Для просмотра этого контента требуется подписка на Jove Войдите в систему или начните бесплатную пробную версию.

В этой статье

  • Резюме
  • Аннотация
  • Введение
  • протокол
  • Результаты
  • Обсуждение
  • Раскрытие информации
  • Благодарности
  • Материалы
  • Ссылки
  • Перепечатки и разрешения

Резюме

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.

Аннотация

Красные кровяные тельца (эритроциты) известны своей замечательной деформируемостью. Они многократно претерпевают значительную деформацию при прохождении через микроциркуляцию. Снижение деформируемости наблюдается у физиологически стареющих эритроцитов. Существующие методы измерения деформируемости клеток не могут быть легко использованы для измерения усталости, постепенной деградации клеточных мембран, вызванной циклическими нагрузками. Представлен протокол оценки механической деградации эритроцитов от циклических касательных напряжений с использованием электродеформации на основе модуляции амплитудного сдвига (ASK) в микрофлюидном канале. Вкратце, взаимосвязанные электроды в микрофлюидном канале возбуждаются переменным током низкого напряжения на радиочастотах с помощью генератора сигналов. Эритроциты во взвешенном состоянии реагируют на электрическое поле и проявляют положительный диэлектрофорез (ДЭП), который перемещает клетки к краям электродов. Затем ячейки растягиваются за счет электрических сил, действующих на две половинки ячейки, что приводит к одноосному растяжению, известному как электродеформация. Уровень напряжения сдвига и результирующей деформации можно легко регулировать, изменяя амплитуду волны возбуждения. Это позволяет количественно оценить нелинейную деформируемость эритроцитов в ответ на малые и большие деформации при высокой пропускной способности. Модификация волны возбуждения с помощью стратегии ASK индуцирует циклическую электродеформацию с программируемыми скоростями и частотами нагрузки. Это обеспечивает удобный способ определения усталости эритроцитов. Наш подход к электродеформации с ASK-модуляцией впервые позволяет напрямую измерять усталость эритроцитов от циклических нагрузок. Его можно использовать в качестве инструмента для общего биомеханического тестирования, для анализа деформируемости и усталости клеток в других типах клеток и при заболеваниях, а также можно комбинировать со стратегиями контроля микроокружения клеток, такими как напряжение кислорода и биологические и химические сигналы.

Введение

Эритроциты (эритроциты) являются наиболее деформируемыми клетками в организме человека1. Их деформируемость напрямую связана с их кислородонесущей функцией. Было обнаружено, что снижение деформируемости эритроцитов коррелирует с патогенезом ряда нарушений эритроцитов2. Измерения деформируемости привели нас к лучшему пониманию заболеваний, связанных с эритроцитами3. Нормальная продолжительность жизни эритроцитов может варьироваться от 70 до 140дней4. Поэтому важно измерить, как их деформируемость уменьшается вместе с процессом старения, например, их усталостное поведение из-....

протокол

Обезличенная цельная человеческая кровь была получена коммерчески. Работа с образцами крови проводилась в лаборатории 2-го уровня биобезопасности с использованием протоколов, утвержденных Институциональным комитетом по биобезопасности Атлантического университета Флориды.

1. Подготовка микрофлюидных устройств

  1. Приклейте мастер-кремниевую пластину SU-8 для микрофлюидного канала на внутреннюю сторону пластиковой чашки Петри диаметром 14 см и очистите ее газомN2 .
  2. Взвесьте 60 г полидиметилсилоксанового (ПДМС) основания и 6 г отвердителя ПДМС в бумажном стаканчике. Смешайте две части деревянной лопа....

Результаты

При загрузке клеточной суспензии в микрофлюидный канал наблюдалось относительно равномерное распределение клеток. При выходе сигнала (например, простой синусоиды или фазы ASK) от генератора функций тонкопленочные межцифровые электроды создавали неоднородное электрическое поле перем.......

Обсуждение

Модуляция ASK OOK синусоиды, индуцирующей силу DEP, может быть использована для испытания механической усталости эритроцитов в течение длительного периода времени. В этом протоколе мы ограничили испытание на усталость in vitro 1 часом, чтобы предотвратить потенциальное неблагоприятное метаб?.......

Раскрытие информации

Авторам нечего раскрывать.

Благодарности

Это исследование было профинансировано NSF/CMMI Mechanobiology of Hemoglobin Based Artificial Oxygen Carrier (#1941655) и NSF/CMMI Dynamic and Fatigue Analysis of Healthy and Disease Red Blood Cells (#1635312).

....

Материалы

NameCompanyCatalog NumberComments
Balance ScaleViBRAHT-224R
Bandpass filterBRIGHTLINE414/46 BrightLine HC
BD Disposable Syringes with Luer-Lok™ Tips, 1 mLFisher Scientific14-823-30
Biopsy Punches with Plunger System, 1.5 mmFisher Scientific12-460-403
Biopsy Punches with Plunger System, 3 mmFisher Scientific12-460-4071.5 mm and 3 mm diameter
Blunt needle, 23-gaugeBSTEANX001308N97
Bovin Serum AlbuminRMBIOBSA-BSH
CentrifugeSCILOGEX911015119999
Conical Tube, 50 mLFisher Scientific05-539-13
DextroseFisher ScientificMDX01455MilliporeSigma™
EC Low Conductivity meterecoTestr358/03
Eppendorf   Snap-Cap MicrocentrifugeTubeswww.eppendorf.com05-402-25
ExcelMicrosoft Graph plotting
Function GeneratorSIGLENTSDG830
Glass/ITO Electrode SubstrateOSSILAS161
ImageJNIHhttps://imagej.nih.gov/ij/
Inverted MicroscopeOLYMPUSIX81 - SN9E07015
Lab OvenQUINCY LAB (QL)MODEL 30GCEDigital Model
MatlabMathWorksGraph plotting
Micro Osmometer - Model 3300Advanced Instruments Inc.S/N: 03050397P
Parafilm Laboratory Wrapping FilmFisher Scientific13-374-12
Petri dishFALCONSKU=351006ICSI/Biopsydish 50*9 mm
Phosphate Buffered Saline (PBS)LONZA04-479Q
Plasma CleanerHarrick plasma PDCOOLNC0301989
SolidworksDassault SystemesCAD software
SucroseFisher Scientific50-188-2419
Vacuum DesiccatorSPBEL-ARTF42400-2121
Wooden spatulaFisher ScientificNC0304136Tongue Depressors Wood NS 6"

Ссылки

  1. Kim, Y., Kim, K., Park, Y. Measurement techniques for red blood cell deformability: recent advances. Blood Cell—An Overview of Studies in Hematology. 10, 167-194 (2012).
  2. Safeukui, I., et al.

Перепечатки и разрешения

Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи

Запросить разрешение

Смотреть дополнительные статьи

JoVE200

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Исследования

Образование

О JoVE

Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены