Name: a novel stretching platform for applications in cell and tissue mechanobiology
Uploaded: 2014-06-03T14:15:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about A Novel Stretching Platform for Applications in Cell and Tissue Mechanobiology at JoVE.com

وأيد DT قبل studentship ما بعد الدكتوراه من Le فون للبحوث كيبيك الطبيعة وآخرون تكنولوجيز (FQRNT) وارفع زمالة الاستراتيجية MITACS. وأيد CMC من قبل studentship ما بعد الدكتوراه من Le فون للبحوث في مجال سانتي كيبيك (FRSQ) وإرنست ومارغريت فورد أمراض القلب هبت زمالة بحثية من جامعة أوتاوا معهد القلب. وأيد EOB من خلال تشغيل المنح MOP80204 من المعهد الكندي للبحوث الصحية (CIHR) وT6335 من القلب والسكتة الدماغية مؤسسة أونتاريو. وCIHR ومدترونيك تقديم جماعي EOB مع كرسي أبحاث لاستعراض الأقران (URC # 57093). ويتم تمويل AEP من العلوم الطبيعية والهندسة مجلس البحوث (NSERC) اكتشاف غرانت، وهو الملحق NSERC اكتشاف مسرع وبامتنان دعم كراسي البحث كندا برنامج (CRC)، وجائزة الباحث في وقت مبكر من مقاطعة أونتاريو.

1. التشوه الميكانيكية للخلايا واحدة <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> اختلاق الركيزة PDMS مع الخرز نيون جزءا لا يتجزأ من قبل تلفيق الركيزة، ومعلق المجهرية الفلورية في المحلول المائي في الأيزوبروبانول لتعزيز حبة خلط في PDMS نظرا لطبيعتها مسعور. <ol style=";...

