Cuando la mejor herramienta para el trabajo no es lo suficientemente buena, los ingenieros descubren cómo construir una nueva. Eso es lo que hizo John Slater, profesor asistente de ingeniería biomédica de la Universidad de Delaware, con una técnica llamada microscopía de fuerza de tracción TFM, que es comúnmente utilizado por científicos, ingenieros y biofísicos para medir las fuerzas generadas por las células en sus entornos circundantes.
A principios de este año, en la revista ACS Applied Materials & Interfaces, Slater, el estudiante de doctorado en ingeniería biomédica Omar Banda y el científico asociado del Centro de BioImaging del Instituto de Biotecnología de Delaware Chandran R. Sabanayagam describieron cómo desarrollaron una nueva plataforma TFM sin referencias que permite a los investigadorespara tomar más medidas en menos tiempo.
Además, Slater y Banda escribieron un protocolo paso a paso que describe cómo fabricar la nueva plataforma TFM utilizando litografía de escaneo láser de dos fotones y cómo implementar el software que desarrollaron para adquirir mediciones de celdas de alto rendimiento, que se publicó en octubreen el Diario de experimentos visualizados .
"Esta es una solución de ingeniería realmente elegante para un problema de larga data", dijo Slater.
microscopía de fuerza de tracción
El cuerpo humano contiene aproximadamente 37 billones de células. En cada tejido, las células se mantienen unidas por una matriz extracelular, una red de moléculas que incluye agua, proteínas y enzimas para sustentar sus células.
"Una célula individual tiene fibras de tensión de actina, y cuando esas fibras se contraen, la célula tira de la matriz", dijo Slater. "La cantidad que tira de la matriz, la fuerza total que genera, realmente influye en su comportamiento."Esta interacción célula-entorno juega un papel importante en la regulación del destino celular y permite que las células perciban y reaccionen a las propiedades físicas de su entorno local.
Slater estudia cómo las células interactúan con su entorno con un enfoque particular en cómo las interacciones físicas influyen en el comportamiento celular y, como muchos científicos en este campo, confía en TFM. En TFM tradicional, las nanoesferas fluorescentes se agregan a un hidrogel flexible.las células se adhieren a la superficie del gel y tiran de él, el usuario toma una imagen para revelar el estado de estrés de las células. Luego, las células se eliminan o relajan, y se toma una segunda imagen. Midiendo la distancia de las partículas fluorescentesmovido entre las dos imágenes, el usuario puede calcular las tensiones y fuerzas generadas por las células.
El TFM tradicional tiene algunos inconvenientes. El rendimiento es bastante bajo, por lo general solo permite medir un puñado de células en un período de tiempo razonable, y las células que se miden generalmente deben destruirse o eliminarse para producir una célula.imagen de referencia gratuita para mediciones de deformación y cálculos de fuerza.
Slater decidió construir algo mejor, algo no destructivo y adecuado para pruebas de mayor rendimiento. El equipo desarrolló una forma de realizar TFM con un estado de estrés cero incorporado para que no tenga que recopilar esa imagen de referencia sin las celdas, dijo. Para hacerlo, colocan marcadores fluorescentes en una matriz tridimensional muy regular dentro del gel utilizando litografía de escaneo láser de dos fotones guiada por imágenes.
"Con el método tradicional en el que simplemente colocas esferas, no tienes control de dónde están. Están en todas partes", dijo Slater. "Es por eso que tienes que eliminar o relajar las células para obtener el estado de estrés cero.Para nosotros, sabemos exactamente dónde están los marcadores, por lo que incluso cuando están estresados, sabemos dónde estaba su posición original no estresada porque es una matriz muy regular ".
Esto permite mediciones de rendimiento mucho mayor. Por ejemplo, el equipo midió recientemente las fuerzas generadas por más de 60 celdas en muy poco tiempo.
"Nuestro objetivo es combinar esto con otros ensayos como la inmunofluorescencia porque las células nunca tienen que ser removidas o relajadas", dijo. "Estamos usando esto para comprender qué roles juegan las fuerzas generadas por las células en la regulación del destino celular con un enfoque endiferenciación de células madre, comportamiento de las células cancerosas y función de los vasos sanguíneos ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Delaware . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
Referencia de la revista :
cite esta página :