Czasopismo | ELEKTRONIKA - KONSTRUKCJE, TECHNOLOGIE, ZASTOSOWANIA | Rocznik 2017 - zeszyt 2

Mikrocytometria odkształceniowa wykorzystująca technikę mikrosystemów

10.15199/13.2017.2.6

nr katalogowy: 104240
10.15199/13.2017.2.6

W pracy przedstawiono istniejące rozwiązania metodologiczno- techniczne wykorzystujące technikę mikrosystemów, a także zaproponowano nowatorską koncepcję rozwiązania własnego, służącego do badania właściwości mechanicznych oocytów zwierzęcych w celu powiązania ich z potencjałem rozrodczym komórek. Stwierdzono, że istnieje zapotrzebowanie badawcze na nowe rozwiązania techniczne i metodologiczne pozwalające na określanie cech mechanicystycznych komórek o wymiarach od kilku do kilkunastu mikrometrów z uwagi na możliwe powiązanie tych właściwości z potencjałem biologicznym komórek. Słowa kluczowe: mikrocytometria odkształceniowa, właściwości mechaniczne komórek, oocyty, mikroinżynieria, mikrosystemy.Rola i znaczenie właściwości mechanicznych komórki przez długi czas nie były badane z uwagi na ograniczenia klasycznych metod badawczych takich jak np. kontrolowane zasysanie komórki pipetą [1, 2] lub ściskanie między dwiema płytkami [3, 4]. Wraz z rozwojem nowoczesnych metod badawczych wykorzystujących technikę mikrosystemów [5] - w tym między innymi mikroskopii sił atomowych (AFM) i mikrocytometrii przepływowej typu lab-on-a-chip (LOC) - możliwe stało się określanie właściwości mechanicznych pojedynczej komórki oraz wpływ tych właściwości na komórki i organizmy żywe. Tematyka ta stała się przedmiotem wielu publikacji naukowych, w tym w najlepszych czasopismach - Nature i Science [6, 7]. Wiadomo jest, że właściwości mechaniczne komórki pełnią kluczową rolę w prawidłowym funkcjonowaniu komórek i organizmów [8]. Przykładem jest tutaj stwierdzenie, że komórki nowotworowe są bardziej elastyczne od komórek zdrowych, co ułatwia ich migrację (przerzuty) [7, 9]. Badano również między innymi komórki macierzyste, limfocyty i krwinki czerwone [10-12]. W ostatnim czasie zainteresowanie naukowe zwrócone jest w kierunku badania właściwości mechanicznych oocytów z uwagi na możliwe powiązanie tych właściwości z potencjałem rozrodczym, np. dojrzałe [...]

