JPK 계기에 의하여 원자 군대 현미경 검사법을 사용하는 교원질 구조물에 있는 줄맞춤 그리고 편성부대의 수준 관찰

커버되는 토픽

교원질 구조물과 기능
자연적으로 형성된 교원질 조직
예금된 교원질 소 - 뼈 세포 연구 결과를 위한 기질
자연적인 뼈 내의 교원질 구조물
임플란트를 위한 예금된 교원질 필름
맞추어진 교원질 층 및 지시된 세포 성장
결론

교원질 구조물과 기능

교원질은 단백질의 총계의 약 30%의 비율인 인체에 있는 가장 풍부한 단백질 입니다. 교원질은 extracellular 매트릭스로 바디에 있는 대부분의 조직을 위한 구조상 지원이고, 결합 조직에서 특히 풍부합니다. 피부는, 예를 들면, 약 75% 교원질이고, 교원질에는 그러므로 부상 치유와 같은 많은 프로세스에 있는 생명 역할이 있습니다. 교원질 생산 또는 강화 작용은 연골의 대형을 위한 기초, 심줄 또는 뼈입니다. 바디의 다른 모든 조직에 있는 세포는 또한 extracellular 매트릭스를 통해서 더 정밀한 교원질 구조물에 의해 포위됩니다, 그래서 교원질에는 세포 증식, 이동 및 감별법에서 생명 역할이 또한 있습니다.

교원질은 구조물 밧줄 같이 a에서 서로의 주위에 완화하는 3개의 폴리펩티드 사슬을 통해서 3배 나선을 형성하는 약 20의 관련 단백질의 계열입니다. 이들은 나노미터 치수가 재진 protofibrils를 상급 수준 구조물의 다른 모형을 형성하기 위하여 함께 묶을 수 있습니다 3배 좌초시켰습니다. 타입-1 교원질에 의해 형성된 거친 교원질 섬유는 심줄 또는 인대를 그들의 높은 장력 강도 줍니다, 그러나 교원질의 그밖 모형은 extracellular 매트릭스에 있는 더 작은, 추가 분기한 구조물을 형성합니다. 교원질은 구조물에서 관련시킵니다 또는 많은 조직의 기능은, 이렇게 거기 교원질 기능상실과 관련되었던 많은 질병입니다. 유전적 결함은 모형 IV 교원질, 예를 들면, 신장, 뿐 아니라 눈과 귀 문제에 있는 사구체의 원인 기능상실에 영향을 미치는 Alport 증후군을 부르고, 신부전으로 일반적으로 이끌어 냅니다.

타입-1 교원질 소의 구조물은 숫자 1.에서 개요로 스케치됩니다. 3개의 폴리펩티드 사슬은 뻣뻣한 나선형 구조물을 형성하기 위하여 함께 완화합니다. 이 교원질 분자는 뭉치로 나선 축선 및 단에 따라서 그 때 교원질 소를 형성하기 위하여 맞춥니다. 이 교원질 소는 또한 구조물의 고위에 뭉치를 형성하고 인대에서 찾아낸 거친 미크론 치수가 재진 교원질 섬유를 구성하기 위하여 옆으로 맞출 수 있습니다. 교원질 소의 특성은 그들의 끈으로 동여진 구조물입니다. 소의 직경은 대략 67nm의 높게 재생 가능한 D 악대 반복과 더불어 길이에 따라서, 경미하게 변경합니다.

숫자 1. 모형 I 교원질 소 구조물의 개요 도표. 나선형 교원질 분자는 3개의 폴리펩티드 사슬에서 형성하고, 이들은 특성에 의하여 끈으로 동여진 구조물을 가진 교원질 소를 형성하기 위하여 옆으로 관련시킵니다.

바디에 있는 그것의 자연적인 기능을 제외하고, 교원질은 또한 기술에서 이용되고 세포 배양을 위한 모형 생리적인 표면으로 의학 응용은, biocompatibility와 지시한 세포 성장을 이식합니다.