<ol>
	<li>Yim, E. K., Sheetz, M. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Force-dependent+cell+signaling+in+stem+cell+differentiation.">Force-dependent cell signaling in stem cell differentiation.</a> Stem Cell Res Ther. 3, (2012).</li><li>Vogel, V., Sheetz, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Local+force+and+geometry+sensing+regulate+cell+functions.">Local force and geometry sensing regulate cell functions.</a> Nat Rev Mol Cell Biol. 7, 265-275 (2006).</li><li>Wang, N., Tytell, J. D., Ingber, D. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanotransduction+at+a+distance:+mechanically+coupling+the+extracellular+matrix+with+the+nucleus.">Mechanotransduction at a distance: mechanically coupling the extracellular matrix with the nucleus.</a> Nat Rev Mol Cell Biol. 10, 75-82 (2009).</li><li>Ingber, D. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanobiology+and+diseases+of+mechanotransduction.">Mechanobiology and diseases of mechanotransduction.</a> Ann Med. 35, 564-577 (2003).</li><li>Janmey, P. A., Miller, R. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanisms+of+mechanical+signaling+in+development+and+disease.">Mechanisms of mechanical signaling in development and disease.</a> J Cell Sci. 124, 9-18 (2011).</li><li>Bukoreshtliev, N. V., Haase, K., Pelling, 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=Mechanical+cues+in+cellular+signalling+and+communication.">Mechanical cues in cellular signalling and communication.</a> Cell Tissue Res. 352, 77-94 (2013).</li><li>Chen, Y., Pasapera, A. M., Koretsky, A. P., Waterman, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Orientation-specific+responses+to+sustained+uniaxial+stretching+in+focal+adhesion+growth+and+turnover.">Orientation-specific responses to sustained uniaxial stretching in focal adhesion growth and turnover.</a> Proc Natl Acad Sci USA. 110, (2013).</li><li>Rosenzweig, D. H., Matmati, M., Khayat, G., Chaudhry, S., Hinz, B., Quinn, T. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Culture+of+Primary+Bovine+Chondrocytes+on+a+Continuously+Expanding+Surface+Inhibits+Dedifferentiation.">Culture of Primary Bovine Chondrocytes on a Continuously Expanding Surface Inhibits Dedifferentiation.</a> Tissue Eng Part A. 18, 2466-2476 (2012).</li><li>Balachandran, K., 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=Cyclic+strain+induces+dual-mode+endothelial-mesenchymal+transformation+of+the+cardiac+valve.">Cyclic strain induces dual-mode endothelial-mesenchymal transformation of the cardiac valve.</a> Proc Natl Acad Sci USA. 108, 19943-19948 (1994).</li><li>Steward, R., Cheng, C. M., Ye, J., Bellin, R., LeDuc, 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+stretch+and+shear+flow+induced+reorganization+and+recruitment+of+fibronectin+in+fibroblasts.">Mechanical stretch and shear flow induced reorganization and recruitment of fibronectin in fibroblasts.</a> Sci Rep. 1, (2011).</li><li>Wang, D., Xie, Y., Yuan, B., Xu, J., Gong, P., Jiang, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+stretching+device+for+imaging+real-time+molecular+dynamics+of+live+cells+adhering+to+elastic+membranes+on+inverted+microscopes+during+the+entire+process+of+the+stretch.">A stretching device for imaging real-time molecular dynamics of live cells adhering to elastic membranes on inverted microscopes during the entire process of the stretch.</a> Integr Biol (Camb). 2, 288-293 (2010).</li><li>Haskett, D., Johnson, G., Zhou, A., Utzinger, U., Van de Geest, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microstructural+and+biomechanical+alterations+of+the+human+aorta+as+a+function+of+age+and+location.">Microstructural and biomechanical alterations of the human aorta as a function of age and location.</a> Biomech Model Mechanobiol. 9, 725-736 (2010).</li><li>Duprey, A., Khanafer, K., Schlicht, M., Avril, S., Williams, D., Berguer, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vitro+characterisation+of+physiological+and+maximum+elastic+modulus+of+ascending+thoracic+aortic+aneurysms+using+uniaxial+tensile+testing.">In vitro characterisation of physiological and maximum elastic modulus of ascending thoracic aortic aneurysms using uniaxial tensile testing.</a> Eur J Vasc Endovasc Surg. 39, 700-707 (2010).</li><li>Tremblay, D., 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=A+comparison+of+mechanical+properties+of+materials+used+in+aortic+arch+reconstruction.">A comparison of mechanical properties of materials used in aortic arch reconstruction.</a> Ann Thorac Surg. 88, 1484-1491 (2009).</li><li>Khanafer, K., Duprey, A., Zainal, M., Schlicht, M., Williams, D., Berguer, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Determination+of+the+elastic+modulus+of+ascending+thoracic+aortic+aneurysm+at+different+ranges+of+pressure+using+uniaxial+tensile+testing.">Determination of the elastic modulus of ascending thoracic aortic aneurysm at different ranges of pressure using uniaxial tensile testing.</a> The Journal of thoracic and cardiovascular surgery. 142, 682-686 (2011).</li><li>Van de Geest, J. P., Sacks, M. S., Vorp, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effects+of+aneurysm+on+the+biaxial+mechanical+behavior+of+human+abdominal+aorta.">The effects of aneurysm on the biaxial mechanical behavior of human abdominal aorta.</a> J Biomech. 39, 1324-1334 (2006).</li><li>Guolla, L., Bertrand, M., Haase, K., Pelling, 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=Force+transduction+and+strain+dynamics+in+actin+stress+fibres+in+response+to+nanonewton+forces.">Force transduction and strain dynamics in actin stress fibres in response to nanonewton forces.</a> J Cell Sci. 125, 603-613 (2012).</li><li>Wang, J. H., Goldschmidt-Clermont, P., Wille, J., Yin, F. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Specificity+of+endothelial+cell+reorientation+in+response+to+cyclic+mechanical+stretching.">Specificity of endothelial cell reorientation in response to cyclic mechanical stretching.</a> J Biomech. 34, 1563-1572 (2001).