Medición de la rigidez de sustratos de silicona blanda mecanobiología estudios utilizando un microscopio de fluorescencia de campo amplio

Yashar Bashirzadeh; Siddharth Chatterji; Dakota Palmer; Sandeep Dumbali; Shizhi Qian; Venkat Maruthamuthu

doi:10.3791/57797

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Artículo de método

Medición de la rigidez de sustratos de silicona blanda mecanobiología estudios utilizando un microscopio de fluorescencia de campo amplio

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DOI:

10.3791/57797

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3 de julio de 2018

Yashar Bashirzadeh^*¹ , Siddharth Chatterji^*¹ , Dakota Palmer^*² , Sandeep Dumbali^*¹ , Shizhi Qian¹ , Venkat Maruthamuthu¹

¹Department of Mechanical & Aerospace Engineering, Old Dominion University, ²Department of Biological Sciences, Old Dominion University

^* These authors contributed equally

En este artículo

Resumen

Sustratos con rigidez en la gama de kilopascal son útiles para estudiar la respuesta de las células a rigidez de microambiente fisiológicamente relevante. Con sólo un microscopio de fluorescencia de campo amplio, módulo de Young de geles de silicona blanda puede ser determinado mediante una muesca con un ámbito adecuado.

Resumen

Los tejidos blandos en el cuerpo humano normalmente tienen rigidez en la gama de kilopascal (kPa). Por consiguiente, sustratos flexibles de silicona e hidrogel han demostrado para ser sustratos útiles para el cultivo de células en un microambiente físico que imita parcialmente en vivo condiciones. Aquí, presentamos un protocolo simple para la caracterización de módulos de Young de sustratos elástico lineales isotrópicos utilizados normalmente para estudios mecanobiología. El protocolo consiste en preparar un sustrato de suave silicona en una placa de Petri o silicona rígida, cubriendo la superficie del substrato de silicona con perlas fluorescentes, través de una escala milimétrica para aplicar sangría a la superficie (por gravedad), el fluorescente de la proyección de imagen granos en la superficie de la silicona con sangría utilizando un microscopio de fluorescencia y análisis de las imágenes resultantes para calcular el módulo de Young del sustrato de silicona. Superficie superior del sustrato de acoplamiento con una proteína de matriz extracelular de moduli (además de los granos fluorescentes) permite que el sustrato de silicona fácilmente ser utilizado para la galjanoplastia de la célula y estudios subsecuentes usando experimentos de microscopia de fuerza de tracción. El uso de silicona rígida, en lugar de un plato de Petri, como la base de la silicona blanda, permite el uso de estudios mecanobiología estiramiento externo. Una ventaja específica de este protocolo es un microscopio de fluorescencia de campo amplio, que está comúnmente disponible en muchos laboratorios, el equipo pesado necesario para este procedimiento. Demostramos este protocolo midiendo el módulo de Young de sustratos de silicona de diferentes módulos elásticos.

Introducción

Las células en los tejidos blandos residen en un entorno micro cuya rigidez es en el kilopascal rango¹, en contraste con los platos de cultivo de tejidos cuya rigidez es varios órdenes de magnitud mayor. Primeros experimentos con las células en los substratos suaves recubiertos por proteínas de matriz extracelular demostraron que la rigidez de sustrato influye en cómo las células pasan como se adhieren a la matriz extracelular por debajo de²^,³. De hecho, la rigidez del substrato influye fundamentalmente la célula función⁴ en una manera similar a las señales bioqu....