Name: observing and quantifying fibroblast-mediated fibrin gel compaction
Uploaded: 2014-01-16T13:45:00
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우리는 조지 Giudice와 스티븐 엘리아슨이 변형 추적 알고리즘에 도움을 준 인간의 진피 섬유아세포와 라메쉬 라구병증을 기부해 주셔서 감사합니다. 이 작업에 대한 지원은 국가 필요 펠로우십 분야의 미국 교육부 대학원 지원 (GAANN P200A120071)에 의해제공되었다.

1. 스텐실 준비
파라필름에 스텐실을 준비하여 원하는형상(그림 1A 및1B)에 따라 각 각 각 절제물의 위치를 레이아웃합니다. 공간은 각각 약 1-2mm 떨어져 익스플. 이 거리는 각성 사이의 섬유 정렬을 생성하기위한 이상적인 간격에 해당합니다. 샘플이 테이프로 준비될 커버글래스 영역 아래에 스텐실을 부착합니다.
2. 살균...

<ol>
	<li>Grinnell, F., Petroll WM, . <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cell+motility+and+mechanics+in+three-dimensional+collagen+matrices.">Cell motility and mechanics in three-dimensional collagen matrices.</a> Annu. Rev. Cell. Dev. Biol. 26, 335-361 (2001).</li><li>Sander, E. A., Barocas, V. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Biomimetic collagen tissues: collagenous tissue engineering and other applications. In: Collagen: Structure and Mechanics. , (2008).</li><li>Pedersen JA, ., Swartz MA, . <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanobiology+in+the+third+dimension.">Mechanobiology in the third dimension.</a> Ann. Biomed. 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Chem. 275 (5), 3088-3092 (2000).</li><li>Nakagawa, S., Pawelek, P., Grinnell, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Long-term+culture+of+fibroblasts+in+contracted+collagen+gels:+Effects+on+cell+growth+and+biosynthetic+activity.">Long-term culture of fibroblasts in contracted collagen gels: Effects on cell growth and biosynthetic activity.</a> J. Invest. Dermatol. 93 (6), 792-798 (1989).</li><li>Harris, A. 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Part A. 14 (1), 83-95 (2008).</li><li>Gabbiani, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+myofibroblast+in+wound+healing+and+fibrocontractive+diseases.">The myofibroblast in wound healing and fibrocontractive diseases.</a> J. Pathol. 200 (4), 500-503 (2003).</li><li>PaszeK, M. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tensional+homeostasis+and+the+malignant+phenotype.">Tensional homeostasis and the malignant phenotype.</a> Cancer Cell. 8 (3), 241-254 (2005).</li><li>Grinnell, F., Rocha L, B., Iucu, C., Rhee, S., Jiang, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nested+collagen+matrices:+A+new+model+to+study+migration+of+human+fibroblast+populations+in+three+dimensions.">Nested collagen matrices: A new model to study migration of human fibroblast populations in three dimensions.</a> Exp. Cell. Res. 312 (1), 86-94 (2006).</li><li>Miron-Mendoza, M., Seemann, J., Grinnell, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+differential+regulation+of+cell+motile+activity+through+matrix+stiffness+and+porosity+in+three+dimensional+collagen+matrices.">The differential regulation of cell motile activity through matrix stiffness and porosity in three dimensional collagen matrices.</a> Biomaterials. 31 (25), 6425-6435 (2010).</li><li>Wakatsuki, T., Kolodney MS, ., Zahalak GI, ., Elson EL, . <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cell+mechanics+studied+by+a+reconstituted+model+tissue.">Cell mechanics studied by a reconstituted model tissue.</a> Biophys. J. 79 (5), 2353-2368 (2000).</li><li>De Jesus, A., Aghvami, M., Sander, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fibroblast-mediated+fiber+realignment+in+fibrin+gels.">Fibroblast-mediated fiber realignment in fibrin gels.</a> , (2013).</li><li>Aghvami, M., Barocas, V. H., Sander, E. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multiscale+mechanical+simulations+of+cell+compacted+collagen+gels.">Multiscale mechanical simulations of cell compacted collagen gels.</a> J. Biomech. Eng. 135, (2013).</li></ol>

