Name: quantifying the mechanical properties of the endothelial glycocalyx with atomic force microscopy
Uploaded: 2013-02-21T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Quantifying the Mechanical Properties of the Endothelial Glycocalyx with Atomic Force Microscopy at JoVE.com

Yazarlar, bu proje ile birlikte yardım için Elena Lomakina, Richard Bauserman, Margaret Youngman, Shay Vaknin, Jessica Snyder, Chris Striemer, Nakul Nataraj, Hung Li Chung, Tejas Khire, ve Eric Lam teşekkür etmek istiyorum. Bu proje NIH # PO1 HL 018208 tarafından finanse edildi.

1. Yöntemler 1.1 Hücre Akış Odası Hücreler 1.0 Pa (10 dyn / cm 2) bir makaslama altında yetiştirilir ve daha sonra bir Sı MFP3D AFM (Santa Barbara, CA) ile doğrudan transfer edilebilir böylece Şekil 1&#39;de gösterildiği gibi, akış bölme, inşa edildi. <ol><li> 15 dakika boyunca ve daha sonra damıtılmış su ile yıkama: akış bölme birinci pirana çözeltisi (H2O 03:01 2 H 2 SO <sub...

<ol>
	<li>Clifford, C., Seah, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanoindentation+measurement+of+young's+modulus+for+compliant+layers+on+stiffer+substrates+including+the+effect+of+poisson's+ratios.">Nanoindentation measurement of young's modulus for compliant layers on stiffer substrates including the effect of poisson's ratios.</a> Nanotechnology. , (2009).</li><li>Gouverneur, M., Spaan, J. A. E., Pannekoek, H., Fontijn, R. D., Vink, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fluid+shear+stress+stimulates+incorporation+of+hyaluronan+into+endothelial+cell+glycocalyx.">Fluid shear stress stimulates incorporation of hyaluronan into endothelial cell glycocalyx.</a> Am. J. Physiol. Heart. Circ. Physiol. 290 (1), 458-452 (2006).</li><li>Hocde, S. A., Hyrien, O., Waugh, R. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cell+adhesion+molecule+distribution+relative+to+neutrophil+surface+topography+assessed+by+tirfm.">Cell adhesion molecule distribution relative to neutrophil surface topography assessed by tirfm.</a> Biophysical Journal. 97 (1), 379-387 (2009).</li><li>Lipowski, H. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+endothelial+glycocalyx+as+a+barrier+to+leukocyte+adhesion+and+its+mediation+by+extracellular+proteases.">The endothelial glycocalyx as a barrier to leukocyte adhesion and its mediation by extracellular proteases.</a> Annals of biomedical engineering. 40 (4), 840-848 (2012).</li><li>Lu, L., Oswald, S. J., Ngu, H., Yin, F. C. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanical+properties+of+actin+stress+fibers+in+living+cells.">Mechanical properties of actin stress fibers in living cells.</a> Biophysical Journal. 95 (12), 6060-6071 (2008).</li><li>Pries, A. R., Secomb, T. W., Gaehtgens, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+endothelial+surface+layer.">The endothelial surface layer.</a> Pflugers Archiv. European Journal of Physiology. 440 (5), 653-666 (2000).</li><li>Spillmann, C. M., Lomakina, E., Waugh, R. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neutrophil+adhesive+contact+dependence+on+impingement+force.">Neutrophil adhesive contact dependence on impingement force.</a> Biophysical Journal. 87 (6), 4237-4245 (2004).</li><li>vanden Berg, B. M., Vink, H., Spaan, J. A. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+endothelial+glycocalyx+protects+against+myocardial+edema.">The endothelial glycocalyx protects against myocardial edema.</a> Circulation Research. 92 (6), 592-594 (2003).</li><li>Williams, T. E., Nagarajan, S., Selvaraj, P., Zhu, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantifying+the+impact+of+membrane+microtopology+on+effective+two-dimensional+affinity.">Quantifying the impact of membrane microtopology on effective two-dimensional affinity.</a> J. Biol. Chem. 276 (16), 13283-138 (2001).</li><li>Vink, H., Duling, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Identification+of+Distinct+Luminal+Domains+for+Macromolecules,+Erythrocytes,+and+Leukocytes+Within+Mammalian+Capillaries.">Identification of Distinct Luminal Domains for Macromolecules, Erythrocytes, and Leukocytes Within Mammalian Capillaries.</a> Circulation Research. 79, 581-589 (1996).</li></ol>