자연적으로 형성된 교원질 조직

고전에 의하여 끈으로 동여진 소 구조물은 구조물의 고차 및 교원질 섬유에서 가능한 규칙성을 설명하는 쥐꼬리 교원질에서 명확하게 보일 수 있습니다. 숫자 2 쇼 고도와 수직 2개 x 2개 미크론 검사 지역을 위한 쥐꼬리 교원질 섬유의 편향도 심상. 이 심상에서는, 섬유의 많은 것은 약간이 더 낮은 왼손 구석에서 넘어서 교차하더라도, 상호 평행한 속이는입니다. 횡단면적인 심상은 아래에 중앙 섬유 축선에 따라서 단면도를 보여줍니다. 빨간 마커는 20의 D 악대 반복에 대응하는 따로따로 1345 nm입니다. 이것은 반복 기간 동안 67.3 nm의 이 견본을 위한 가치를 줍니다. 각종 돌연변이 때문에 반복 기간에 있는 변경은 정확하게 측정하기 중요할 수 있습니다.

쥐꼬리 교원질 견본에 숫자 2. 고도와 수직 2개 x 2개 미크론 검사 지역의 편향도 심상. 단면은 67.3 nm의 운용 한계, 주고는 및 평균 기간으로 표를 한 D 밴딩의 20의 반복을 보여줍니다.

숫자 3은 동일 견본의 더 작은 (600 x 600 nm) 지역 검사, 다시 고도와 눈에 보이는 고위 구조물을 보여주는 수직 편향도 신호를, 보여줍니다. 제 3 의 심상은 섬유의 배경 곡율을 제거하기 위하여 필터된 고주파 통과 인 후에 고도 검사의 일부분입니다. 이것은 더 작은 특징을 더 명확하게 보여주고, 횡단면적인 심상은 표면에 작은 구조물의 간격을 보여줍니다. 단면을 위한 고도 가늠자는 배경 섬유 곡율이 제거되었기 때문에, 절대적이지 않습니다. 특징의 옆 규모는 약 7 nm입니다. 보기 특징은 6.7 nm의 별거를 가진 운용 한계로 표를 합니다.

숫자 3. 고도와 수직 쥐 교원질 소의 600 x 600 nm 지역의 편향도 심상. 통과하는 밴딩외에, 또한 하부에 있는 단면에서 보이는 것처럼 섬유를 통해, 눈에 보이는 구조물이 있습니다.

예금된 교원질 소 - 뼈 세포 연구 결과를 위한 기질

(APTES 입히는 유리에 저밀도에 예금되는) 숫자 4.에서 둔감한 심줄 견본에서 고립된 교원질 소는 보입니다. 심상은 교수의 M. Horton 의례, 대학 대학 런던의 뼈 및 무기물 센터 및 나노 과학을 위한 런던 센터입니다. 공가 AFM 및 더 큰 교원질 소가 또한 광학적인 단계 대조를 사용하여 눈에 보인다는 것을 광학적인 심상 (상단)는 보여줍니다. 2개 큰 AFM 심상은 100개 x 100개 미크론 검사 지역을 위한 고도 그리고 수직 편향도 신호를 보여줍니다. 소의 대부분은 매끄럽게 구조물을 구부리기 형성합니다. 더 작은 (5개 x 5개 미크론) 검사는 또한 소 주기성이 보일 수 있는 3D 고도 심상으로 보입니다.

APTES 유리에 숫자 4. 둔감한 심줄 교원질 소, 교수의 M. Horton 심상 의례, 뼈 및 무기물 센터 UCL와 런던은 나노 과학을 위해 중심에 둡니다. 광학적인 단계 대조 (상단), 100개 x 100개 미크론 검사 지역 고도와 편향도 AFM 심상 (센터), 그리고 5 x 5 미크론 3D 고도 심상 (바닥).

자연적인 뼈 내의 교원질 구조물

뼈의 외관상으로는 안정성에도 불구하고, 실제로 살아있는 인간의 해골에 있는 뼈는 끊임없이 개장되고 있습니다. Osteoblasts와 osteoclasts는 뼈의 대형 그리고 재흡수에 책임 있는 세포입니다, 함께 그(것)들은 건강한 성인의 해골에 있는 동적인 평형을 유지합니다. 뼈의 구조상 단백질 기구를 형성하기 때문에, 교원질에는 이 프로세스에 있는 생명 역할이 있고 또한 osteoblasts와 osteoclasts 사이에서 신호에 있는 역할이 있습니다.