</li><li>Jungbauer, S., Gao, H., Spatz, J. P., Kemkemer, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Two+characteristic+regimes+in+frequency-dependent+dynamic+reorientation+of+fibroblasts+on+cyclically+stretched+substrates.">Two characteristic regimes in frequency-dependent dynamic reorientation of fibroblasts on cyclically stretched substrates.</a> Biophys J. 95, 3470-3478 (2008).</li><li>Dahl, K. N., Ribeiro, A. J. S., Lammerding, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nuclear+shape,+mechanics,+and+mechanotransduction.">Nuclear shape, mechanics, and mechanotransduction.</a> Circ Res. 102, 1307-1318 (2008).</li><li>Shivashankar, G. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanosignaling+to+the+cell+nucleus+and+gene+regulation.">Mechanosignaling to the cell nucleus and gene regulation.</a> Annu Rev Biophys. 40, 361-378 (2011).</li><li>Chiquet, M., Gelman, L., Lutz, R., Maier, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=From+mechanotransduction+to+extracellular+matrix+gene+expression+in+fibroblasts.">From mechanotransduction to extracellular matrix gene expression in fibroblasts.</a> Biochim Biophys Acta. 1793, 911-920 (2009).</li><li>Sullivan, T., 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=Loss+of+A-type+lamin+expression+compromises+nuclear+envelope+integrity+leading+to+muscular+dystrophy.">Loss of A-type lamin expression compromises nuclear envelope integrity leading to muscular dystrophy.</a> J Cell Biol. 147, 913-920 (1999).</li><li>Lammerding, 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=Lamin+A/C+deficiency+causes+defective+nuclear+mechanics+and+mechanotransduction.">Lamin A/C deficiency causes defective nuclear mechanics and mechanotransduction.</a> J Clin Invest. 113, 370-378 (2004).</li><li>Tremblay, D., Andrzejewski, L., Leclerc, A., Pelling, 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=Actin+and+microtubules+play+distinct+roles+in+governing+the+anisotropic+deformation+of+cell+nuclei+in+response+to+substrate+strain.">Actin and microtubules play distinct roles in governing the anisotropic deformation of cell nuclei in response to substrate strain.</a> Cytoskeleton. , (2013).</li><li>Cuerrier, C. M., 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=Chronic+over-expression+of+heat+shock+protein+27+attenuates+atherogenesis+and+enhances+plaque+remodeling:+a+combined+histological+and+mechanical+assessment+of+aortic+lesions.">Chronic over-expression of heat shock protein 27 attenuates atherogenesis and enhances plaque remodeling: a combined histological and mechanical assessment of aortic lesions.</a> PLoS ONE. 8, (2013).</li><li>Tremblay, D., Cartier, R., Mongrain, R., Leask, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Regional+dependency+of+the+vascular+smooth+muscle+cell+contribution+to+the+mechanical+properties+of+the+pig+ascending+aortic+tissue.">Regional dependency of the vascular smooth muscle cell contribution to the mechanical properties of the pig ascending aortic tissue.</a> J Biomech. 43, 2448-2451 (2010).</li><li>Barker, A. J., Lanning, C., Shandas, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantification+of+hemodynamic+wall+shear+stress+in+patients+with+bicuspid+aortic+valve+using+phase-contrast+MRI.">Quantification of hemodynamic wall shear stress in patients with bicuspid aortic valve using phase-contrast MRI.</a> Ann Biomed Eng. 38, 788-800 (2010).</li><li>Haga, J. H., Li, Y. S. J., Chien, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Molecular+basis+of+the+effects+of+mechanical+stretch+on+vascular+smooth+muscle+cells.">Molecular basis of the effects of mechanical stretch on vascular smooth muscle cells.</a> J Biomech. 40, 947-960 (2007).</li><li>Frydrychowicz, A., 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=Time-resolved+magnetic+resonance+angiography+and+flow-sensitive+4-dimensional+magnetic+resonance+imaging+at+3+Tesla+for+blood+flow+and+wall+shear+stress+analysis.">Time-resolved magnetic resonance angiography and flow-sensitive 4-dimensional magnetic resonance imaging at 3 Tesla for blood flow and wall shear stress analysis.</a> The Journal of thoracic and cardiovascular surgery. 136, 400-407 (2008).</li><li>Boccafoschi, F., Mosca, C., Bosetti, M., Cannas, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+role+of+mechanical+stretching+in+the+activation+and+localization+of+adhesion+proteins+and+related+intracellular+molecules.">The role of mechanical stretching in the activation and localization of adhesion proteins and related intracellular molecules.</a> J Cell Biochem. 112, 1403-1409 (2011).</li><li>Yang, G., Crawford, R. C., Wang, J. H. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Proliferation+and+collagen+production+of+human+patellar+tendon+fibroblasts+in+response+to+cyclic+uniaxial+stretching+in+serum-free+conditions.">Proliferation and collagen production of human patellar tendon fibroblasts in response to cyclic uniaxial stretching in serum-free conditions.</a> J Biomech. 37, 1543-1550 (2004).</li><li>Goldyn, A. M., Rioja, B. A., Spatz, J. P., Ballestrem, C., Kemkemer, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Force-induced+cell+polarisation+is+linked+to+RhoA-driven+microtubule-independent+focal-adhesion+sliding.">Force-induced cell polarisation is linked to RhoA-driven microtubule-independent focal-adhesion sliding.</a> J Cell Sci. 122, 3644-3651 (2009).</li><li>Heo, S. 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=Fiber+stretch+and+reorientation+modulates+mesenchymal+stem+cell+morphology+and+fibrous+gene+expression+on+oriented+nanofibrous+microenvironments.">Fiber stretch and reorientation modulates mesenchymal stem cell morphology and fibrous gene expression on oriented nanofibrous microenvironments.</a> Ann Biomed Eng. 39, 2780-2790 (2011).</li><li>Zdero, R., 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=Linear+and+torsional+mechanical+characteristics+of+intact+and+reconstructed+scapholunate+ligaments.">Linear and torsional mechanical characteristics of intact and reconstructed scapholunate ligaments.</a> J Biomech Eng. 131, (2009).</li></ol>