이 프로토콜은 세포 매개 ECM 리모델링과 관련된 역학을 관찰하고 정량화하기 위한 목적으로 개발되었다. 이러한 과정은 다수의 생물학적 현상의 기초와 엔지니어링 조직에 대한 중요한 의미를 갖는다2,22,흉터1,23을감소시키고, 병리학 조직을 리모델링12,24. 시간 경과 DIC 현미경 검사법의 사용은 세포 견인력의 결과로 발생하는 피브린 섬유의 변위와 정렬을 해결하고 정량?...

세포 매트릭스 상호 작용을 연구하기위한 중요한 도구는 세포 채워진 콜라겐 젤1,2이다. 겔은 조직의 생체 내 특성에 더 가깝고 전통적인 2D 배양3에서제공하는 것보다 세포 행동을 이해하는 데 더 적합한 3D 환경을 제공한다. 섬유아세포가 콜라겐 젤 내에서 균질하게 분포된 초기 연구에 따르면 세포는 콜라겐 섬유를 빠르게 통합하고 겔4,5을압축하는 것으로 나타났다. 자유 부동 젤의 수축 섬유 아세포는 겔이 완전히 다짐1,6,7에도달 한 직후 정지 상태로 전환한다. 경계에 제약이 있는 겔의 섬유아세포는 활성, 합성 상태8에 남아 있으며 겔 형상 및 외부 제약 에 의존하는 방식으로 섬유 정렬을 생성합니다5,9. 세포 활동의 차이는 세포가 젤의 콜라겐 섬유에 대한 통합을 통해 견인력을 발휘함에 따라 발생하는 내부 장력(또는 그 부족)의 결과로 나타난다.
이 기술의 변이체는 콜라겐 젤 내에서 떨어져 섬유아세포 이질(즉, 세포의 덩어리)을 배치하고 세포 매트릭스 상호 작용을 관찰하고 각기 (때로는 인대 와 같은 스트랩이라고도 함)10-12사이의 섬유 정렬의 점진적 개발을 포함한다. 각기 시스템의 주요 장점은 세포를 간단한 기하학적 패턴으로 배열할 수 있게 해주므로 세포 중심의 섬유 재조정의 메커니즘을 쉽게 시각화하고 조사할 수 있다는 것입니다. 이러한 정렬 패턴은 주로 세포 견인력, 세포 공간 분포, 겔 형상 및 젤의 기계적 제약 사이의 상호 작용에 의존하며 글로벌 조직, 기계적 기능 및 국소 기계환경에서중심적인 역할을 하기 때문에 이해하는 것이 중요하다.
조직 공학 분야에서, 기계적으로 기능적, 엔지니어링 조직을 생산하기위한 하나의 전략은 엔지니어링 조직이 네이티브 조직의 것을 모방 섬유 정렬을 소유할 수 있도록 세포 다짐에서 발생하는 섬유 정렬 패턴을 제어하는 것을 포함한다14,15. 이러한 정렬은 엔지니어링 된 조직이 네이티브 조직의 복잡한 기계적 행동을 복제하는 데 필요하다고 믿습니다. 이 전략의 변형은 콜라겐 젤을 피브린젤(16)으로대체하는 것이다. 피브린 젤은 다짐 시 콜라겐 젤과 유사한 정렬 패턴을 개발합니다. 시간이 지남에 따라 피브린은 분해되고 초기 피브린 섬유 정렬 패턴을 따르는 세포 합성 ECM로 대체됩니다. 그 결과 엔지니어링 된 구조는 콜라겐 젤 유래 구문(17)에비해 기계적 특성을 크게 향상시켰다.
피브린 젤의 정렬 프로세스 및 후속 리모델링 이벤트는 복잡하고 제대로 이해되지 않은 방식으로 진행됩니다. 이러한 상호 작용과 세포 거동 및 ECM 리모델링에 미치는 영향을 더 잘 특성화하기 위해, 우리는 각성 방법에 기초한 절차를 개발했습니다. 이 방법에서, 섬유아세포 각질은 다른 기하학적 패턴의 피브린 젤에 위치한다. 젤은 환경 제어, 현미경 장착 바이오 반응기(18)에서유지되며, 압축 및 섬유 재정렬 과정은 시간 경과 차동 간섭 콘트라스트 (DIC) 현미경 검사법으로 모니터링됩니다. 변위 필드는 사용자 지정 알고리즘으로 정량화됩니다. 이러한 실험에서 얻은 데이터는 조직 엔지니어링 전략 최적화, 상처 치유 개선 및 병리학 조직 리모델링 을 포함하여 여러 과정에 광범위한 영향을 미칩니다.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>F8630</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td>T4648</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Gibco</td>
			<td>11965-092</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Gibco</td>
			<td>15140-122</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td>A2942</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td>H0887</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td>223506</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Gibco</td>
			<td>25200-056</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Invitrogen</td>
			<td>3000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Lonza</td>
			<td>DE14-701F</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Molecular Probes</td>
			<td>F8858</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">GIBCO</td>
			<td>A10483-01</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">GIBCO</td>
			<td>11430-030</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Fisher-Scientific</td>
			<td>SS264-1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td>A3428-25MG</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:297px;">Biotense Bioreactor</td>
			<td style="width:85px;">ADMET</td>
			<td style="width:125px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Ti-Eclipe Microscope</td>
			<td>Nikon</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;"># 0 35 mm Glass Bottom Petri Dish</td>
			<td>MatTek</td>
			<td>P35G-0-20-C</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;"># 0 35 mm Glass Top Petri Dish</td>
			<td>MatTek</td>
			<td>P35GTOP-0-20-C</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Plastic Luer fittings, PVC tubing with Luer ends</td>
			<td>Cole-Parmer</td>
			<td>30600-65</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