숫자 5는 뼈 교원질 구조물이 교원질과 무기물을 제거하는 osteoclasts에 의해 제시된 외피 뼈의 조각의 AFM 심상을 보여줍니다. 명확한 D 밴딩을 가진 옆으로 관련 교원질 섬유는 지세와 과실 심상에서 보입니다. osteocyte 탈문은 (고리 모양) 뼈 안에 보입니다. Bozec와 Horton의 심상 의례, UCL 및 런던은 나노 과학을 위해 중심에 둡니다. 위 AFM 심상은 고도 심상을 위한 521 nm z 범위 및 편향도 심상을 위한 300 mV zrange를 가진 4개 x 4개 미크론 지역을 보여줍니다. 더 낮은 심상은 osteocyte 탈문, 교원질의 제거에 의해 형성된 재흡수 구덩이 및 무기물로 3번째 고도 투상 급상승을 보여줍니다. AFM를 사용하여, 소 배열, 주기성 및 직경은 통계적으로 측정될 수 있어, 가능성을 건강한 병에 걸리는 조직 사이 연구 결과 미묘한 다름에 주.

외피 뼈의 조각에서 교원질과 무기물을 제거하는 osteoclasts에 의해 제시되는 숫자 5. 뼈 교원질 구조물. Bozec와 Horton의 심상 의례, UCL 및 런던은 Nan 기술을 위해 중심에 둡니다. 두 큰 AFM 심상 전부 (521 nm z 범위 고도, 300mV z 범위 편향도 심상)를 위한 4개 x 4개 미크론 검사 지역. osteocyte 탈문으로 3번째 고도 투상 급상승.

임플란트를 위한 예금된 교원질 필름

각종 방법은 biocompatible 표면을 형성하기 위하여 물자에, 또는 지시된 세포 성장을 위한 교원질을 예금하도록 개발되었습니다. 교원질은 유리와 같은 표면에 상대적으로 똑바르게 흡착될 수 있습니다 그러나 실리콘과 같은 합성 물질에 교원질을 안정적으로 붙이는 것은 어렵습니다. 합성 구조물의 이 종류는 치유하는 부상을 승진시키고 임플란트, 특히 관 접목을 위한 물자의 biocompatibility를 향상하기 위하여 이용될 수 있습니다. 교차 결합된 교원질은 헤파린과 같은 분자 또는 섬유아세포 성장 인자로 혈전증 내피 성장 세포 시딩을 승진시키기 위하여 활성화를 감소시키도록 취급될 수 있습니다.

숫자 6에 있는 심상은 교원질 입히는 실리콘 필름 (M.J.B. Wissink 의 Twente, 네덜란드의 대학의 견본 의례)의 견본의 10 x 10 미크론 개관을 보여줍니다. 견본은 인산염에 의하여 부드럽게 된 염분 해결책의 밑에 imaged (PBS) 이었습니다 (액체에 있는 간헐적인 접촉형을 위한 고도와 진폭 심상). 더 큰 교원질 소는 더 매끄러운 매트릭스에서 보인 속이는일 수 있습니다. 교원질은 근해의 고비율을 포함하기 때문에, 액체에서 아주 연약합니다.

교원질 입히는 실리콘 필름의 액체에 있는 숫자 6. 간헐적인 접촉형 심상 (10 x 10 미크론). M.J.B. Wissink 의 Twente, 네덜란드의 대학의 의례를 간색하십시오.

더 작은 심상에, D 밴딩 구조물의 세부사항은 보일 수 있습니다. 동일 견본의 고도, 진폭 및 단계 심상은 더 작은 검사 지역을 위한 숫자 7에서 보입니다 (2개 x 2개 미크론). D 밴딩은 배경 매트릭스에 있는 심상을 통해 대각선으로 속이고 있는 교원질 섬유를 위해 모든 3개의 심상에서 보일 수 있습니다. 전체적인 교원질 층이 아주 연약하더라도, 67 nm 밴딩은 명확하게 보일 수 있습니다.

숫자 7. 2개 x 2개 미크론 버퍼 (M.J.B에 있는 collagencoated 실리콘의 간헐적인 접촉형 검사의 견본 의례. Wissink 의 Twente, 네덜란드의 대학).

맞추어진 교원질 층 및 지시된 세포 성장

교원질 분자는 돌비늘 지원에 얇은 (~ 3 nm) 편평한 층에서 표면을 균등하게 입히기 위하여 조립되고 흡착될 수 있습니다. 약 5개의 개별적인 교원질 분자는 약 3-5 nm의 옆 규모와 양식 microfibrils를, 관련시킵니다. 이 microfibrils의 단층은 표면에 그 때 nanostructured, 생물학으로 액티브한 표면을 형성하기 위하여 흡착될 수 있습니다. 이 microfibrils는 또한 자연적인 조직에서 보인 더 큰 교원질 섬유의 대형에 있는 중간 단계이기 위하여 확률이 높습니다.

