Qui viene presentato un protocollo per costruire un sistema veloce e non distruttivo per misurare la comprimibilità di cellule o nuclei basato su microdispositivo acustofluidico. Sono stati studiati i cambiamenti nelle proprietà meccaniche delle cellule tumorali dopo transizione epiteliale-mesenchimale o radiazioni ionizzanti, dimostrando la prospettiva applicativa di questo metodo nella ricerca scientifica e nella pratica clinica.
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Articolo metodologico
Misura della comprimibilità di cellula e nucleo basata su microdispositivo acustofluidico
In questo articolo
Sommario
Abstract
La meccanica cellulare svolge un ruolo importante nelle metastasi tumorali, nella trasformazione maligna delle cellule e nella radiosensibilità. Durante questi processi, studiare le proprietà meccaniche delle cellule è spesso impegnativo. I metodi di misurazione convenzionali basati sul contatto, come la compressione o lo stiramento, sono inclini a causare danni alle cellule, influenzando l'accuratezza della misurazione e la successiva coltura cellulare. Le misurazioni in stato aderente possono anche influenzare l'accuratezza, specialmente dopo l'irradiazione poiché le radiazioni ionizzanti appiattiscono le cellule e migliorano l'adesione. Qui è stato sviluppato un sistema di misura della meccanica cellulare basato sul metodo acustofluidico. La comprimibilità della cella può essere ottenuta registrando la traiettoria di movimento della cella sotto l'azione della forza acustica, che può realizzare misure rapide e non distruttive in stato sospeso. Questo documento riporta in dettaglio i protocolli per la progettazione di chip, la preparazione dei campioni, la registrazione della traiettoria, l'estrazione e l'analisi dei parametri. La comprimibilità di diversi tipi di cellule tumorali è stata misurata sulla base di questo metodo. La misurazione della comprimibilità del nucleo è stata ottenuta anche regolando la frequenza di risonanza della ceramica piezoelettrica e la larghezza del microcanale. In combinazione con la verifica a livello molecolare degli esperimenti di immunofluorescenza, è stata confrontata la comprimibilità cellulare prima e dopo la transizione epiteliale-mesenchimale indotta da farmaci (EMT). Inoltre, è stato rivelato il cambiamento di comprimibilità cellulare dopo l'irradiazione a raggi X con dosi diverse. Il metodo di misurazione della meccanica cellulare proposto in questo articolo è universale e flessibile e ha ampie prospettive di applicazione nella ricerca scientifica e nella pratica clinica.
Introduzione
Le proprietà meccaniche cellulari svolgono un ruolo importante nelle metastasi tumorali, nella trasformazione maligna delle cellule e nella radiosensibilità 1,2. Per ottenere una comprensione approfondita del ruolo delle proprietà meccaniche delle cellule nel processo di cui sopra, la misurazione accurata della meccanica cellulare è fondamentale e la misurazione non dovrebbe causare danni alle cellule per la successiva coltura e analisi. Il processo di misurazione dovrebbe essere il più veloce possibile, altrimenti la vitalità cellulare potrebbe essere compromessa se le cellule vengono rimosse dall'ambiente di....
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Protocollo
1. Fabbricazione e assemblaggio del microdispositivo acustofluidico
- Fabbricazione del chip microfluidico.
- Progettare un chip a canale singolo con un solo ingresso e uscita, come illustrato nella Figura 1. Per le celle di misura, mantenere la sezione trasversale rettangolare del microcanale a 740 μm di larghezza e 100 μm di profondità. Per misurare il nucleo della cella, modificare la larghezza e la profondità del microcanale rispettivamente a 250 μm e 100 μm.
- Preparare il microcanale su wafer di silicio tramite incisione ionica reattiva. Sigillare la parte superiore del microcanale con....
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Risultati
Qui, il lavoro ha presentato un protocollo per la costruzione di un sistema di misura della comprimibilità cellulare veloce e non distruttivo basato su microdispositivo acustofluidico e ha dimostrato i suoi vantaggi per misurare cella e nucleo in diverse situazioni. La figura 1 mostra lo schema del canale microfluidico. I componenti e l'assemblaggio del microdispositivo acustofluidico sono mostrati nella Figura 2. La figura 3 mostra.......
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Discussione
I metodi di misurazione della meccanica cellulare comunemente usati sono AFM, aspirazione di micropipette, metodi di microfluidica, tecnica a piastre parallele, pinzette ottiche, barelle ottiche e metodi acustici20. I metodi di microfluidica possono funzionare con tre approcci: micro-costrizione, flusso estensionale e flusso di taglio. Tra questi, barella ottica, pinzette ottiche, metodi acustici, flusso estensionale e approcci di flusso di taglio sono misurazioni senza contatto. A differenza dell.......
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Dichiarazioni
Gli autori non hanno interessi finanziari concorrenti o altri conflitti di interesse.
Ringraziamenti
Questo studio è stato sostenuto dalla National Natural Science Foundation of China (numeri di sovvenzione 12075330 e U1932165) e dalla Natural Science Foundation della provincia del Guangdong, Cina (numero di sovvenzione 2020A1515010270).
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Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| 0,25% tripsina(1x) | GIBCO | 15050-065 | |
| 502 colla | Evo-bond | cianoacrilato | |
| colla A549 | ATCC | CCL-185 | adenocarcinoma polmonare |
| Kit di estrazione di citonucleoproteine e proteine citoplasmatiche | Beyotime | P0027 | Contiene reagenti per l'estrazione di proteine citoplasmatiche A e B |
| Dulbecco' s Eagle medium modificato (DMEM) | corning | 10-013-CVRC | |
| Fetale Bovino Srum (FBS) | AUSGENEX | FBS500-S | |
| HCT116 | ATCC | CCL247 | carcinoma colorettale |
| Vetro resistente al calore | Pyrex | ||
| Leibovitz' s L-15 medio | GIBCO | 11415-064 | |
| MCF-7 | ATCC | HTB-22 | adenocarcinoma mammario |
| MDA-MB-231 | ATCC | HTB-26 | adenocarcinoma mammario |
| Medium essenziale minimo (MEM) | corning | 10-010-CV | |
| Penicillina-streptomicina | GIBCO | 15140-122 | |
| Tampone fosfato | corning | 21-040-cvc | |
| PMSF | Beyotime | ST506 | 100mM |
| Polybead Polistirene tinto rosso Microsfera | polysciences | 15714 | Il diametro del microshpere è 6.00µ m |
| ioduro di propidio(PI) | Sigma-Aldrich | P4170 | |
| SYLGARD 184ELASTOMERO SILICONICO | Dow-Corning | 1673921 | Contiene prepolimeri e agenti indurenti |
| Trypan Blue | Beyotime | C0011 |
Riferimenti
- Wirtz, D., Konstantopoulos, K., Searson, P. C. The physics of cancer: the role of physical interactions and mechanical forces in metastasis. Nature Reviews. Cancer. 11 (7), 512-522 (2011).
- Frame, F. M., et al. HDAC inhibitor....
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Ristampe e permessi