منصة BAXS المقدمة هنا يسهل تجارب عديدة في دراسة mechanobiology، من تحقيقات واحد من الخلايا إلى الأنسجة كله. بالإضافة إلى ذلك، منصة مرنة للغاية وشكلي، مما يسمح للعديد من التجارب التحفيز الميكانيكي ومتعددة المحوري اختبار الشد. منصة تمكن أيضا الحفاظ على الخلايا والأنسجة في الظ?...

المكروية الميكانيكية تلعب دورا هاما في العديد من وظائف الخلية مثل انتشار، والهجرة، والتمايز، والتي يكون لها أثر عميق في التنمية والتوازن من الأنسجة، وكذلك في الأمراض 1-6. على مر السنين، وقد استخدمت العديد من الأدوات التجريبية لتحفيز ميكانيكيا الخلايا أو الأنسجة وقياس الخواص الميكانيكية للالأنسجة البيولوجية بهدف زيادة فهمنا للmechanobiology الأساسية ودراسة ظهور وتطور الأمراض 6-17. ومع ذلك، يجب على المرء غالبا ما تعتمد على العديد من الأجهزة التجريبية المختلفة من أجل تحقيق أهداف دراسة خاصة. تقدم هذه المقالة واحدة، متعددة الوظائف، ذو محورين تمتد (BAXS) منصة تسمح للدراسات أن التحقيق في الدور الذي تلعبه الخواص الميكانيكية والقوات الميكانيكية في علم الأحياء في شبه الخلوية لمقاييس الطول النسيج كله. منصة BAXS لا يسمح للquantificatioن من الخواص الميكانيكية للأنسجة معزولة، ولكن أيضا يسهل القدرة على تطبيق حقول السلالة بسيطة ومعقدة، ودينامية إلى الخلايا الحية من أجل فهم ردودها تمتد التي تحدث في الجسم الحي. منصة BAXS تحتفظ أيضا القدرة على أداء المجهري الخلية الحية أثناء اختبار الميكانيكية والاضطرابات على الخلايا والأنسجة. منصة BAXS هو جهاز مبنية خصيصا والتي يمكن استخدامها لدراسة تأثير الركيزة تشوه على المستوى الخلوي وإجراء اختبارات الشد على الأنسجة البيولوجية (الشكل 1A). كانت ملفقة سخان الألومنيوم لاستيعاب القياسية صحن 10 سم بيتري والحفاظ على أي حلول الفسيولوجية عند 37 درجة مئوية باستخدام وحدة تحكم في درجة الحرارة وسخانات KAPTON (الشكل 1B). هذه المنصة BAXS يمكن أن تكون متكاملة على تباين المرحلة مقلوب و / أو المجهر مضان ويسمح للتصوير في وقت واحد (الشكل 1C).وباختصار، تتكون منصة BAXS أربعة الخطية المحركات لفائف صوت الأجزاء المتحركة التي هي التي شنت على مصغرة الكرة الحركة الخطية الموجهة الشرائح تحمل على طول محورين عمودي (الشكل 1D). هي التي شنت مرحلة تحديد المواقع خطية إلى كل من المحركات الأربعة للسماح الحركة العمودية للنظام لقط التي سيتم استخدامها (الشكل 1E). ويتم رصد موقف كل السيارات من قبل ترميز البصرية مع قرار من 500 نانومتر (الشكل 1F). يتم التحكم في كل أربعة المحركات بشكل مستقل مع وحدة تحكم حركة توظيف ردود الفعل ترميز البصرية لتنفيذ أوامر الحركة (الشكل 1G). يوفر واجهة ابفيف السيطرة الكاملة على حجم الإزاحة، والسرعة، والتسارع من كل محرك من أجل توليد تشوه تخصيص بالكامل، والدينامية، من الخلايا أو عينات الأنسجة. ويتم تحقيق هذه التقنية تستخدم للحث على تشوه في الخلايا ببساطة عن طريق allowinالخلايا ز الالتزام التام ركيزة مرنة وشفافة ومن ثم تمتد هذه الركيزة باستخدام المحركات الأربعة للمنصة BAXS. منصة BAXS يسمح تركيب أي مجموعة مصمم خصيصا من المشابك إرفاق الركيزة على المحركات لفائف صوت. لهذا الغرض، قمنا بتصميم مجموعة من المشابك التي ركيزة مرنة وشفافة، مصنوعة من (PDMS) polydimethylsiloxane، يمكن أن تعلق (أرقام 2A-C والشكل 3). كما سوف يتعرض المشابك لحلول الفسيولوجية، تم تشكيله جميع أجزاء من الفولاذ المقاوم للصدأ للسماح للتعقيم. وقد تم تصميم هذه المشابك بعناية لتحقيق الركيزة أقرب وقت ممكن إلى الهدف المجهر لتعزيز جودة الصورة وتقليل الإجهاد على الركيزة خلال تمتد (الشكل 2D). ويمكن أيضا منصة BAXS نفس أن تستخدم لقياس صلابة من عينات الأنسجة الصغيرة، وذلك باستخدام مجموعة مناسبة من المشابك مع ادابتيد لتدعم عينات الأنسجة والخلايا الحمل لمراقبة القوات. ويمكن اتخاذ عدة نهج لتركيب الأنسجة إلى منصة BAXS المحركات؛ في هذه الحالة الفولاذ المقاوم للصدأ المسامير minutiens الحشرات يمكن ربط من خلال افتتاح الأنسجة الوعائية من أجل إجراء اختبارات الشد (أرقام 4A-B). بدلا من ذلك، لأنسجة سميكة بدون فتحة طبيعية، يمكن أن تكون إما عقد حواف الأنسجة في موقف مع المشابك التي تعلق على المحركات لفائف الصوت أو لصقها على الشرائح الزجاجية الصغيرة مع الغراء البيولوجية وتعلق على المحركات مع المشابك. من أجل أداء اختبارات الشد مطلوب خلية الحمل مصغرة ويمكن إدراجها بسهولة على منصة BAXS المحركات وتستخدم لقياس القوة المؤثرة على النسيج خلال دورة تمتد (الشكل 4C). كما يتكون النظام الأساسي BAXS من أربعة محركات، وإدخال خلية الحمل الثاني يسمح احد لأداء اختبار الشد على طول اتجاهين متعامدين. هذه القدرة يسمح احد لquantifذ صلابة الميكانيكية للنسيج واحد على طول اتجاهين متعامدين خلال نفس التجربة. الأهم من ذلك، في كافة تكوينات، والخلايا أو عينات الأنسجة من الاهتمام ويحتفظ دائما في حمام تسيطر عليها درجة الحرارة التي هي في متناول المستخدم. هذه القدرة تسمح لإدخال وكلاء الدوائية خلال عينة تمتد من أجل دراسة استجابة الزمني للعينة. بالإضافة إلى ذلك، والمحور البصري للمجهر مقلوب لا تزال دون عائق، وجميع أشكال المجهري لا تزال متاحة للمستخدم. أخيرا، وكما جميع المحركات الأربعة للمنصة BAXS مستقلة فمن الممكن تطبيق حقول سلالة شكلي للغاية لعينة من الفائدة. يتعرضون في الجسم الحي الخلايا والأنسجة لمعقدة ومتباين الخواص تمتد التي يمكن أن تكون تحاكي الأنسب في هذا المنبر في مقابل لالتقليدي ذو محورين تمتد منصة 7،13،15،18،19. وعلاوة على ذلك، فإن الخصائص الفيزيائيةالحقل سلالة يمكن تغيير على الطاير خلال التجربة. هذه القدرات تسمح للمستخدم لدراسة الاستجابة الخلوية ومستوى الأنسجة لعدد كبير من معقدة للغاية، متباين الخواص، زمانيا، ومكانيا متفاوتة المجالات السلالة. توضح هذه المقالة مزايا والقيود المفروضة