Bibliografia

[1] Jones W. R., Ting-Beall H. P., Lee G. M., Kelley S. S., Hochmuth R. M., Guilak F. 1999. “Alterations in the Young’s modulus and volumetric properties of chondrocytes isolated from normal and osteoarthritic human cartilage". Journal of Biomechanics 32(2): 119-27.
[2] Thoumine O., Ott A. 1997. “Time scale dependent viscoelastic and contractile regimes in fibroblasts probed by microplate manipulation". J Cell Sci. 110 (Pt 17): 2109-16.
[3] Chan B. P., Li C. H., Au-Yeung K. L., Sze K. Y., Ngan A. H. 2008. “A microplate compression method for elastic modulus measurement of soft and viscoelastic collagen microspheres". Ann Biomed Eng. 36(7): 1254-67.
[4] Peeters E. A., Bouten C.V., Oomens C.W., Baaijens F.P. 2003. “Monitoring the biomechanical response of individual cells under compression: a new compression device". Med Biol Eng Comput. 41(4): 498-503.
[5] Moraes Ch., Sun Y., Simmons C. A. 2010. “Microfabricated devices for studying cellular biomechanics and mechanobiology". Studies in Mechanobiology, Tissue Engineering and Biomaterials (4): 45-175.
[6] Friedl P., Wolf K. 2003. “Tumour-cell invasion and migration: diversity and escape mechanisms". Nature Reviews Cancer 3(5): 362-374.
[7] Lekka M., Laidler P. 2009. “Applicability of AFM in cancer detection". Nat Nanotechnol. 4(2): 72-3.
[8] Di Carlo D. 2012. “A mechanical biomarker of cell state in medicine". J Lab Autom. 17(1): 32-42.
[9] Guck J., Lautenschläger F., Paschke S., Beil M. 2010. “Critical review: cellular mechanobiology and amoeboid migration". Integr Biol (Camb). 2(11-12): 575-83.
[10] Gifford S. C., Derganc J., Shevkoplyas S.S., Yoshida T., Bitensky M.W. 2006, “A detailed study of time-dependent changes in human red blood cells: from reticulocyte maturation to erythrocyte senescence". Br J Haematol. 135(3): 395-404.
[11] H ou H. W., Li Q. S., Lee G. Y., Kumar A. P., Ong C. N., Lim C.T. 2009. “Deformability study of breast cancer cells using microfluidics". Biomed Microdevices 11(3): 557-64.
[12] Gabriele S., Versaevel M., Preira P., Théodoly O. 2010. “A simple microfluidic method to select, isolate, and manipulate single-cells in mechanical and biochemical assays". Lab Chip 10(11): 1459-67.
[13] Nakahara K., Sakuma S., Hayakawa T., Arai F. 2015. “On-Chip Transportation and Measurement of Mechanical Characteristics of Oocytes in an Open Environment". Micromachines 6(5): 648-659.
[14] Nelson B.J., Sun Y., Greminger M.A. 2005. “Microrobotics for Molecular Biology: Manipulating Deformable Objects at the Microscale". Springer Tracts in Advanced Robotics (STAR) 15: 115-124.
[15] Sun Y., Wan K. T., Roberts K. P., Bischof J. C., Nelson B. J. 2003. “Mechanical property characterization of mouse zona pellucida"., IEEE Transactions on NanoBioscience 2(4): 279-286.
[16] Gossett D. R., Tse H. T., Lee S. A., Ying Y., Lindgren A. G., Yang O. O., Rao J., Clark A. T., Di Carlo D. 2012. “Hydrodynamic stretching of single cells for large population mechanical phenotyping". Proc Natl Acad Sci USA 109(20): 7630-5.
[17] H u S., Eberhard L., Chen J., Love J. C., Butler J. P., Fredberg J. J., Whitesides G. M., Wang N. 2004. “Mechanical anisotropy of adherent cells probed by a three-dimensional magnetic twisting device". Am J Physiol Cell Physiol. 287(5): C1184-91.
[18] Strohm E. M., Berndl E.S., Kolios M.C. 2013. “High frequency label- free photoacoustic microscopy of single cells". Photoacoustics 1(3-4): 49-53.
[19] Liu X., Shi J., Zong Z., Wan K. T., Sun Y. 2012. “Elastic and Viscoelastic Characterization of Mouse Oocytes Using Micropipette Indentation". Annals of Biomedical Engineering 40 (10): 2122-2130.
[20] Kim J., Kim J. 2013. “Viscoelastic Characterization of Mouse Zona Pellucida". IEEE Trans Biomed Eng. 60(2): 569-75.
[21] Abadie J., Roux C., Piat E., Filiatre C., Amiot C. 2014. “Experimental measurement of human oocyte mechanical properties on a micro and nanoforce sensing platform based on magnetic springs". Sensors and Actuators B: Chemical 190: 429-438.
[22] Luo Z., Guven S., Gozen I., Chen P., Tasoglu S., Anchan R. M., Bai B., Demirci U. 2015. “Deformation of a single mouse oocyte in a constricted microfluidic channel". Microfluid Nanofluidics 19(4): 883-890.
[23] Boccaccio A., Lamberti L., Papi M., De Spirito M., Douet C., Goudet G., Pappalettere C. 2014. “A hybrid characterization framework to determine the visco-hyperelastic properties of a porcine zona pellucida". Interface Focus 4(2): 20130066.
[24] Lai D., Takayama s., Smith G. D. 2015. "Recent microfluidic devices for studying gamete and embryo biomechanics". Journal of Biomechanics 48: 1671-1678.

Jeśli masz wykupiony/przyznany dostęp - zaloguj się. Skorzystaj z naszych propozycji zakupu!

Publikacja


e-Publikacja (format pdf) - nr 104240 "Mikrocytometria odkształc..." licencja: Osobista Produkt cyfrowy	10.00 zł

Zeszyt


ELEKTRONIKA - KONSTRUKCJE, TECHNOLOGIE, ZASTOSOWANIA - e-zeszyt (pdf) 2017-2 licencja: Osobista Produkt cyfrowy	35.00 zł

Prenumerata

ELEKTRONIKA - KONSTRUKCJE, TECHNOLOGIE, ZASTOSOWANIA - prenumerata cyfrowa
licencja: Osobista

Produkt cyfrowy
Nowość

420.00 zł

ELEKTRONIKA - KONSTRUKCJE, TECHNOLOGIE, ZASTOSOWANIA - papierowa prenumerata roczna + wysyłka
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
ELEKTRONIKA - KONSTRUKCJE, TECHNOLOGIE, ZASTOSOWANIA - papierowa prenumerata roczna	528.00 zł brutto 488.89 zł netto 39.11 zł VAT (stawka VAT 8%)
ELEKTRONIKA - KONSTRUKCJE, TECHNOLOGIE, ZASTOSOWANIA - pakowanie i wysyłka	42.00 zł brutto 34.15 zł netto 7.85 zł VAT (stawka VAT 23%)

570.00 zł

ELEKTRONIKA - KONSTRUKCJE, TECHNOLOGIE, ZASTOSOWANIA - PAKIET prenumerata PLUS
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
ELEKTRONIKA - KONSTRUKCJE, TECHNOLOGIE, ZASTOSOWANIA - PAKIET prenumerata PLUS (Prenumerata papierowa + dostęp do portalu sigma-not.pl + e-prenumerata)	636.00 zł brutto 588.89 zł netto 47.11 zł VAT (stawka VAT 8%)

636.00 zł

Zeszyt

2017-2

Twój Koszyk

Publikacja

Zeszyt

Prenumerata

Zeszyt

Czasopisma