편성부대의 첫번째 수준은 교원질 소를 유체역학 교류의 조건 하에서 흡착시키기를 통해 달성될 수 있는 지상 층에 있는 전반적인 오리엔테이션이 있다 그래야 맞추기 위한 것입니다. 공술서 후에 어느 정도 시간 이내에, 오리엔테이션은 또한 AFM 끝을 사용하여 조작될 수 있습니다. 숫자 8은 버퍼 (z 범위 5.5 nm)에 있는 풀린 교원질의 750 x 750 nm 간헐적인 접촉형 고도 심상을 보여줍니다. 견본은 A. Taubenberger 의 D.J. Mullerr Cellular 기계 단, 기술적인 대학 드레스덴의 의례입니다. 섬유는 전부 동일 방향에서 동쪽으로 향하게 하고, 67 nm D 반복은 개별적인 섬유에 보일 수 있습니다. 이런 경우에 인접한 소 사이 D 반복의 대규모 줄맞춤이 없습니다.

숫자 8. 간헐적인 버퍼 (750 x 750 nm 의 z 범위 5.5 nm)에 있는 풀린 교원질의 접촉형 심상. A. Taubenberger 의 D.J. Mullerr Cellular 기계 단, TU 드레스덴의 의례를 간색하십시오.

편성부대의 추가 수준은 자연적인 조직에서 것과 같이 교원질 microfibrils의 Drepeat 밴딩이 또한 맞추어지는 경우에, 달성될 수 있습니다. D 반복의 줄맞춤 또는 비동맹은 공술서 버퍼의 이오니아 구성에 과민하, 줄맞춤은 진핵 세포의 세포질 extracellular 환경을 흉내내는 해결책에서 보입니다. 숫자 9에서 보인 고도 및 수직 편향도 심상에서는, 분자는 인접한 교원질 소의 Drepeat 악대의 전반적인 줄맞춤이 있다 그래야 예금되었습니다. 숫자 10에 있는 심상은 A. Taubenberger 의 D.J. Mullerr Cellular 기계 단, TU 드레스덴의 의례입니다. 이 견본에서는, 교원질은 완전하게 표면을 커버하지 않으며 유리제 표면이 아래에 눈에 보이는 곳에 간격은 보일 수 있습니다.

액체에 있는 숫자 9. 맞추어진 풀린 교원질 소. A. Taubenberger, D.J. Mullerr Cellular의 심상 의례는 단, TU 드레스덴을 기계로 가공합니다.

이 표면에는 몇몇이의 얇은 코팅으로 규정된 자연적인 교원질 섬유의 nanostructural 속성 있습니다. D 반복의 줄맞춤은 또한 bioactive 표면을 일으킵니다. 소가 동쪽으로 향하게 하는 교원질에 연마되곤, 그러나 맞추어지지 않는 섬유아세포 세포는, 그들의 모양 또는 성장 방향의 특정한 오리엔테이션을 보여주지 않습니다. Drepeats가 또한, 그러나 맞추어질 때, 섬유아세포에는 축선 방향에 따라서 높게 동쪽으로 향하게 한 운동성을 보여주고, 이 방향에 있는 늘어나는 모양이 있습니다. 혼자 소의 대규모 오리엔테이션에 기인한 표면의 짜임새는 세포 운동성을 통제하게 충분하지 않고, 이것은 인도 세포 성장에 있는 D 악대 줄맞춤을 위한 생물학 기능을 건의합니다.

결론

AFM는 교원질 구조물에 있는 줄맞춤 그리고 편성부대의 수준 관찰을 위한 강력한 공구입니다. 자연적인 교원질 구조물, 고립된 소 및 소설 생체 적합 물질은 생리적인 조건 하에서 모두 공부될 수 있습니다. 이 측정은 기본적인 생물학 질문을 분명히할 수 있고, 뿐 아니라 새로운 biocompatible 또는 특히 bioactive 합성물을 시험합니다.

근원: JPK 계기

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Date Added: Jan 15, 2009 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 13. June 2013 21:09

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