على منصة BAXS فضلا عن تصميمها، مبادئ التشغيل، والتفاصيل التجريبية لخلية واحدة والتجارب النسيج كله. <img alt="الشكل 1" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51454/51454fig1highres.jpg" width="500" /> الشكل 1. نظرة عامة على منصة BAXS. أ) أعلى نظرا منصة BAXS تظهر أربعة محركات لفائف صوت. B) صور مفصلة للسخان طبق بتري تستخدم للحفاظ على الخلايا والأنسجة عند 37 درجة مئوية C) ومنصة يمكن تركيبه على مجهر مقلوب لأداء الحية التصوير الخلية خلال التجارب التمدد.D) صورة تفصيلية للمحرك لفائف صوت؛ الجزء المتحرك من المنصة. E) صورة تفصيلية للمرحلة تحديد المواقع خطي يسمح النزوح العمودي للأنظمة لقط. F) صورة تفصيلية للترميز البصرية التي توفر موقف في الوقت الحقيقي من المحرك إلى وحدة تحكم الحركة. G) صورة تفصيلية من وحدة تحكم الحركة تظهر المدخلات البصرية التشفير أربعة ومخرجات الطاقة إلى أربعة محركات لفائف صوت. <img alt="الرقم 2" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51454/51454fig2highres.jpg" width="500" /> الشكل 2. نظام تحامل الخلية تمتد التجارب. AB) صور تظهر تفاصيل المشابك تستخدم لإرفاق الركيزة PDMS إلى المحركات لفائف صوت ليمتد. C) يتم تغليف الركيزة حول الجزء الأسطواني من المشبك مع الملامح ترسيخ لوفاق يجلس في أخدود في الأعلى. ثم يتم تأمين الركيزة باستخدام الصواميل التي تدفع الركيزة / ترسيخ الميزات في أخدود العلوي. D) توضيحات من منصة BAXS مع المشابك عقد الركيزة في المكان. يبين أقحم على عرض تفصيلي لالركيزة مع الخلايا المرتبطة به يجلس فوق زلة الغطاء والهدف المجهر. <img alt="الرقم 3" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51454/51454fig3highres.jpg" width="500" /> الرقم 3. بيل من المواد الغشاء ونظام لقط لها. رسومات تبين أبعاد الأجزاء الرئيسية المتكاملة إلى منصة ذو محورين لأداء الخلية تمتد التجارب. <img alt="الرقم 4" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51454/51454fig4highres.jpg" width="500" /> الشكل 4. السابقينوافرة من نظام لقط لتقييم تصلب الأوعية العيار الصغير. AB) صور مفصلة للنظام لقط تستخدم للحث على تشوه في 1 مم الماوس الشريان الأورطي. وقد شكل دبابيس الفولاذ المقاوم للصدأ بعناية إلى مثلثات مفتوحة للسماح للسفينة أن تنزلق على كل الدبابيس. C) توضيحات من منصة BAXS مع المشابك عقد السفينة وخلية الحمل تعلق بين المحركات الثابتة والمشبك اليسرى. يظهر أقحم أعلى عرض مفصل للسفينة التي شنت على المسامير.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="849">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:273px;">PDMS</td>
			<td style="width:155px;">Ellsworth Adhesives</td>
			<td style="width:255px;">184 SIL ELAST KIT 0.5KG</td>
			<td style="width:167px;">The ratio base to cross-linker used in this protocol is 20:1. Mix in a laminar hood to keep dust from contamining your&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:273px;">FluoSpheres fluorescent microspheres</td>
			<td style="width:155px;">Invitrogen</td>
			<td style="width:255px;">F8810</td>
			<td>Keep away from light.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:273px;">Linear voice coil</td>
			<td style="width:155px;">Moticont</td>
			<td style="width:255px;">LVCM-051-051-01</td>
			<td>The motro comes in two pieces (magnet and coil). It has to be mounted on a ball bearing sytem to be functional.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:273px;">Ball bearing slide</td>
			<td style="width:155px;">Edmund Optics</td>
			<td style="width:255px;">NT37-360</td>
			<td>Miniature and Small Linear Motion Ball Bearing Slides</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:273px;">linear positioning stage</td>
			<td style="width:155px;">Edmund Optics</td>
			<td style="width:255px;">38-960</td>
			<td>Center Drive 1.25&#34; Square Linear Translation Stages</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:273px;">optical encoder</td>
			<td style="width:155px;">GSI microE systems</td>
			<td style="width:255px;">Mercury II 1600S - 0.5um resolution</td>
			<td>reflective incremental encoder.</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:273px;">motion controller</td>
			<td style="width:155px;">Galil</td>
			<td style="width:255px;">DMC-2143(DIN)-DC48 with AMP-20440</td>
			<td>4 axis controller with a 4 axis amplifier</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:273px;">load cell&#160;</td>
			<td style="width:155px;">Honeywell</td>
			<td style="width:255px;">31 low</td>
			<td>miniature load cell with a range of 0-150 g</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:273px;">Insect minutiens pins (0,20mm)</td>
			<td style="width:155px;">Pin Service Austerlitz Insect pins</td>
			<td style="width:255px;"></td>
			<td>Stainless steel pins that are bended in an opened triangle shape</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:273px;">SU-8 2050</td>
			<td style="width:155px;">Micro Chem</td>
			<td style="width:255px;">SU-8 2050</td>
			<td>Permanent epoxy negative photoresist. Keep away from heat and light</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:273px;">Air-plasma treatment system</td>
			<td style="width:155px;">Glowresearch</td>
			<td style="width:255px;"></td>