observing and quantifying fibroblast-mediated fibrin gel compaction

콜라겐과 피브린 젤에 내장된 세포는 겔 섬유에 견인력을 부착하고 발휘합니다. 이러한 힘은 젤 미세 구조의 로컬 및 글로벌 재구성 및 재조정으로 이어질 수 있습니다. 이 과정은 세포의 위치, 젤의 형상 및 젤의 기계적 제약 사이의 상호 작용에 부분적으로 의존하는 복잡한 방식으로 진행됩니다. 이러한 변수가 글로벌 섬유 정렬 패턴을 생성하는 방법을 더 잘 이해하기 위해, 우리는 기하학적으로 간격이 있는 각질(섬유아세포의 클러스터) 사이의 압축 공정을 관찰하기 위해 환경 제어 생물 반응기와 결합된 시간 경과 차동 간섭 콘트라스트(DIC) 현미경 을 사용합니다. 그런 다음 이미지를 사용자 지정 이미지 처리 알고리즘으로 분석하여 변형맵을 가져옵니다. 이 기술에서 얻은 정보는 상처 치유, 질병 개발 및 조직 공학 응용 분야의 프로세스를 이해하는 데 중요한 영향을 미치는 다양한 세포 매트릭스 상호 작용의 기계생물학을 조사하는 데 사용할 수 있습니다.

조직 리모델링은 세포와 주변 매트릭스 사이의 상호 물리적 상호 작용에 의해 부분적으로 구동되는 복잡한 과정입니다. 세포는 주변 섬유를 재구성하고 섬유 네트워크에서 장력을 생성합니다. 섬유와 기계적 환경의 정렬은 차례로 세포 행동을 제어하므로 세포와 매트릭스 가 전 세계적으로 재구성되어 리모델링 된 조직을 생성합니다. 본 실험에서, 항종의 세포는, 처음에 형태학에서 둥근, 겔로 ...

