Unter Verwendung der AtomKraft-Mikroskopie, zum von Elastischen Eigenschaften von Biologischen Proben durch JPK-Instrumente Zu Bestimmen

Themen Umfaßt

Einleitung
Hertz Formen
Betrachtet Zu Werden Punkte
BeispielEigenschaften
Geeignete Reichweite
Auswahl des Fühlers
Beispiel eines Einrückungs-Experimentes
Vorbereitung des Fühlers
Ausführung von Einrückungs-Experimenten
Datenverarbeitend
Prüfung der Anlage
Schlussfolgerung

Einleitung

Unter Verwendung der Atomkraft ist (AFM) das Mikroskop für nanoindentation aufgetaucht, während ein nützliches Hilfsmittel, zum von elastischen Eigenschaften zu bestimmen das Elastizitätsmodul für biologische Proben mögen (Abbildung 1). Kragbalken dienen als weiche nanoindenters, lokale Prüfung von kleinen und nicht homogenen Proben wie Zellen oder Geweben erlaubend. Um den Parameter von verschiedenen Baumustern der Zinsen zu berechnen werden verwendet, aber die meisten ihnen werden basieren auf dem Hertz-Baumuster und ausgedehnt um die experimentellen Bedingungen hinsichtlich der der Form oder der Stärke Zahnwalzen der Probe übereinzustimmen.

Abbildung 1. Überblick des Elastizitätsmoduls für verschiedene biologische Materialien

Nanomechanical-Analyse von Zellen wird auf den verschiedenen Gebieten wie Krebs und Entwicklungsbiologie in zunehmendem Maße wichtig. Unterschiede bezüglich der Steifheit von Normal und von schädlichen Zellen wurden gefunden und auch die Änderung im metastatischen Potenzial mit abnehmender zellulärer Steifheit kann markiert werden. Die Bestimmung der Zellrindenspannkraft der zebrafish Keimblattvorfahre deckte Unterschiede bezüglich der Steifheit der ecto, Meso- und endodermischen Progenitorzellen auf. Ein Anderes Beispiel vom Bereich der Entwicklungsbiologie ist die mechanische Prüfung von Wachstumssubstratflächen. Diese Anwendung deckte die wichtige Rolle von Grundmasseelastizität für Zellabstammungsbedingung auf. Nicht nur Zellen aber auch Bauteile ihrer extrazellularen Umgebung, wie Kollagenfäserchen sind auf ihre mechanischen Eigenschaften [17] geprüft worden. Das Potenzial dieses Verfahrens ist in biologischem und andere Disziplinen, weit verbreitet elastische Eigenschaften von verschiedenen Grundmassen und von Materialien auch zu beschreiben.

Dieser Bericht beschreibt die Anwendung und die Datenerfassung von Elastizitätsexperimenten unter Verwendung FLUGHANDBUCH-Technik. Ein Überblick über das allgemein verwendetste Baumuster, das Hertz-Baumuster wird gegeben und die Annahme- und Resultierenbeschränkungen für den Gebrauch mit biologischen Proben wird ausführlich behandelt.

Hertz Formen

Das Hertz-Baumuster gleicht die Probe als isotroper und linearer elastischer Körper an, der einen unendlich ausdehnenden Halbraum besetzt. Außerdem wird es angenommen, dass die Zahnwalze nicht verformbar ist und dass es keine zusätzlichen Interaktionen zwischen Zahnwalze und Probe gibt. Wenn diese Bedingungen getroffen werden, kann das Elastizitätsmodul (e) der Probe unter Verwendung des Hertzschen Baumusters befestigt werden oder berechnet werden. Einige Parameter, welche die Eigenschaften des Beispiel- und Einrückungsfühlers beschreiben, müssen festgelegt werden.

Abbildung 2. Höchst- Skizze vom Einrückungsexperiment. Der Kragbalken wird in Richtung zur Probe durch einen Abstand z (die Höhe (gemessen) verschoben). Der Kragbalken verbiegt in die entgegengesetzte Richtung (X), während die Probe durch ä eingedrückt wird. Schließlich wird ä berechnet, indem man den freitragenden Ausschlag von der Höhe subtrahiert (gemessen). Unterseite - Diagramm der Korrektur der Höhe, damit das freitragende verbiegende (X) die Spitze-Probetrennung berechnet (Krafteinrückungskurve).

Die Daten, die durch Einrückungsmaße erhalten werden (Kraftspektroskopiemodus) sind normalerweise Pläne der Kraft gegen piezo Distanzadresse, eher als Spitzenbeispieltrennung. Um Hertz anzuwenden formen Sie, die Kurven müssen konvertiert werden wie in Abbildung 2. erklärt worden.

