LS-AFM 生物型原子力顯微鏡用戶研究進(jìn)展

佐治亞理工學(xué)院

在佐治亞理工學(xué)院，Shane Jacobeen和她的研究人員最近在Nature Physics發(fā)表了一篇論文“Cellular packing，mechanical stress and the evolution of multicellularity”，借助于使用LS-AFM獲得的數(shù)據(jù)。 他們研究的是關(guān)于細(xì)胞簇如何通過破壞細(xì)胞內(nèi)鍵力進(jìn)化出更大的尺寸。

通過使用LS-AFM的測量力/距離曲線功能，團(tuán)隊(duì)能夠精確定位由于機(jī)械應(yīng)力擠壓而導(dǎo)致的團(tuán)簇?cái)嗔腰c(diǎn)（圖1），以及精確施加力的數(shù)值。 團(tuán)簇內(nèi)的細(xì)胞變得更加拉長，釋放空間并減少由細(xì)胞生長引起的內(nèi)應(yīng)力，延緩團(tuán)簇?cái)嗔巡⒃黾訄F(tuán)簇尺寸。

圖1.單個(gè)簇的樣品AFM力 - 位移曲線。 力的急劇減小（箭頭）表示壓裂事件。

此外，他們提出的模型突出了改變材料特性在重大演化轉(zhuǎn)變過程中所起的作用。 該模型顯示了簡單的細(xì)胞水平變化如何指導(dǎo)新型集體性狀的出現(xiàn)，向我們展示了生物學(xué)和物理學(xué)的交織性質(zhì)。

Jacobeen, Shane, et al. "Cellular packing, mechanical stress and the evolution of multicellularity." Nature Physics14.3 (2018): 286.

Clemson 倫敦帝國學(xué)院，哈爾菲爾德醫(yī)院

在Clemson的論文工作中，Aesha Yogesh Desai和研究人員利用來自AFMworkshop的LS-AFM可以更好的理解開發(fā)跨細(xì)胞尺度的細(xì)胞力學(xué)計(jì)算模型。

AFMworkshop開發(fā)了一種AFM，允許在AFM尖端的兩側(cè)放置兩根碳纖維探針（圖2）。 這允許心肌細(xì)胞或心肌細(xì)胞的伸展，同時(shí)測量機(jī)械性能。 使用定制的環(huán)境模塊將細(xì)胞維持在特定的生理?xiàng)l件下的液體環(huán)境中。

通過結(jié)合AFM和碳纖維（CF）技術(shù)，他們能夠表征作用于孤立心肌細(xì)胞的力學(xué)和主動(dòng)及被動(dòng)力。 這些結(jié)果揭示了細(xì)胞微環(huán)境對細(xì)胞力學(xué)的影響。

圖2.這些照片顯示了為該研究項(xiàng)目開發(fā)的正面光杠桿。 兩個(gè)碳纖維探針可用于探測細(xì)胞，同時(shí)進(jìn)行AFM測量。 此外，該光杠桿可以用于同時(shí)進(jìn)行膜片鉗和AFM測量。 左：關(guān)閉。 右：打開。

細(xì)胞生物學(xué)和醫(yī)學(xué)行業(yè)都在使用AFM來監(jiān)測不同的藥理學(xué)和遺傳學(xué)擾動(dòng)下在細(xì)胞彈性的變化特別感興趣。 與倫敦帝國理工學(xué)院合作，心臟生物物理和系統(tǒng)生物學(xué)小組正在準(zhǔn)備提交關(guān)于這項(xiàng)工作的論文以供出版。

由研究人員Peter Kohl博士，Remi Peyronnet博士，Delphine Dean博士和Sujal Desai博士領(lǐng)導(dǎo)，本文將介紹這些研究人員使用AFMWorkshop的LS-AFM進(jìn)行的大量工作。

Desai, Aesha Yogesh. Manipulating cardiovascular cellular interactions and mechanics: A multidimensional and multimodal approach. Diss. Clemson University, 2016.

New York University Abu Dhabi

研究人員Qasaimeh博士和紐約阿布扎比大學(xué)的Deliorman博士正在研究臨床癌細(xì)胞的捕獲和原子力顯微鏡分析。 他們的AFM分析是在2017年從AFMworkshop購買的LS-AFM上進(jìn)行的。

Deliorman博士為LS-AFM設(shè)計(jì)了一個(gè)定制的電動(dòng)載物臺，并加入了一個(gè)加熱的樣品池。 他們的研究已經(jīng)有了初步結(jié)果，他們期望在不久的將來發(fā)表這項(xiàng)工作。