Name: addressing practical issues in atomic force microscopy-based micro-indentation on human articular cartilage explants
Uploaded: 2022-10-28T14:10:00
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हम ऊतक के नमूने प्रदान करने के लिए तुएबिंगन विश्वविद्यालय अस्पताल के आर्थोपेडिक सर्जरी विभाग के आर्थोपेडिक सर्जनों को धन्यवाद देते हैं।

जर्मनी के ट्यूबिंगन विश्वविद्यालय अस्पताल में कुल घुटने के आर्थ्रोप्लास्टी से गुजरने वाले रोगियों से एकत्र किए गए फेमोरल कोंडिल का उपयोग किया गया था। इस अध्ययन में अपक्षयी और पोस्टट्रामैटिक संयुक्...

एक प्रगतिशील और बहुक्रियात्मक बीमारी के रूप में, ओए आर्टिकुलर कार्टिलेज में संरचनात्मक और कार्यात्मक परिवर्तनों को ट्रिगर करता है। ओए के दौरान, यांत्रिक विशेषताओं में हानि आर्टिकुलर कार्टिलेज<sup class="x...

इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों और प्रणालियों के लगातार सिकुड़ते आकार के कारण, सूक्ष्म और नैनो-आधारित प्रौद्योगिकी और उपकरणों के तेजी से विकास ने गति प्राप्त की है। ऐसा ही एक उपकरण परमाणु बल माइक्रोस्कोपी (एएफएम) है, जो जैविक सतहों को स्कैन कर सकता है और नैनो- और माइक्रोमीटरस्केल 1,2 दोनों पर स्थलाकृतिक या बायोमैकेनिकल जानकारी प्राप्त कर सकता है। इसकी विशाल विशेषताओं के बीच, इस उपकरण को विभिन्न जैविक प्रणालियों 3,4,5,6 के यांत्रिक गुणों के बारे में जानकारी प्राप्त करने के लिए एक सूक्ष्म के साथ-साथ एक नैनो-इंडेंटर के रूप में संचालित किया जा सकता है। डेटा एक यांत्रिक जांच के माध्यम से सतह के साथ भौतिक संपर्क द्वारा एकत्र किया जाता है, जो इसकी टिप7 पर लगभग 1 एनएम जितना छोटा हो सकता है। नमूने के परिणामस्वरूप विरूपण तब कैंटिलीवर टिप की इंडेंटेशन गहराई और नमूना8 पर लागू बल के आधार पर प्रदर्शित किया जाता है।
ऑस्टियोआर्थराइटिस (ओए) एक दीर्घकालिक अपक्षयी पुरानी बीमारी है जो जोड़ों और आसपास के ऊतकों में आर्टिकुलर कार्टिलेज की गिरावट की विशेषता है, जिससे हड्डी की सतहों का पूरा संपर्क हो सकता है। ओए का बोझ पर्याप्त है; वर्तमान में, सभी महिलाओं में से आधे और 65 वर्ष और उससे अधिक आयु के सभी पुरुषों में से एक तिहाई ओए9 से पीड़ित हैं। आघात, मोटापा, और संयुक्त10 के परिणामस्वरूप परिवर्तित बायोमैकेनिक्स आर्टिकुलर कार्टिलेज अपघटन को निर्धारित करते हैं, जिसे एक