Das Hertz-Baumuster nimmt die Einrückung an, um im Vergleich zu der Beispielstärke neglectable zu sein, so muss Einrückungstiefe optimiert werden. Das Hertz-Baumuster ist für kleine Einrückungen gültig (sagen Sie bis 5-10% der Höhe der Zelle, möglicherweise 200-500 nm), wo die Substratfläche nicht die Berechnungen beeinflußt. Es gibt möglicherweise zusätzliche Beschränkungen in der Einrückungstiefe, wenn das Spitzenformbaumuster ein Näherungswert ist. Häufig wird das Parabolische Baumuster verwendet, wenn die Zahnwalze eine Kugel ist, weil zu befestigen ist einfacher und der Näherungswert für kleine Einrückungen angemessen ist. Die JPK IP-Software bietet automatischen Beschlag für alle Zahnwalzenformen an, die hier, so dort gezeigt werden, ist nicht mehr jeder möglicher Bedarf, diesen Näherungswert zu machen.

Betrachtet Zu Werden Punkte

Das Hertz-Baumuster macht einige Annahmen, die nicht wirklich getroffen werden, wenn Zellen oder andere biologische Proben geprüft werden.

In diesem Kapitel werden diese Abweichungen behandelt und wie man die zuverlässigsten Maße macht.

BeispielEigenschaften

Das Hertz-Baumuster nimmt absolutes elastisches Verhalten sowie Homogenität der Probe an. Aber die meisten biologischen Materialien sind weder homogen noch absolut elastisch. Die Energie, die durch die Zahnwalze entbunden wird, wird nicht vollständig zurück durch eine Zelle gegeben (da sie durch ein absolutes elastisches Material erfolgt würde), aber zerstreut sich wegen des zähflüssigen und Plastikverhaltens, das auch erscheint, während Hysterese zwischen dem Ausdehnung und dem Einfahrungsteil der Kraft kurven (Feige. 3). Die Variabilität des zähflüssigen Verhaltens wird sichtbar, wenn verschiedene Einrückungsgeschwindigkeiten geprüft werden. Je höher die Belastungsrate, desto kleiner die Einrückung und desto höher die offensichtliche Steifheit. Die Zeitschuppe, die dieses Verhalten beschreibt, ist die Entspannungszeit und ist für jedes zähflüssige/viskoelastische Material unterschiedlich. Unter Verwendung der Geschwindigkeiten nahe der Entspannungszeit ergibt untere Kräfte, weil das Zellmaterial Zeit hat, sich weg von dem eindrückenden Fühler zu bewegen. Höhere Geschwindigkeiten ergeben einen höheren Widerstand des Beispielmaterials und die Gesamtinteraktion ist- elastischer (Kraft ist in der Phase mit Einrückung, nicht Geschwindigkeit). Im Allgemeinen ist es am besten, in diesem Parameter konsequent zu bleiben, um die gleichen Anfangsbedingungen für jedes Experiment zu haben. Aber es sollte nicht vergessen werden, dass jedes Material- oder Zellbaumuster seine eigene Entspannungszeit hat, da sie in ihre Zusammensetzung (Größe des Kernes, der Zusammensetzung des Cytoskeleton Usw.) groß schwanken können.

Abbildung 3. Kraftabstandskurve genommen auf einer lebenden CHO-Zelle (Scangeschwindigkeit 5 µm/s). Vollziehen Sie nach (Rot) und verfolgen Sie (dunkelrote) der Kurve Showhysterese offenbar wegen des zähflüssigen und Plastikverhaltens der Zelle zurück.

Inhomogeneity der Probe kann Artefakte wie Variante des Elastizitätsmoduls abhängig von Einrückungstiefe auch ergeben, d.h. abhängig von der Schicht oder dem Bauteil drückt die Zahnwalze wirklich ein. Zellen haben verschiedene Bauteile (wie glycocalix, Membranextensionen, Kern oder Organellen) die unterschiedliche Steifheit reflektieren können. Die Kontaktstelle leidet auch unter diesen Varianten und Interaktionen des Fühlers und der Beispieloberfläche oder -moleküle, die die Oberfläche umfassen. Solche Kurven zeigen häufig eine sehr flache Kontaktstelle, in der E berechnet wird, um weicher zu sein, als die Probe ist wirklich. Die „wirkliche“ Steifheit der Probe folglich nur wird gemessen, wenn der Fühler die richtige Oberfläche erreicht, die nach dem flachen Teil der Kurve ist. Dann stimmt der Sitz nicht die Kontaktstelle der Kraft-Einrückung-Kurve überein (Abbildung 4). Aber dieses ist nicht überraschend, da das Hertz-Baumuster Homogenität der Probe und keiner Interaktionen zwischen Probe und Fühler annimmt. Schließlich zu fokussieren ist immer wichtig, vonseiten der Kurve, die die Zelle darstellt, die, Sie nachforschen möchten.

