понять механические истоки повреждений клеточных мембран, а также механизмы, лежащие в основе сокращения продолжительности жизни клеток крови при некоторых заболеваниях. Изучение усталости биологических клеток является сложной задачей.
Это требует приложения циклических нагрузок к клеточным мембранам и отслеживания деформации в отдельных клетках. Используя амплитудный ключ для ASK для модуляции деформации электродов эритроцитов, мы можем количественно оценить, как изменяется деформируемость клеток в соответствии с циклами нагрузки. Мы впервые продемонстрировали, что мембраны красных кровяных телец могут разрушаться только за счет циклического растяжения.
Наш протокол использует диэлектрофорез для перемещения клеток к краям электродов для измерения деформации электрода. Он не требует какой-либо техники стабилизации и может быть использован непосредственно для суспензии клеток. Использование межоцифрованных микроэлектродов позволяет измерять десятки клеток в одном поле зрения.
View the full transcript and gain access to thousands of scientific videos
Обзор
Эта статья представляет протокол для механического исследования усталостной работоспособности красных кровяных телец человека с использованием амплитудного модулированного электродеформационного подхода. Этот метод позволяет измерять изменения морфологических и биомеханических характеристик клеток при циклических деформациях.
Основные компоненты исследования
Область науки
- Биомеханика клеток
- Электрокинетика
- Микрофлюидика
Фон
- Понимание механических причин повреждений в клеточных мембранах.
- Исследование механизмов, лежащих в основе сокращения срока жизни клеток крови при заболеваниях.
- Проблемы при исследовании усталости в биологических клетках.
- Важность отслеживания деформации отдельных клеток при циклических нагрузках.
Цель исследования
- Количественная оценка изменений формы клеток при циклических нагрузках.
- Демонстрация эффектов циклического растяжения на мембранах эритроцитов.
- Продвижение в понимании биомеханики эритроцитов.
Используемые методы
- Применение циклических нагрузок к клеточным мембранам.
- Отслеживание деформации в отдельных эритроцитах.
- Использование амплитудной ключевой передачи (ASK) для модуляции электродеформационного поведения.
- Количественная оценка изменений формы, согласованная с циклами нагрузки.
Основные результаты
- Мембраны эритроцитов могут быть деградированы только циклическим растяжением.
- Были получены количественные данные об изменениях формы клеток.
- Были предоставлены представления о механических свойствах циркуляционных клеток.
- Была продемонстрирована возможность амплитудного модулированного электродеформационного подхода.
Выводы
- Исследование улучшает понимание биомеханики эритроцитов.
- Оно предоставляет новый метод для оценки целостности клеточных мембран.
- Будущие исследования могут опираться на эти результаты для изучения связанных заболеваний.
Часто задаваемые вопросы
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