सामान्य अंतिम परिणाम के रूप में देखा जाता है। गैंज़ एट अल के अग्रणी अध्ययन ने माना कि ओए प्रक्रिया के शुरुआती चरणों में उपास्थि11 के बायोमैकेनिकल गुण शामिल हो सकते हैं, और तब से शोधकर्ताओं ने इस परिकल्पना12 की पुष्टि की है। इसी तरह, यह आम तौर पर स्वीकार किया जाता है कि ऊतक के बायोमैकेनिकल गुण कार्यात्मक रूप से अल्ट्रास्ट्रक्चरल संगठन के साथ-साथ सेल-सेल और सेल-मैट्रिक्स क्रॉसस्टॉक द्वारा व्यवस्थित होते हैं। कोई भी परिवर्तन नाटकीय रूप से समग्र ऊतक बायोमैकेनिकलकामकाज को प्रभावित कर सकता है। आज तक, ओए निदान नैदानिक है और सादे फिल्म रेडियोग्राफी14 पर आधारित है। यह दृष्टिकोण दो तरफा है: सबसे पहले, ओए के निदान को तैयार करने के लिए परिभाषित अपक्षयी कट-ऑफ सीमा की कमी से स्थिति को निर्धारित करना मुश्किल हो जाता है, और, दूसरी बात, इमेजिंग विधियों में संवेदनशीलता और मानकीकरण की कमी होती है और स्थानीयकृत उपास्थि क्षति15,16,17 का पता नहीं लगा सकते हैं। इसके लिए, उपास्थि के यांत्रिक गुणों के मूल्यांकन का निर्णायक लाभ है कि यह एक पैरामीटर का वर्णन करता है जो रोग के एटियलजि की परवाह किए बिना ओए के दौरान बदलता है और बहुत प्रारंभिक चरण में ऊतक कार्यक्षमता पर सीधा प्रभाव पड़ता है। इंडेंटेशन उपकरण उस बल को मापते हैं जिसके द्वारा ऊतक इंडेंटेशन का विरोध करता है। यह वास्तव में, एक नई अवधारणा नहीं है; सबसे शुरुआती अध्ययन 1980 और 1990 के दशक के हैं। इस अवधि में, कई अध्ययनों ने सुझाव दिया कि आर्टिकुलर कार्टिलेज के आर्थोस्कोपिक माप के लिए डिज़ाइन किए गए इंडेंटेशन उपकरण उपास्थि में अपक्षयी परिवर्तनों का पता लगाने के लिए अच्छी तरह से अनुकूल हो सकते हैं। यहां तक कि 30 साल पहले, कुछ अध्ययन यह प्रदर्शित करने में सक्षम थे कि इंडेंटेशन उपकरण आर्थ्रोस्कोपी 18,19,20 के दौरान संपीड़ित कठोरता माप का संचालन करके ऊतक अध: पतन के दौरान उपास्थि की सतह में विवो परिवर्तनों का पता लगाने में सक्षम थे।
आर्टिकुलर कार्टिलेज का एएफएम इंडेंटेशन (एएफएम-आईटी) ऊतक की एक महत्वपूर्ण यांत्रिक संपत्ति, अर्थात् कठोरता के बारे में जानकारी प्रदान करता है। यह एक यांत्रिक पैरामीटर है जो एक लागू, गैर-विनाशकारी भार और इंडेंटेड ऊतक क्षेत्र21 के परिणामी विरूपण के बीच संबंध का वर्णन करता है। एएफएम-आईटी को मैक्रोस्कोपिक रूप से अप्रभावित कोलेजन नेटवर्क में कठोरता में