Bu iki tabaka modeli ve endotel duvar ile kan içinde dolaşan bir lökosit etkileşimini modellemek için Hertz teori hesaplanan değerler kullanılmıştır. Biz, 10 pN yük altında 50 nm çapında lökosit bir mikrovillus glycocalyx içine yaklaşık 150 nm girinti edeceğini toplam kalınlığı yalnızca bir kısmını hesaplanmıştır. Bu, bu deneyde ölçüldüğü gibi özelliklere sahip glycocalyx, hücre-hücre etkileşim için önemli bir engel olan ve lökosit hücre yapışma sırasında yapışma sıras?...

<table border="1"><tbody><tr><td> Reaktif / Malzeme Adı </td><td> Şirket </td><td> Katalog Numarası </td><td> Yorumlar </td></tr><tr><td> McCoy&#39;un Orta </td><td> Gibco </td><td> 16600-082 </td><td></td></tr><tr><td> Fötal Buzağı Serumu </td><td> Hyclone </td><td> SH30070 </td><td></td></tr><tr><td> Endotel Hücre Büyümesi Orta </td><td> Vec Teknolojileri </td><td> MCDB-131 </td><td></td></tr><tr><td> Pooled İnsan Umbilical Ven Endotel Hücreleri </td><td> Vec Teknolojileri </td><td> PHUVEC/T-25 </td><td></td></tr><tr><td> Sülfürik Asit </td><td> JT Baker </td><td> 9681-02 </td><td></td></tr><tr><td> Hidrojen peroksit </td><td> VWR </td><td> BDH3742-1 </td><td></td></tr><tr><td> (3-aminopropil) triethoxysilane </td><td> Aldrich </td><td> 440140-100ML </td><td></td></tr><tr><td> İzopropil Alkol </td><td> VWR </td><td> BDH8999-4 </td><td></td></tr><tr><td> Tripsin </td><td> Cellgro </td><td> 25-054-C1 </td><td></td></tr><tr><td> Hank&#39;in Tamponlu Tuz Çözeltisi </td><td> Gibco </td><td> 14175-095 </td><td></td></tr><tr><td> sülfo-NHS-LC-Biotin </td><td> Thermo Scientific </td><td> 21335 </td><td></td></tr><tr><td> Streptavadin boncuk </td><td> Dynabeads </td><td> 112.06D </td><td></td></tr><tr><td> MFP-3D AFM </td><td> İltica Araştırma </td><td></td><td></td></tr><tr><td> Tipless cantilevers </td><td> Nanoworld </td><td> OK-TL1-50 </td><td></td></tr><tr><td> Silhouette SD </td><td> Quickutz </td><td> Silhouette-SD </td><td></td></tr><tr><td> Silikon Kauçuk </td><td> Stockwell Elastomerics </td><td> SE50-RS </td><td></td></tr><tr><td> 30 ml şırıngalar </td&gt; <td> Benton Dickinson </td><td> 309650 </td><td></td></tr><tr><td> 18 gauge iğne </td><td> Benton Dickinson </td><td> 305196 </td><td></td></tr><tr><td> Uzatma Takımları </td><td> Hospira </td><td> 4429-48 </td><td></td></tr><tr><td> 4 yollu vanalar </td><td> Teleflex </td><td> W21372 </td><td></td></tr><tr><td> Erkek / Kadın Liman Caps </td><td> Smith&#39;in Tıp </td><td> MX491B </td><td></td></tr><tr><td> Peristaltik Pompa </td><td> Watson-Marlow </td><td> 401U / D </td><td></td></tr><tr><td> Peristaltik Hortum </td><td> Watson-Marlow </td><td> 903.0016.016 </td><td></td></tr><tr><td> steril filtre </td><td> Pall Yaşam Bilimleri </td><td> 4652 </td><td></td></tr></tbody></table>

quantifying the mechanical properties of the endothelial glycocalyx with atomic force microscopy