Abbildung 4. Kraft gegen die Einrückungskurven berechnet von einer Zelle, befestigt mit dem Hertz-Baumuster. Die selben kurven zuerst wurden befestigt zu einer Einrückung von 200 nm (Oberseite) und an zweiter Stelle über der ganzen Einrückungsreichweite 400 nm (Unterseite). Offensichtlich drückte der Fühler durch zwei verschiedene Schichten, da die befestigte Kontaktstelle der ersten Kurve zu der Kontaktstelle der zweiten Kurve unterschiedlich ist. Der E-Block der ersten Kurve, die Steifheit der Zelloberfläche beschreibend, ist- ungefähr 16 kPa, das der zweiten Kurve, die angenommen werden kann, um te E Block des Zytoplasmas zu sein, kPa ungefähr 35.

Geeignete Reichweite

Auch ist, die Sitzreichweite zu finden wichtig, die verwendet werden soll, um die optimalen und reproduzierbaren Ergebnisse für Elastizitätsberechnungen zu erbringen. Wie im Kapitel über E beschrieben schwankt stark an den sehr niedrigen Einrückungen um die Kontaktstelle, aber Reichweiten eine Hochebene bei Zunahme der Einrückung, zum, hauptsächlich infolge der Substratflächensteifheit schließlich wieder zu erhöhen (Objektträger Usw., sehen Abbildung 5, Unterseite). So soll die Höhe der eingedrückten Zelle stark betrachtet werden. Das Hertz-Baumuster ist für kleine Einrückungen nur gültig (sagen Sie bis 5-10% der Höhe der Zelle, möglicherweise 200-500 nm), wo die Substratfläche nicht die Berechnungen beeinflußt und wo die Geometrie der Einrückung die Geometrie der Zahnwalze übereinstimmt. Wie im Hertz-Kapitel oben beschrieben, ist die beste Methode, die optimale Reichweite zu finden, eine Kraftabstandskurve mit verhältnismäßig hoher Einrückung aufzuzeichnen und E für jeden Punkt der entsprechenden Krafteinrückungskurve zu befestigen. Grafische Darstellung E über Einrückung deckt die Einrückung auf, wenn E beginnt, in Richtung zu einem konstanten Wert zu neigen, der verwendet werden sollte, um das Elastizitätsmodul zu bestimmen (die Abbildung 5, mittlere).

Aber sie kann geschehen, dass es keine offensichtliche Hochebene gibt, besonders wenn nicht homogene Proben eingedrückt werden. Wenn eine Zelle zum Beispiel nach rechts über dem Kern unter Verwendung einer verhältnismäßig kleinen Zahnwalze (z.B. eine Pyramide) geprüft wird, kann der Kern weg von unter dem Fühler schieben und das Ergebnis ist eine Abnahme des gemessenen Modulrechtes, nachdem der Kern durch den Fühler gedrückt wurde (Abbildung 5, Oberseite).

Abbildung 5. E gegen Einrückungskurven einer CHO-Zelle geprüft mit einer Pyramidenzahnwalze an den verschiedenen Regionen: recht über dem Kern (Oberseite), der Region neben den Kern (mittlere) und nähern Sie sich dem Rand der Zelle (Unterseite). Die Prüfung nach rechts über dem Kern (Oberseite) hier nur bezeichnete vorübergehend die Steifheit des Kernes. Offensichtlich wurde der Kern dann mit dem Ergebnis der Abnahme von E. Probing eine verhältnismäßig homogene (mittlere) aufgedeckte sogar Einrückung der Region des Zytoplasmas weggedrückt, der um ungefähr 250 nm beginnt. Einrückung des Zellrandes (Unterseite) führt zu eine Sekunde, die abhängige Zunahme der Substratfläche von E beginnend an den verhältnismäßig niedrigen Einrückungen.

Alle drei Kurven von Abbildung 5 berechnen von der gleichen Zelle und wurden mit dem gleichen Fühler unter genau den gleichen Bedingungen genommen. Selbst wenn es nicht offensichtliche „an zweiter Stelle“ Zunahme E und folglich der nicht offensichtlichen oder typischen Andeutung eines Effektes der Glassubstratfläche für beide oberes E gegen Einrückungskurven gibt, zeigt die Zunahme der offensichtlichen Steifheit von der Zellmitte zum Rand einen Einfluss der Substratfläche an. Aber dieses ist nicht, da die Höhe der Zelle am Kern gemessen wurde, um herum 5 zu sein µm, am Umgeben des Kernes überraschend, herum 1,3 und am Rand um 0,5 µm zu sein µm. Schließlich zeigen diese Ergebnisse, dass der Effekt der Substratfläche ist nicht nur sichtbar durch eine Zunahme von E innerhalb E gegen Einrückungskurven aber auch indem er E-Werte an den dünneren Regionen der Zellen erhöht.