			<td>Autoglow Oxygen Plasma System</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:273px;">Rat-tail collagen</td>
			<td style="width:155px;">Invitrogen</td>
			<td style="width:255px;">A10483-01</td>
			<td>Collagen I, Rat Tail 5mg/ml</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:273px;">Hoechst 33342</td>
			<td style="width:155px;">Invitrogen</td>
			<td style="width:255px;">R37605</td>
			<td>DNA-specific fluorescent dye. Keep in the fridge.</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:273px;">Kapton (Polyimide Film) Insulated Flexible Heaters</td>
			<td style="width:155px;">omega.ca</td>
			<td style="width:255px;">KHLV-0504/(10)-P</td>
			<td>28V flexible heaters; can be supplied with a 24V</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:273px;">1/16 DIN Autotune Temperature and Process Controllers</td>
			<td style="width:155px;">omega.ca</td>
			<td style="width:255px;">CN63200-R1-LV</td>
			<td>Temperature controller; supply 24 V.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:273px;">DMEM culture medium</td>
			<td style="width:155px;">Hyclone</td>
			<td style="width:255px;">SH3024301</td>
			<td>Dulbecco&#8217;s Modified 30 Eagle Medium. Keep at 4 C</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:273px;">Penicillin-Streptomycin</td>
			<td style="width:155px;">Hyclone</td>
			<td style="width:255px;">SV30010</td>
			<td>Keep stock frozen. Keep working solution at 4 C.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:273px;">Fetal bovine serum (FBS)</td>
			<td style="width:155px;">Hyclone</td>
			<td style="width:255px;">SH3039603C</td>
			<td>Keep frozen.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:273px;">Trypsin 0,05%</td>
			<td style="width:155px;">Hyclone</td>
			<td style="width:255px;">SH30236,02</td>
			<td>Keep frozen. Digestion of cell attachement proteins for subcultivation</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:273px;">Hepes</td>
			<td style="width:155px;">Wisent Inc</td>
			<td style="width:255px;">330-050-EL</td>
			<td>HEPES-buffered salt solution&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:273px;">NaCl</td>
			<td style="width:155px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:255px;">BP358-1</td>
			<td>HEPES-buffered salt solution / Krebs physiological solution</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:273px;">KCl</td>
			<td style="width:155px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:255px;">BP366-500</td>
			<td>HEPES-buffered salt solution / Krebs physiological solution</td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;width:273px;">MgSO4</td>
			<td style="width:155px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:255px;">M65-500</td>
			<td>HEPES-buffered salt solution / Krebs physiological solution</td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;width:273px;">CaCl2</td>
			<td style="width:155px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:255px;">C614-500</td>
			<td>HEPES-buffered salt solution / Krebs physiological solution</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:273px;">Dextrose</td>
			<td style="width:155px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:255px;">BP220-1</td>
			<td>HEPES-buffered salt solution / Krebs physiological solution</td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;width:273px;">NaHCO3</td>
			<td style="width:155px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:255px;">BP328-1</td>
			<td>Krebs physiological solution</td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;width:273px;">KH2PO4</td>
			<td style="width:155px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:255px;">BP362-500</td>
			<td>Krebs physiological solution</td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;width:273px;">Carbogen 95% O2/ 5% CO2</td>
			<td style="width:155px;">Lindle</td>
			<td style="width:255px;">DIN:02154749</td>
			<td>Krebs physiological solution oxygenation</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:273px;">Nocodazole</td>
			<td style="width:155px;">Sigma</td>
			<td style="width:255px;">M1404</td>
			<td>Microtubules depolymerization agent</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:273px;">Cytochalasin-D</td>
			<td style="width:155px;">Sigma</td>
			<td style="width:255px;">C8273</td>
			<td>Actin filaments depolymerization agent</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:273px;">Anti-&#945;-SMA-FITC</td>
			<td style="width:155px;">Sigma</td>
			<td style="width:255px;">F3777</td>
			<td>Used to stain and quantify smooth muscle cells content</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:273px;">Picrosirius red stain</td>
			<td style="width:155px;">Fluka</td>
			<td style="width:255px;">43665</td>
			<td>Used to stain and quantify collagen content</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a novel stretching platform for applications in cell and tissue mechanobiology