आयु-निर्भर संशोधनों को निर्धारित करने में सक्षम दिखाया गया है, इस प्रकार, ओए शुरुआत (आर्टिकुलर कार्टिलेज में आउटरब्रिज स्केल पर ग्रेड 0) से जुड़े पैथोलॉजिकल परिवर्तनों के बीच अंतर करना। हमने पहले दिखाया है कि एएफएम-आईटी, प्रारंभिक उपास्थि अध: पतन के लिए एक छवि-आधारित बायोमार्कर के रूप में स्थानिक चोंड्रोसाइट्स संगठन के आधार पर, न केवल मात्रा निर्धारित करने की अनुमति देते हैं, बल्कि वास्तव में शुरुआती अपक्षयी यांत्रिक परिवर्तनों को भी इंगित करते हैं। इन निष्कर्षों की पुष्टि पहले हीअन्य 23,24 द्वारा की जा चुकी है। इसलिए, एएफएम-आईटी प्रारंभिक अपक्षयी परिवर्तनों का निदान और पहचान करने के लिए एक दिलचस्प उपकरण के रूप में कार्य करता है। इन परिवर्तनों को पहले से ही सेलुलर स्तर पर मापा जा सकता है, ओए पैथोफिजियोलॉजिकल प्रक्रिया की समझ को फिर से आकार दिया जा सकता है।
इस प्रोटोकॉल में, हम मूल उपास्थि खोज तैयारी से लेकर एएफएम डेटा अधिग्रहण और प्रसंस्करण तक, आर्टिकुलर कार्टिलेज खोजों की एक पूर्ण हिस्टोलॉजिकल और बायोमैकेनिकल ग्रेडिंग प्रक्रिया का प्रदर्शन करते हैं। एक चरण-दर-चरण दृष्टिकोण के माध्यम से, हम दिखाते हैं कि 2 डी बड़े मोज़ेक इमेजिंग के माध्यम से अध: पतन के विभिन्न चरणों के अनुसार आर्टिकुलर कार्टिलेज ऊतक को कैसे उत्पन्न, ग्रेड और नेत्रहीन रूप से वर्गीकृत किया जाए, इसके बाद माइक्रो-एएफएम इंडेंटेशन।
हालांकि, वर्तमान में, एएफएम-आईटी कार्टिलेज7 में बायोमैकेनिकल परिवर्तनों को मापने के लिए सबसे संवेदनशील उपकरणों में से एक है, किसी भी अन्य वाद्य तकनीक की तरह, इसकी सीमाएं और व्यावहारिक विशिष्टताएं25 हैं जो गलत डेटा अधिग्रहण का कारण बन सकती हैं। इसके लिए, हम उपास्थि खोजों के एएफएम माप के दौरान उत्पन्न होने वाली सबसे आम समस्याओं की जांच के अधीन हैं और वर्णन करते हैं, जहां संभव हो, उन्हें कैसे कम या दूर किया जाए। इनमें नमूनों के स्थलाकृतिक पहलू और एएफएम-संगत वातावरण में उन्हें स्थिर करने में कठिनाइयां, ऊतक की सतह की भौतिक विशिष्टताएं और ऐसी सतहों पर एएफएम माप करने में परिणामी कठिनाइयां शामिल हैं। गलत बल-दूरी वक्रों के उदाहरण भी प्रस्तुत किए गए हैं, जो उन स्थितियों पर जोर देते हैं जो उनके कारण हो सकते हैं। कैंटिलीवर टिप की ज्यामिति में निहित अतिरिक्त सीमाओं और डेटा विश्लेषण के लिए हर्ट्ज मॉडल के उपयोग पर भी चर्चा की गई है।

