Os investigadores da Universidade do Pensilvânia projetaram um sistema do nanoscale observar e medir como as pilhas individuais reagem às forças externas.
Combinando modilhões microfabricated e a tecnologia magnética do nanowire para criar o independente, os sensores do nanoscale, o estudo mostraram que as pilhas respondem às forças exteriores e demonstraram um relacionamento biológico dinâmico entre pilhas e seu ambiente.
O estudo igualmente revelou que força do sentido das pilhas em um único ponto que da adesão isso conduz não a uma resposta local mas a uma resposta remota das forças internas da pilha, aparentadas a agradar o cotovelo da pilha e a prestar atenção o joelho retroceder.
“A pilha deteta a força que nós aplicamos e ajustamos suas próprias forças internas para compensar,” Chris Chen, um professor adjunto no departamento da tecnologia biológica na escola da engenharia e a ciência aplicada em Penn, disse. “Isto sugere que ou o cytoskeleton da pilha dite a reação ou a pilha organize uma resposta bioquímica. Em um ou outro exemplo, as pilhas estão adaptando-se no microscale.” |
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Os resultados provam útil mais do que apenas a uma compreensão dos mecânicos de únicas pilhas. As forças físicas jogam um papel forte em como o tecido inteiro cresce e funciona. Usando o sistema de Penn, os investigadores poderiam monitorar para diferenças em como as forças são detetadas ou geradas em pilhas normais e doentes. Isto poderia conduzir aos alvos terapêuticos novos da droga e aos métodos para modificar como as pilhas interagem um com o otro.
Para estudar a resposta biomecânica da pilha às forças, Chen e seu team força aplicada a cada pilha usando disposições microfabricated de bornes magnéticos que contêm os nanowires do cobalto intercalados entre uma disposição de bornes non-magnetic. No campo magnético, os bornes com nanowires aplicaram uma força externa às pilhas cultivadas nas partes superiores dos bornes. Os bornes Nonmagnetic actuaram enquanto os sensores em que a tração força em cada pilha foram medidos. Gravar as forças da tração em resposta a tal estimulação da força revelou duas respostas: uma perda repentina na contratibilidade que ocorreu dentro do primeiro minuto da estimulação ou de uma deterioração gradual na contratibilidade sobre diversos minutos.
Para ambos os tipos de respostas, a distribuição subcellular da perda em forças da tração não foi confinada às posições perto do micropost atuado ou uniformemente através da pilha inteira mas foi ocorrida preferivelmente em posições discretas ao longo da periferia da pilha. Junto, estes dados sugerem que as pilhas ajustem ativamente sua tensão interna às forças mecânicas que se levantam em seu microambiente e revelam um relacionamento biológico dinâmico importante entre forças externas e internas.
As forças mecânicas contribuem a muitas funções celulares, incluindo mudam na expressão, na proliferação e na diferenciação de gene.
Aplicar a tesoura ou esforços elásticos às pilhas na cultura, por exemplo, pode induzir mudanças no regulamento da adesão, sinalização intracellular e a função da pilha bem como forças internas faz. As similaridades em respostas celulares às forças externas e internas conduziram à sugestão que ambos os tipos de forças podem usar caminhos compartilhados do mechanotransduction para converter estímulos mecânicos em sinais bioquímicos. Quando as forças externamente aplicadas e internamente geradas puderem actuar independente em pilhas, a equipe da Universidade do Pensilvânia postulada e mostrou então que estão acopladas.
O estudo foi conduzido por Chen, Nathan J. Sniadecki, Michael T. Yang e Zhijun Liu do departamento da tecnologia biológica assim como Alexandre Anguelouch, cordeiro de Corinne M., Stuart B. Kirschner, Yaohua Liu e Reich de Daniel H. da Universidade Johns Hopkins. A pesquisa foi financiada por concessões dos institutos nacionais da saúde, de uma iniciativa multidisciplinar da pesquisa da universidade do escritório da pesquisa do exército, do centro material da ciência e da engenharia da pesquisa centro Nano/bio de Hopkins e de Penn da relação.
Fonte: Jordão Reese
Universidade do Pensilvânia
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