يمكن أن الأدوات التي تسمح تطبيق القوى الميكانيكية للخلايا والأنسجة أو أن قياس ساهمت الخواص الميكانيكية للالأنسجة البيولوجية بشكل كبير في فهم mechanobiology الأساسية. تم هذه التقنيات المستخدمة على نطاق واسع لشرح كيفية تتأثر ظهور وتطور الأمراض المختلفة بشكل كبير من قبل العظة الميكانيكية. يقدم هذا المقال ذو محورين تمتد (BAXS) منصة متعددة الوظائف التي يمكن إما ميكانيكيا تحفيز خلايا واحد أو قياس صلابة الميكانيكية للأنسجة. تتكون منصة BAXS من أربعة محركات لفائف الصوت التي يمكن التحكم بشكل مستقل. الخلايا وحيدة يمكن تربيتها على ركيزة المرنة التي يمكن تركيبها على المحركات يسمح احد لفضح الخلايا إلى حقول سلالة معقدة، ودينامية، ومكانيا متفاوتة. على العكس، من خلال دمج خلية الحمل القوة، يمكن للمرء أيضا قياس الخواص الميكانيكية للأنسجة ابتدائية وهم يتعرضون لدورات تشوه.في كلتا الحالتين، ومجموعة مناسبة من المشابك يجب أن تصمم وشنت على منصة BAXS المحركات من أجل اعتقادا راسخا الركيزة مرنة أو الأنسجة من الاهتمام. منصة BAXS يمكن تركيبه على مجهر مقلوب لأداء الضوء المرسل في وقت واحد و / أو التصوير مضان لدراسة الاستجابة الهيكلية أو البيوكيميائية من العينة خلال التجارب التمدد. توفر هذه المقالة تفاصيل التجريبية من تصميم واستخدام منصة BAXS ويعرض النتائج لخلية واحدة ودراسات النسيج كله. تم استخدام منصة BAXS لقياس تشوه في نوى خلايا فأر myoblast واحد ردا على الركيزة سلالة وقياس صلابة من aortas الماوس معزولة. منصة BAXS هو أداة متعددة الاستعمالات التي يمكن دمجها مع مختلف microscopies الضوئية من أجل تقديم رؤى mechanobiological الرواية على الصعيدين الأنسجة شبه الخلوية، الخلوية وكامل.