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Amphotericin B</td>
			<td>Merck KGaA, Darmstadt, Germany</td>
			<td>1397-89-3</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Atomic force microscop (AFM) head&#160;</td>
			<td>CellHesion 200, Bruker Nano GmbH, Berlin, Germany</td>
			<td>JPK00518</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Biocompatible sample glue&#160;</td>
			<td>Bruker Nano GmbH, Berlin, Germany</td>
			<td>H000033</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Calcein AM</td>
			<td>Cayman, Ann Arbor, Michigan, USA</td>
			<td>14948</td>
			<td>Cell membrane permeable stain, used for cartilage disc sorting- top view imaging</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cantilever</td>
			<td>Bruker Nano GmbH, Berlin, Germany</td>
			<td>SAA-SPH-5UM</td>
			<td>Frequency Nom: 30KHz, k: 0.2N/m, lenght nom: 115&#956;m, width nom: 40&#956;m,&#160; geometry: rectangular, cylindrical tip with a 5&#956;m end radius</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cartilage ctting device&#160;</td>
			<td>Self-made&#160;</td>
			<td>n/a</td>
			<td>Cutting plastic device containing predefined wholes of 4mmx1mm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CDD camera integrated in the AFM</td>
			<td>The Imaging Source Europe GmbH, Bremen, Germany</td>
			<td>DFK 31BF03</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CDD camera integrated in the fluorescence microscope</td>
			<td>Leica Biosystems, Wetzlar, Germany</td>
			<td>DFC3000G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cryotome</td>
			<td>Leica Biosystems, Wetzlar, Germany</td>
			<td>CM3050S&#160;</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Data Processing Software for the AFM</td>
			<td>Bruker Nano GmbH, Berlin, Germany</td>
			<td>n/a</td>
			<td>Version 5.0.86,&#160; can be downloaded for free from the following website https://customers.jpk.com</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dulbecco&#39;s modified Eagle&#39;s medium (DMEM)&#160;</td>
			<td>Gibco, Life Technologies, Darmstadt, Germany</td>
			<td>41966052</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fluorescence Microscope (Leica DMi8)</td>
			<td>Leica Biosystems, Wetzlar, Germany</td>
			<td>11889113</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glass block cantiliver holder</td>
			<td>Bruker Nano GmbH, Berlin, Germany</td>
			<td>SP-90-05</td>
			<td>Extra long glass block with angled faces, designed especially for the use with the JPK PetriDishHeaterTM (Bruker).</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Inverted phase contrast microscope (integrated in the AFM)</td>
			<td>AxioObserver D1, Carl Zeiss Microscopy, Jena, Germany</td>
			<td>L201306_03</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Leibovitz&#39;s L-15 medium without L-glutamine&#160;</td>
			<td>Merck KGaA, Darmstadt, Germany</td>
			<td>F1315</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microscope glass slides</td>
			<td>Sigma-Aldrich, St. Louis, Missouri, USA</td>
			<td>CLS294775X50</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mounting medium With DAPI</td>
			<td>ibidi GmbH, Gr&#228;felfing, Germany</td>
			<td>50011</td>
			<td>Mounting media with nuclear DAPI (4&#8242;,6-diamidino-2-phenylindole) counterstaining used for cartilage discs&#160; side view imaging</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Penicillin-Streptomycin</td>
			<td>Sigma-Aldrich, St. Louis, Missouri, USA</td>
			<td>P4333</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Petri dish heater associated with AFM (Petri Dish Heater)</td>
			<td>Bruker Nano GmbH, Berlin, Germany</td>
			<td>T-05-0117</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Scalpel</td>
			<td>Feather Medical Products, Osaka, Japan</td>
			<td>2023-01</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silicone Skirt</td>
			<td>Bruker Nano GmbH, Berlin, Germany</td>
			<td>n/a</td>
			<td>Protective silicone membrane (D55x0.25) which is placed on the basis of the base of the glas block to prevent&#160; medium condensation in the AFM head.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Statistical program - SPSS</td>
			<td>IBM, Armonk, New York, USA</td>
			<td>SPSS Statistics 22</td>
			<td>Vesion 280.0.0.0 (190)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tissue culture dishes&#160;</td>
			<td>TPP Techno Plastic Products AG, Trasadingen, Switzerland</td>
			<td>TPP93040</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tissue-tek O.C.T. Compound</td>
			<td>Sakura Finetek, Alphen aan den Rijn, Netherlands</td>
			<td>SA6255012</td>
			<td>Water-soluble embedding medium&#160;</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

