Skip to main content

Active microrheology for probing stress transmission in complex media

Article Category

Article available in the folowing languages:

Mikroreologia — badanie mediów zespolonych

Postępy naukowe pozwoliły uzyskać wgląd w strukturę cytoszkieletu, włóknistej sieci białek wewnątrz komórki. Jednakże nasza wiedza na temat jego dynamicznych właściwości fizycznych i mechanicznych pozostaje ograniczona.

Zdrowie

Aby znaleźć odpowiedzi na pytania, w projekcie finansowanym ze środków UE "Active microrheology for probing stress transmission in complex media" (ACTIVE) zastosowano pasywną i aktywną mikroreologię względem zrekonstruowanych sieci cytoszkieletowych in vitro. Techniki mikroreologii mogą pomóc określić masowe i lokalne właściwości, takie jak lepkosprężystość materiału po zmierzeniu ruchu cząstek koloidalnych w próbce. Naukowcy zamierzali wykorzystać minimalny zestaw wybranych białek do rekonstrukcji sieci cytoszkieletowej i określenia ich ról oraz właściwości. W tym aspekcie naukowcy musieli przygotować i scharakteryzować sieci aktomiozyny, skonstruować optycznie aktywne struktury mikroreologiczne oraz wdrożyć odpowiednie oprogramowanie analityczne i metodologię. Naukowcy z powodzeniem opracowali system obrazowania konfokalnego z holograficznymi optycznymi szczypczykami do trójwymiarowego optycznego pułapkowania i obrazowania w skali mikronowej. Potencjalne zastosowania obejmują wyprodukowanie koloidalnych urządzeń fotonicznych, trójwymiarowej aktywnej mikroreologii i badań wysokoprzepustowych dynamiki pojedynczej komórki biologicznej. Wykorzystując modelowy system cytoszkieletowy in vitro, naukowcy zbadali rolę białka miozyny II w rozwoju sieci cytoszkieletowej, strukturze i dynamice. Białko to potrafi przyspieszyć samouporządkowanie i samoorganizację cytoszkieletu poprzez usieciowanie i regulację aktyn. Członkowie projektu wykorzystali pomiary mikroreologiczne sieci F-aktyn, by określić nieliniową odpowiedź tego typu złożonych systemów na perturbacje. Do porównania danych teoretycznych i eksperymentalnych na temat właściwości lepkosprężystych na poziomie masowym i lokalnym dla różnych rozmiarów siatki wykorzystano model dwucieczowy. Odkryto właściwą korelację między wynikami eksperymentalnymi a teoretycznymi w reakcji mechanizmu pośredniego. Narzędzia opracowane w projekcie ACTIVE pozwoliły na charakterystykę złożonych struktur cieczy, takich jak komórki biologiczne. Inne zastosowania obejmują pomiary lepkosprężystości i charakterystykę reologiczną nośników złożonych, takich jak białka, polimery i formy użytkowe środków powierzchniowo czynnych. To powinno być szczególnie przydatne dla sektora biomedycznego, chemicznego i farmaceutycznego.

Słowa kluczowe

Mikroreologia, nośniki złożone, cytoszkielet, przenoszenie stresu, lepkosprężystość, koloidalny, białko, aktomiozyna, obrazowanie konfokalne, pułapkowanie optyczne, dynamika komórki

Znajdź inne artykuły w tej samej dziedzinie zastosowania