الخلية تمتد تم استخدام منصة BAXS للتحقيق في استجابة الميكانيكية للنواة في خلايا فأر myoblast واحد (C2C12) تعرضت لتشوه الركيزة من 25٪. تم العثور على خلايا Myoblast في الأنسجة العضلية ويتعرضون باستمرار لتمتد الميكانيكية والضغط في ال?...

Watch this Scientific Journal Video about A Novel Stretching Platform for Applications in Cell and Tissue Mechanobiology at JoVE.com

A Novel Stretching Platform for Applications in Cell and Tissue Mechanobiology

نقدم في هذه المقالة منصة تمتد الرواية التي يمكن استخدامها لتحقيق استجابات خلية واحدة إلى مجمع متباين الخواص الميكانيكية تشوه ذو محورين وتحديد الخواص الميكانيكية للالأنسجة البيولوجية.

A منصة رواية تمتد للتطبيقات في الخلايا والأنسجة Mechanobiology

Tools that allow the application of mechanical forces to cells and tissues or that can quantify the mechanical properties of biological tissues have ...

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Creating Two-Dimensional Patterned Substrates for Protein and Cell Confinement

إنشاء ثنائي الأبعاد ركائز منقوشة على الحبس البروتين والخلايا

Microcontact printing provides a rapid, highly reproducible method for the creation of well-defined patterned substrates.1  While microcontact printing ...

Sandwich-like Microenvironments to Harness Cell/Material Interactions

Microenvironments-شطيرة مثل لتسخير خلية / المواد التفاعلات

Cell culture has been traditionally carried out on bi-dimensional (2D) substrates where cells adhere using ventral receptors to the biomaterial surface. ...

A Microfluidic Platform for High-throughput Single-cell Isolation and Culture

ومنصة ميكروفلويديك لعزل وحيدة الخلية عالية الإنتاجية والثقافة

Studying the heterogeneity of single cells is crucial for many biological questions, but is technically difficult. Thus, there is a need for a simple, yet ...

Light-mediated Formation and Patterning of Hydrogels for Cell Culture Applications

تشكيل الضوء بوساطة والزخرفة من الهلاميات المائية للتطبيقات خلية ثقافة

Click chemistries have been investigated for use in numerous biomaterials applications, including drug delivery, tissue engineering, and cell culture. In ...

Melt Electrospinning Writing of Three-dimensional Poly(&#949;-caprolactone) Scaffolds with Controllable Morphologies for Tissue Engineering Applications

Melt Electrospinning Writing of Three-dimensional PolyÃƒÆ’Ã…Â½Ãƒâ€šÃ‚Âµ-caprolactone Scaffolds with Controllable Morphologies for Tissue Engineering Applications

تذوب الكتابة اليكتروسبينينج من السقالات Poly(ε-caprolactone) ثلاثي الأبعاد مع مورفولوجيس يمكن السيطرة عليها لتطبيقات هندسة الأنسجة

This tutorial reflects on the fundamental principles and guidelines for electrospinning writing with polymer melts, an additive manufacturing technology ...

An Ultrahigh-throughput Microfluidic Platform for Single-cell Genome Sequencing

منصة موائع جزيئية أولتراهيغ الإنتاجية لتسلسل جينوم خلية واحدة

Sequencing technologies have undergone a paradigm shift from bulk to single-cell resolution in response to an evolving understanding of the role of ...

A Novel Tenorrhaphy Suture Technique with Tissue Engineered Collagen Graft to Repair Large Tendon Defects

تقنية خياطة تينورهافي جديدة مع الأنسجة المهندسة الكولاجين الكسب غير المشروع لإصلاح عيوب وتر كبير

Surgical management of large tendon defects with tendon grafts is challenging, as there are a finite number of sites where donors can be readily ...

Establishing Single-Cell Based Co-Cultures in a Deterministic Manner with a Microfluidic Chip

إنشاء الثقافات المشتركة القائمة علي خليه واحده بطريقه قطعيه مع رقاقه ميكروفلويدريك

Cell co-culture assays have been widely used for studying cell-cell interactions between different cell types to better understand the biology of diseases ...

Developing 3D Organized Human Cardiac Tissue within a Microfluidic Platform

تطوير أنسجة القلب البشرية المنظمة ثلاثية الأبعاد ضمن منصة ميكروفلويديك

The leading cause of death worldwide persists as cardiovascular disease (CVD). However, modeling the physiological and biological complexity of the heart ...

Fibroblast Derived Human Engineered Connective Tissue for Screening Applications

الخلايا الليفية المشتقة من النسيج الضام البشري المهندسة لتطبيقات الفحص

Fibroblasts are phenotypically highly dynamic cells, which quickly transdifferentiate into myofibroblasts in response to biochemical and biomechanical ...