addressing practical issues in atomic force microscopy-based micro-indentation on human articular cartilage explants

बिना किसी संदेह के, परमाणु बल माइक्रोस्कोपी (एएफएम) वर्तमान में जैविक क्षेत्र में सूक्ष्म और यहां तक कि नैनो-संकेतों का आकलन करने के लिए सबसे शक्तिशाली और उपयोगी तकनीकों में से एक है। हालांकि, किसी भी अन्य सूक्ष्म दृष्टिकोण के साथ, पद्धति संबंधी चुनौतियां उत्पन्न हो सकती हैं। विशेष रूप से, नमूने की विशेषताओं, नमूना तैयारी, उपकरण के प्रकार और इंडेंटेशन जांच अवांछित कलाकृतियों को जन्म दे सकती है। इस प्रोटोकॉल में, हम स्वस्थ और साथ ही ऑस्टियोआर्थ्रिटिक आर्टिकुलर कार्टिलेज खोजों पर इन उभरते मुद्दों का उदाहरण देते हैं। इसके लिए, हम पहले एक चरण-दर-चरण दृष्टिकोण के माध्यम से दिखाते हैं कि पूरे ऊतक खोजों के बड़े 2 डी मोज़ेक फ्लोरेसेंस इमेजिंग के माध्यम से अपघटन के विभिन्न चरणों के अनुसार एक्स विवो आर्टिकुलर कार्टिलेज डिस्क को कैसे उत्पन्न, ग्रेड और नेत्रहीन रूप से वर्गीकृत किया जाए। एक्स विवो मॉडल की प्रमुख ताकत यह है कि इसमें वृद्ध, देशी, मानव उपास्थि शामिल हैं जो शुरुआती शुरुआत से प्रगति तक पुराने ऑस्टियोआर्थराइटिस से संबंधित परिवर्तनों की जांच की अनुमति देता है। इसके अलावा, ऊतक तैयारी में सामान्य नुकसान, साथ ही बाद के डेटा विश्लेषण के साथ वास्तविक एएफएम प्रक्रिया भी प्रस्तुत की जाती है। हम दिखाते हैं कि नमूना तैयारी और प्रसंस्करण, उन्नत अध: पतन के कारण स्थलाकृतिक नमूना विशेषताओं और नमूना-टिप इंटरैक्शन जैसे बुनियादी लेकिन महत्वपूर्ण कदम डेटा अधिग्रहण को कैसे प्रभावित कर सकते हैं। हम एएफएम में सबसे आम समस्याओं की जांच के अधीन भी हैं और वर्णन करते हैं, जहां संभव हो, उन्हें कैसे दूर किया जाए। इन सीमाओं का ज्ञान सही डेटा अधिग्रहण, व्याख्या और अंततः, निष्कर्षों को व्यापक वैज्ञानिक संदर्भ में एम्बेड करने के लिए अत्यंत महत्वपूर्ण है।

एक स्व-निर्मित कटिंग डिवाइस का उपयोग करके, हम ताजा मानव कोंडिल से छोटे (4 मिमी x 1 मिमी) उपास्थि डिस्क को खोजने और उत्पन्न करने में सक्षम थे, जिसमें एकल स्ट्रिंग (एसएस, चित्रा 2 ए), डबल स्ट्रिंग्स (ड?...

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Addressing Practical Issues in Atomic Force Microscopy-Based Micro-Indentation on Human Articular Cartilage Explants

हम परमाणु बल माइक्रोस्कोपी माइक्रो-इंडेंटेशन से जुड़ी सबसे आम समस्याओं की पहचान करने और उन्हें संबोधित करने के लिए एक चरण-दर-चरण दृष्टिकोण प्रस्तुत करते हैं। हम पुराने ऑस्टियोआर्थराइटिस-संचालित अध: पतन के विभिन्न डिग्री की विशेषता वाले देशी मानव आर्टिकुलर कार्टिलेज खोजों पर उभरती समस्याओं का उदाहरण देते हैं।

मानव आर्टिकुलर कार्टिलेज खोजों पर परमाणु बल माइक्रोस्कोपी-आधारित माइक्रो-इंडेंटेशन में व्यावहारिक मुद्दों को संबोधित करना

Without a doubt, atomic force microscopy (AFM) is currently one of the most powerful and useful techniques to assess micro and even nano-cues in the ...

