• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  • Ny medicin, forskningsverktyg möjligt genom att undersöka cellmekanik

    Denna konstnärs uppfattning skildrar användningen av ett atomkraftmikroskop för att studera cellers mekaniska egenskaper, en innovation som kan resultera i ett nytt sätt att diagnostisera sjukdomar och studera biologiska processer. Här, tre typer av celler studeras med hjälp av instrumentet:en råttfibroblast är den långa smala cellen i mitten, en E coli-bakterie finns längst upp till höger och en mänsklig röd blodkropp längst ner till vänster. De färgade delarna visar fördelen med den nya tekniken, som representerar cellernas mekaniska egenskaper, medan de grå delarna representerar vad som var möjligt med ett konventionellt tillvägagångssätt. Upphovsman:Purdue University image/Alexander Cartagena

    (PhysOrg.com) - Forskare gör framsteg i utvecklingen av ett system som mäter de mekaniska egenskaperna hos levande celler, en teknik som skulle kunna användas för att diagnostisera mänskliga sjukdomar och bättre förstå biologiska processer.

    Teamet använde ett instrument som kallas ett atomkraftmikroskop för att studera tre distinkt olika typer av celler för att visa metodens potentiellt breda tillämpningar, sa Arvind Raman, en Purdue University professor i maskinteknik.

    Till exempel, Tekniken kan användas för att studera hur celler fäster vid vävnader, vilket är avgörande för många sjukdomar och biologiska processer; hur celler rör sig och ändrar form; hur cancerceller utvecklas under metastasering; och hur celler reagerar på mekaniska stimuli som behövs för att stimulera produktionen av vitala proteiner. Tekniken kan användas för att studera de mekaniska egenskaperna hos celler under påverkan av antibiotika och läkemedel som undertrycker cancer för att lära sig mer om de involverade mekanismerna.

    Resultaten har publicerats online i tidskriften Naturens nanoteknik och kommer att dyka upp i decembernumret. Arbetet involverar forskare från Purdue och University of Oxford.

    "Det har blivit en växande insikt om mekanikens roll i cellbiologi och verkligen en stor ansträngning för att bygga modeller för att förklara hur celler känns, svara och kommunicera mekaniskt både i hälsa och sjukdom, sa Sonia Contera, en medförfattare och chef för Oxford Martin Program on Nanotechnology och en akademisk stipendiat vid Oxford physics. "Med denna tidning, vi tillhandahåller ett verktyg för att börja ta itu med några av dessa frågor kvantitativt:Det här är ett stort steg."

    Ett atomkraftmikroskop använder en liten vibrerande sond för att ge information om material och ytor på nanometerskalan, eller miljarddels meter. Eftersom instrumentet gör det möjligt för forskare att "se" föremål som är mycket mindre än möjligt med hjälp av ljusmikroskop, det kan vara idealiskt för att "karta" de mekaniska egenskaperna hos de minsta cellstrukturerna.

    "Kartorna identifierar de mekaniska egenskaperna hos olika delar av en cell, oavsett om de är mjuka eller styva eller squishy, sa Raman, som arbetar med doktoranden Alexander Cartagena och andra forskare. "Nyckelpunkten är att vi nu kan göra det med hög upplösning och högre hastighet än konventionella tekniker."

    Höghastighetskapaciteten gör det möjligt att titta på levande celler och observera biologiska processer i realtid. En sådan teknik erbjuder hopp om att utveckla en "mekanobiologibaserad" analys för att komplettera biokemiska standardanalyser.

    "Atomkraftsmikroskopet är det enda verktyget som låter dig kartlägga de mekaniska egenskaperna - ta ett fotografi, om du vill - av de mekaniska egenskaperna hos en levande cell, sa Raman.

    Dock, befintliga tekniker för att kartlägga dessa egenskaper med hjälp av atomkraftmikroskopet är antingen för långsamma eller har inte tillräckligt hög upplösning.

    "Denna innovation övervinner dessa begränsningar, mestadels genom förbättringar av signalbehandling, " sa Raman. "Du behöver ingen ny utrustning, så det är ett ekonomiskt sätt att öka pixlar per minut och få kvantitativ information. Viktigast, vi tillämpade tekniken på tre mycket olika sorters celler:bakterier, mänskliga röda blodkroppar och råttfibroblaster. Detta visar dess potentiella breda användbarhet inom medicin och forskning."

    Tekniken är nästan fem gånger snabbare än vanliga atomkraftmikroskoptekniker.


    © Vetenskap https://sv.scienceaq.com