Lökositler ve lökosit çekme sırasında damar duvarının etkileşimin anlaşılmasına endotel yüzey tabakasının mekanik özellikleri eksik bir anlayış ile sınırlıdır. Bu lökosit adezyon moleküllerinin yüzey topografyası 3 göreli olmayan düzgün yayılı olduğu bilinmektedir, bu topografya diğer yüzeyleri 9 yapışkan bağ oluşumu sınırlar ve fizyolojik temas kuvvetleri (≈ 5,0 - mikrovillus başına 10.0 pN) olarak mikrovilluslar sıkıştırabilir karşıt yüzeyi 3, 7 ila moleküllerin yönelik artan istirahat uzunluğunun üçte biri kadar biraz. Bir iki-tabakalı yapı, nispeten sert hücre gövdesi, artı glycocalyx, lümen yüzeyi 6 üzerinde bir koruyucu yumuşak bir şeker kaplama gibi endotelyum düşünün. Bu glycocalyx endotel yüzeyi 4 lökositlerin yapışmasını azaltmak için bir engel olarak hareket edebilir olduğu gösterilmiştir.Bu yazıda endotel mekanik sertliği bağ oluşumu nasıl etkileyeceğini anlamak için endotel yüzeyler deformabilitesi ele başlar. Statik kültüründe yetişen Endotel hücreleri sağlam glycocalyx ifade etmezler, ancak fizyolojik akış koşullarında yetiştirilen hücreler in vivo 2 gözlenen yaklaşık glycocalyx başlar. Endotel hücre vücudun modülü yaklaşık 5 ila 20 kPa 5 olmak atomik kuvvet mikroskobu (AFM) kullanılarak ölçülmüştür. Glycocalyx kalınlığı ve yapısı elektron mikroskobu 8 kullanılarak çalışılmıştır ve glycocalyx bir modülü dolaylı yöntemler kullanılarak yaklaştırılır olmuştur, ama bildiğimiz kadarıyla, canlı hücreler içerisinde glycocalyx modülü doğrudan ölçüm yayımlanmış bir rapor olmamıştır . Bu çalışmada, biz ma kendi glycocalyx ifade maksimize etmek koşullarda kültüre edilmiştir hücreleri üzerine bir roman AFM probe ile yapılan girinti deneyler sunmakendotel glycocalyx bir modülü ve kalınlığı ke doğrudan ölçümler.

Tipik bir deneyde, 20 kuvvet-vs-mesafe eğrisi yakın, ancak çekirdek (~ 2 mikron içinde), üzerinde, tipik olarak perinükleer bölge, hücre belirli bir bölge elde edilmiştir. Eğrileri ölçüm süresi üzerinde hiçbir örnek kayması için hesap hizalanır ve daha sonra Şekil 4&#39;de gösterildiği gibi, kendi kendini taşır gürültü çıkarmak için ortalamaları alınmıştır. Eğrileri analiz ve ince polimer filmler 1 modülü ve kalınlığı belirlemek için geliştirilen ...

Watch this Scientific Journal Video about Quantifying the Mechanical Properties of the Endothelial Glycocalyx with Atomic Force Microscopy at JoVE.com

Quantifying the Mechanical Properties of the Endothelial Glycocalyx with Atomic Force Microscopy

Endotel glycocalyx mekanik özellikleri AFM konsollar üzerine mikron boyutlu küreler kullanarak girinti ile ölçüldü. Endotel hücreleri glycocalyx ifadesi neden fizyolojik akış koşullarında özel bir odasında kültüre edildi. Veri glycocalyx kalınlık ve modül belirlemek için, ince bir film model kullanılarak analiz edildi.