इस प्रोटोकॉल का लक्ष्य ऑस्टियोआर्थराइटिस की शुरुआत और प्रगति के दौरान आर्टिकुलर कार्टिलेज यांत्रिक गुणों का अध्ययन करने के लिए एक इन विट्रो मॉडल बनाना था। वर्तमान तकनीक का मुख्य लाभ यह है कि उपास्थि खोज उत्पन्न करना आसान है और देशी आयु उपास्थि का अत्यधिक प्रतिनिधि है। इस मॉडल का उपयोग बायोमैकेनिकल स्तर पर विभिन्न पुराने ऑस्टियोआर्थराइटिस, नैदानिक और चिकित्सीय दृष्टिकोणों का विश्लेषण और निगरानी करने के लिए किया जा सकता है।शुरू करने के लिए, स्केलपेल का उपयोग करके उपास्थि को हड्डी से दूर करें। बायोप्सी पंच का उपयोग करके, चार मिलीमीटर व्यास की डिस्क उत्पन्न करें। डिस्क को कस्टम निर्मित कटिंग डिवाइस पर रखें.स्पैटुला का उपयोग करके, उपास्थि डिस्क को ठीक और स्थिर करें। उपास्थि डिस्क को रेजर ब्लेड से काटें। स्पैटुला का उपयोग करके, डिस्क को इकट्ठा करें और इसे 1.5 मिलीलीटर ट्यूब में रखें।उपास्थि के नमूनों में रहने के लिए, 96 वेल-प्लेट के प्रत्येक कुएं में 130 माइक्रोलीटर सेल पारगम्य फ्लोरेसेंस डाई जोड़ें और प्लेट पर डिस्क को प्रति अच्छी तरह से एक डिस्क के रूप में वितरित करें। प्रतिदीप्ति माइक्रोस्कोप के प्लेट धारक पर 96 अच्छी तरह से प्लेट रखें। उपयुक्त प्रतिदीप्ति फ़िल्टर और उद्देश्य का चयन करें।अलग-अलग उपास्थि युक्त पूर्वचयनित कुएं के नीचे उद्देश्य रखें। सेलुलर पैटर्न देखने के लिए डिस्क पर ध्यान केंद्रित करें। पूरे कुएं का अवलोकन प्राप्त करने के लिए नेविगेटर फ़ंक्शन का चयन करें।बाएं माउस बटन का उपयोग करें और इसे एक अलग चरण स्थिति में नेविगेट करने के लिए खींचें। एक वर्ग का चयन करें जिसमें स्कैन किए जाने वाले रुचि के क्षेत्र शामिल हैं। सॉफ़्टवेयर के फ़ोकस मैप पॉइंट विकल्प का चयन करें और फिर इसके केंद्र में बाईं ओर क्लिक करके प्रत्येक व्यक्तिगत टाइल का चयन करें।पहले से चयनित सभी टाइलों के साथ दिखाई देने वाली विंडो में विकल्प फ़ोकस मैप का चयन करें। प्रदर्शित करने के लिए टाइल पर डबल क्लिक करें और इसे उचित फ़ोकस में लाएं। इसके बाद, फोकल प्लान को सहेजने के लिए सेट जेड पर क्लिक करें और अगले टाइल पर आगे बढ़ें।प्रत्येक व्यक्तिगत टाइल के लिए फोकल प्लान को समायोजित करने के बाद स्टार्ट स्कैन दबाकर छवि अधिग्रहण शुरू करें। डिस्क के शीर्ष, नीचे, बाएं और दाएं किनारों पर पर्याप्त जैव-संगत गोंद जोड़कर पेट्री व्यंजनों में एक सेलुलर पैटर्न युक्त प्रत्येक पूर्वचयनित उपास्थि डिस्क को ठीक करें। एल-ग्लूटामाइन के बिना 2.5 मिलीलीटर लीबोविट्ज़ माध्यम के साथ डिस्क को कवर करें।एएफएम डिवाइस नमूना धारक में पेट्री डिश रखें। एएफएम कैंटिलीवर को कैलिब्रेट करने के लिए, इसे ग्लास ब्लॉक कैंटिलीवर की सतह पर रखें ताकि यह ग्लास ब्लॉक के केंद्र में पॉलिश किए गए ऑप्टिकल प्लेन पर टिका हो। स्टेपर मोटर फ़ंक्शन का उपयोग करके कैंटिलीवर को 100 माइक्रोमीटर चरणों में कम करें जब तक कि यह माध्यम में पूरी तरह से जलमग्न न हो जाए।वांछित उपास्थि माप साइट की पहचान करने के लिए, पेट्री डिश के एक साफ नमूना मुक्त क्षेत्र पर कैंटिलीवर के साथ एक स्कैनर दृष्टिकोण शुरू करें। फिर प्लेट के नीचे से 1.5 मिलीमीटर दूर कैंटिलीवर को वापस ले लें। ब्राइटफील्ड से फ्लोरेसेंस व्यू पर स्विच करें और डिस्क के शीर्ष को नेत्रहीन रूप से पहचानें।