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Observing and Quantifying Fibroblast-mediated Fibrin Gel Compaction

섬유아세포 매개 피브린 겔 다짐 관찰 및 정량화

시간 경과 현미경 검사법과 이미지 처리 기술은 48시간 동안 환경적으로 통제된 생물 반응기에서 섬유아세포 매개 젤 다짐 및 피브린 섬유 재정렬을 관찰하고 분석하는 데 사용되었습니다.

Cells embedded in collagen and fibrin gels attach and exert traction forces on the fibers of the gel. These forces can lead to local and global ...

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Preparation of Complaint Matrices for Quantifying Cellular Contraction

세포 수축을 Quantifying에 대한 불만 사항 매트릭스의 준비

The regulation of cellular adhesion to the extracellular matrix (ECM) is essential for cell migration and ECM remodeling.  Focal adhesions are ...

연구

생체공학

Fabrication of Micro-tissues using Modules of Collagen Gel Containing Cells

콜라겐의 모듈을 사용하여 미세 조직의 제조가 포함 세포를 젤

This protocol describes the fabrication of a type of micro-tissues called modules.  The module approach generates uniform, scalable and vascularized ...

Encapsulation of Cardiomyocytes in a Fibrin Hydrogel for Cardiac Tissue Engineering

심장 조직 공학을위한 섬유소 히드로겔에 Cardiomyocytes의 캡슐

Culturing cells in a three dimensional hydrogel environment is an important technique for developing constructs for tissue engineering as well as studying ...

Preparation of 3D Fibrin Scaffolds for Stem Cell Culture Applications

3D 섬유소의 준비는 줄기 세포 배양 용도 공사장 공중 발판

Stem cells are found in naturally occurring 3D microenvironments in vivo, which are often referred to as the stem cell niche 1. Culturing stem cells ...

Engineering Fibrin-based Tissue Constructs from Myofibroblasts and Application of Constraints and Strain to Induce Cell and Collagen Reorganization

엔지니어링 섬유소 기반 조직의 면역 조직 및 제약 조건의 적용에서 생성하고 세포와 콜라겐 (재) 조직을 유도하는 스트레인

Collagen content and organization in developing collagenous tissues can be influenced by local tissue strains and tissue constraint. Tissue engineers aim ...

Characterization of Leukocyte-platelet Rich Fibrin, A Novel Biomaterial

백혈구 - 혈소판 풍부한 섬유소, 소설 생체 재료의 특성

Autologous platelet concentrates represent promising innovative tools in the field of regenerative medicine and have been extensively used in oral ...

Forming Giant-sized Polymersomes Using Gel-assisted Rehydration

젤 보조 재수를 사용하여 거대한 크기의 Polymersomes 형성

Polymer vesicles, or polymersomes, are being widely explored as synthetic analogs of lipid vesicles based on their stability, robustness, barrier ...

A Novel Technique for Generating and Observing Chemiluminescence in a Biological Setting

생물학적 설정에서 생성 및 관측 화학 발광위한 새로운 기술

Intraoperative imaging techniques have the potential to make surgical interventions safer and more effective; for these reasons, such techniques are ...

A Microfluidic Flow Chamber Model for Platelet Transfusion and Hemostasis Measures Platelet Deposition and Fibrin Formation in Real-time

혈소판 수혈 및 지혈을위한 미세 유체 유량 용기 모델은 실시간으로 혈소판 증착 및 섬유소 형성을 측정합니다

Microfluidic models of hemostasis assess platelet function under conditions of hydrodynamic shear, but in the presence of anticoagulants, this analysis is ...

Quantifying Microorganisms at Low Concentrations Using Digital Holographic Microscopy (DHM)

Quantifying Microorganisms at Low Concentrations Using Digital Holographic Microscopy DHM

디지털 홀로그램 현미경 (DHM)를 사용 하 여 낮은 농도에서 미생물 측정

Accurately detecting and counting sparse bacterial samples has many applications in the food, beverage, and pharmaceutical processing industries, in ...