Atomik Kuvvet Mikroskobu ile Endotelyal Glycocalyx Mekanik Özelliklerinin nicel

Our  understanding of the interaction of leukocytes and the vessel wall during  leukocyte capture is limited by an incomplete understanding of the ...

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Bacterial Immobilization for Imaging by Atomic Force Microscopy

Atomik Kuvvet Mikroskopi Görüntüleme Bakteriyel İmmobilizasyon

AFM is a high-resolution (nm scale) imaging tool that mechanically probes a surface.  It has the ability to image cells and biomolecules, in a liquid ...

Visualization of Recombinant DNA and Protein Complexes Using Atomic Force Microscopy

Atomik Kuvvet Mikroskobu kullanılarak Rekombinant DNA ve Protein Kompleksleri Görselleştirme

Atomic force microscopy (AFM) allows for the visualizing of individual proteins, DNA molecules, protein-protein complexes, and DNA-protein complexes. On ...

Measuring the Mechanical Properties of Living Cells Using Atomic Force Microscopy

Atomik Kuvvet Mikroskobu kullanarak Yaşam Hücrelerinin Mekanik Özellikleri Ölçme

Mechanical  properties of cells and extracellular matrix (ECM) play important roles in many  biological processes including stem cell differentiation, ...

A Novel Method for Localizing Reporter Fluorescent Beads Near the Cell Culture Surface for Traction Force Microscopy

Çekme Kuvveti Mikroskopi Hücre Kültürü Yüzey civarında yerelleştirme raportör flöresan Beads için Yeni Bir Yöntem

PA gels have long been used as a platform to study cell traction forces due to ease of fabrication and the ability to tune their elastic properties. When ...

Atomic Force Microscopy Imaging and Force Spectroscopy of Supported Lipid Bilayers

Atomik Kuvvet Mikroskobu Görüntüleme ve Desteklenen Lipid Bilayers Kuvvet Spektroskopisi

Atomic force microscopy (AFM) is a versatile, high-resolution imaging technique that allows visualization of biological membranes. It has sufficient ...

In Situ Mapping of the Mechanical Properties of Biofilms by Particle-tracking Microrheology

In Situ Mapping of the Mechanical Properties of Biofilms by Particle-tracking Microrheology

Parçacık izleme Microrheology tarafından Biyofilmler Mekanik Özelliklerinin Yerinde Haritalama

Bacterial cells are able to form surface-attached biofilm communities known as biofilms by encasing themselves in extracellular polymeric substances ...

Synthesis of Hydrogels with Antifouling Properties As Membranes for Water Purification

Su Arıtma Membranlar olarak Zehirli Özelliklere Sahip Hidrojeller Sentezi

Hydrogels have been widely utilized to enhance the surface hydrophilicity of membranes for water purification, increasing the antifouling properties and ...

A Millimeter Scale Flexural Testing System for Measuring the Mechanical Properties of Marine Sponge Spicules

Deniz sünger Spicules mekanik özelliklerini ölçmek için bir milimetre ölçek bükülme test sistemi

Many load bearing biological structures (LBBSs)&#8212;such as feather rachises and spicules&#8212;are small (&#60;1 mm) but not microscopic. Measuring the ...

Biaxial Mechanical Characterizations of Atrioventricular Heart Valves

Atriyoventriküler kalp kapakları biaxial mekanik karakterizasyonu

Extensive biaxial mechanical testing of the atrioventricular heart valve leaflets can be utilized to derive&#160;optimal parameters used in constitutive ...

Application of Atomic Force Microscopy to Detect Early Osteoarthritis

Erken Osteoartrit tespit etmek için Atomik Kuvvet Mikroskobu Uygulaması

Biomechanical properties of cells and tissues not only regulate their shape and function but are also crucial for maintaining their vitality. Changes in ...