एएफएम नमूना धारक को डिस्क के बीच की ओर ठीक दो मिलीमीटर ले जाएं। उपास्थि डिस्क की सतह तक पहुंचने के लिए एक स्कैनर दृष्टिकोण चलाएं और कैंटिलीवर को 100 माइक्रोमीटर से वापस ले लें। बल दूरी वक्र उत्पन्न करने के लिए, वांछित माप साइट में स्थित कोशिकाओं पर ध्यान केंद्रित करें।माप शुरू करने के लिए रन बटन पर क्लिक करें और प्रत्येक माप साइट पर पांच बल दूरी वक्र प्राप्त करें। निरीक्षण करने के बाद वक्रों को सहेजें। यंग के मोडुलिन का अनुमान लगाने के लिए, स्पेक्ट्रोस्कोपी कर्व्स विकल्प के खुले बैच का उपयोग करके, विश्लेषण किए जाने के लिए उत्पन्न बल दूरी वक्रों को खोलें।लोच-फिट विकल्प के बाद हर्ट्ज-फिट मॉडल का चयन करें। फिर यंग के मापांक को विज़ुअलाइज़ और दस्तावेज करें। 0.5 के पॉइसन अनुपात और उपयुक्त कैंटिलीवर टिप त्रिज्या का उपयोग करके अनुकूलन करें।फिर शुद्धता सुनिश्चित करने के लिए बल दूरी वक्र फिट की नेत्रहीन जांच करें। इंडेंटेशन गहराई निर्धारण के लिए, डेटा विश्लेषण सॉफ्टवेयर में उत्पन्न बल दूरी वक्रों में से प्रत्येक को खोलें और विश्लेषण प्रक्रिया के रूप में हर्ट्ज-फिट मॉडल का चयन करें। ऊर्ध्वाधर विक्षेपण अक्ष को शून्य करने के लिए बेसलाइन ऑफसेट विकल्प को घटाएं और ऑफसेट प्लस झुकाव फ़ंक्शन का चयन करें।संपर्क बिंदु को स्वचालित रूप से पहचानने के लिए संपर्क बिंदु खोजें फ़ंक्शन का उपयोग करें। ऊर्ध्वाधर टिप स्थिति फ़ंक्शन का उपयोग करके, इंडेंटेशन के दौरान कच्चे पीजो ऊंचाई से कैंटिलीवर विक्षेपण के लिए पूरी तरह से जिम्मेदार दूरी को घटाएं। संसाधित बल दूरी वक्र प्रदर्शित करने के लिए लोच-फिट विकल्प का चयन करें।फिर ग्राफ के क्षेत्र का चयन करें ताकि यह ऊर्ध्वाधर टिप स्थिति अक्ष पर सबसे नकारात्मक मान के साथ पंक्तिबद्ध हो। XMIN बॉक्स से पैरामीटर टैब में, इंडेंटेशन को पढ़ें और दस्तावेज़ करें। एकल तार वाले डिस्क ने 2.6 किलो पास्कल के औसत के साथ उच्च कठोरता मान दिखाए, जो असंबद्ध, स्वस्थ उपास्थि क्षेत्रों का प्रतिनिधि है।ऑस्टियोआर्थराइटिस की शुरुआत और प्रगति के साथ, एएफएम माप ने डबल स्ट्रिंग्स में 42%, छोटे समूहों में 77% और अंततः बड़े समूहों द्वारा दर्शाए गए उन्नत चरणों में 88% की कठोरता में एक मजबूत चरणबद्ध कमी दिखाई। एक डिफ्यूज पैटर्न वाली डिस्क यंग के मापांक एकल मूल्यों की एक महत्वपूर्ण भिन्नता के साथ उच्च लोच में प्रदर्शित होती है। असाइन किए गए प्रमुख सेलुलर पैटर्न संगठन के साथ सभी उपास्थि डिस्क के लिए, नियोजित सेटपॉइंट से जुड़ी इंडेंटेशन गहराई कठोरता के व्युत्क्रमानुपाती पाई गई।उत्पन्न बल दूरी वक्रों में देखी गई कलाकृतियां या तो एएफएम कैंटिलीवर और उपास्थि की सतह के बीच एक उप-मानक संपर्क या पेट्री डिश के अनुचित नमूना निर्धारण का संकेत देती हैं। हमारे कार्टिलेज खोजों को विभिन्न आणविक जैविक तकनीकों का उपयोग करके संसाधित और विश्लेषण किया जा सकता है जैसे कि एलिजा, इम्यूनो लेबलिंग, पश्चिमी मोडिंग, या पीसीआर के माध्यम से जेन विश्लेषण के माध्यम से प्रोटीन विश्लेषण। इस विधि का उपयोग आर्टिकुलर कार्टिलेज पर नए उपचारों के प्रत्यक्ष प्रभाव का अध्ययन करने के लिए किया जा सकता है और शोधकर्ताओं को पुराने ऑस्टियोआर्थराइटिस के पोटोमा तंत्र में महत्वपूर्ण अंतर्दृष्टि प्राप्त करने में मदद कर सकता है।

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Bacterial Immobilization for Imaging by Atomic Force Microscopy

परमाणु शक्ति माइक्रोस्कोपी इमेजिंग के लिए बैक्टीरियल स्थिरीकरण

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

पुनः संयोजक डीएनए और प्रोटीन परिसरों परमाणु शक्ति माइक्रोस्कोपी का प्रयोग का विज़ुअलाइज़ेशन

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

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

परमाणु शक्ति माइक्रोस्कोपी के साथ Endothelial glycocalyx मैकेनिकल गुण बढ़ाता

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

Measuring the Mechanical Properties of Living Cells Using Atomic Force Microscopy

परमाणु शक्ति माइक्रोस्कोपी का प्रयोग जीवित कोशिकाओं के यांत्रिक गुण मापने

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

Human Cartilage Tissue Fabrication Using Three-dimensional Inkjet Printing Technology

तीन आयामी Inkjet मुद्रण प्रौद्योगिकी का उपयोग मानव उपास्थि ऊतक निर्माण

Bioprinting, which is based on thermal inkjet printing, is one of the most attractive enabling technologies in the field of tissue engineering and ...

Novel Atomic Force Microscopy Based Biopanning for Isolation of Morphology Specific Reagents against TDP-43 Variants in Amyotrophic Lateral Sclerosis

Amyotrophic पार्श्व स्केलेरोसिस में तेदेपा-43 वेरिएंट के खिलाफ आकृति विज्ञान विशिष्ट अभिकर्मकों के अलगाव के लिए उपन्यास परमाणु शक्ति माइक्रोस्कोपी के आधार Biopanning

Because protein variants play critical roles in many diseases including TDP-43 in Amyotrophic Lateral Sclerosis (ALS), alpha-synuclein in ...

Atomic Force Microscopy Imaging and Force Spectroscopy of Supported Lipid Bilayers

परमाणु शक्ति माइक्रोस्कोपी इमेजिंग और समर्थित लिपिड bilayers के बल स्पेक्ट्रोस्कोपी

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

3D Hydrogel Scaffolds for Articular Chondrocyte Culture and Cartilage Generation

जोड़ उपास्थिकोशिका संस्कृति और उपास्थि पीढ़ी के लिए 3 डी हाइड्रोजेल Scaffolds

Human articular cartilage is highly susceptible to damage and has limited self-repair and regeneration potential. Cell-based strategies to engineer ...

An Experimental and Finite Element Protocol to Investigate the Transport of Neutral and Charged Solutes across Articular Cartilage

एक प्रायोगिक और सीमित तत्व प्रोटोकॉल संधि उपास्थि भर में तटस्थ और आरोपी विलेय की परिवहन जांच करने के लिए

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Real-time Visualization and Analysis of Chondrocyte Injury Due to Mechanical Loading in Fully Intact Murine Cartilage Explants

वास्तविक समय दृश्य और पूरी तरह से बरकरार Murine उपास्थि Explants में यांत्रिक लदान के कारण Chondrocyte चोट का विश्लेषण

Homeostasis of articular cartilage depends on the viability of resident cells (chondrocytes). Unfortunately, mechanical trauma can induce widespread ...