Auswahl des Fühlers

Welcher Kragbalken verwendet werden sollte, hängt von der Steifheit der Probe ab. Als Faustregel kann man beachten, dass die Steifheit des Kragbalkens um die Reichweite der Beispielsteifheit sein sollte. Für Zellen, dessen die weichsten Kragbalken sehr weich und empfindlich sind, die mit Federkonstanten sollte herum erhältlich sind, 10-30 mN/m verwendet werden. Für steifere Proben wie höhere Federkonstanten der Agarosegele (30-100 mN/m oder mehr) seien Sie angebracht.

Ein Anderer zu betrachten Punkt ist die Wahl der Zahnwalzenform. Für weiche biologische Proben wird es empfohlen, um kugelförmige Fühler zu verwenden, da die Kraft an einer breiteren Versuchsfläche aufgewendet wird, als der Fall seien Sie, wenn eine scharfe Pyramiden- oder konische Spitze verwendet wird, die einen Niederdruck ergibt. Dieses Methodendurchdringen der Probe wird verhindert. Aber dieses ist nicht der einzige Grund, kugelförmige Zahnwalzen zu bevorzugen. Zellen oder Gewebe sind sehr nicht homogen und bestehen aus verschiedenen Bauteilen (Kern, zytoskelettbauteile, Organellen…). Um einen allgemeinen Eindruck für solche nicht homogenen großen Zahnwalzen der Materialien verhältnismäßig wie 20 µm Raupen zu erbringen seien Sie nützlich.

Zu höhere Auflösung, z.B. zu den Prüfungseinzelzellen oder zu den verschiedenen Zellteilen zu erbringen, oder den Druck zu erhöhen steifere Materialraupen von kleineren Durchmessern einzudrücken können verwendet werden (µm 1-10, abhängig von der gewünschten Auflösung). Kugeln sind nicht immer die beste Lösung. Wenn die Probe von den sehr kleinen Abmessungen ist, oder wenn unterschiedlich Bereiche in der höheren Auflösung (höher als ein Mikron) geprüft werden sollen können Pyramidensilikonnitridspitzen eine Alternative sein. Ein Nachteil von solchem mehr oder weniger scharfe Spitzen ist selbstverständlich dieser sie kann die Probe eindringen und zu ungenaue Berechnungen des Elastizitätsmoduls (im Allgemeinen eine Abnahme von der Steifheit) folglich führen.

Aber andererseits werden sie weniger durch Zellen wie zelluläre Extensionen oder die Rückstände, die vom glycocalix sich ausdehnen gehindert, als Kugeln sind. Kugelförmige Zahnwalzen glauben häufig solchen Extensionen, und das Ergebnis ist eine sehr flache Kontaktstelle, die extrem schwierig zu bestimmen ist (das auch der Grund ist, warum es befestigt werden sollte). Ein allgemeineres Problem, das mit Zellen auftritt, ist die verzerrten Kraftkurven, größtenteils angezeigt da eine „Schulter“ in der Kontaktregion (Feige. 6). Diese Verzerrungen können vom Kontakt mit kleinen Zellen wie den Druckfasern oder Membranextensionen, denen berechnen dann weg von dem Fühler schieben und zu eine zweite Kontaktstelle führen.

Abbildung 6. Distorted dehnen die Kurve aus, die auf einer CHO-Zelle unter Verwendung einer 2 µm kugelförmigen Zahnwalze genommen wird.

Beispiel eines Einrückungs-Experimentes

In diesem Beispiel wird der Arbeitsfluß, zum des Elastizitätsmoduls LebenCHO-Zellen zu berechnen beschrieben. Das CellHesion® 200, montiert an einem optischen Mikroskop Zeiss (AxioObserver), wurde verwendet, um den kugelförmigen Fühler vorzubereiten, der war verwendet zu werden sowie Einrückungsexperimente durchzuführen das CellHesion® 200 eine neue FLUGHANDBUCH basierte Einheit ist, ausschließlich entwickelt, um den Bedarf der Prüfung des zellulären Beitrittes und der Mechaniker zu erfüllen. Ein PetriDishHeater™ wurde als Beispielhalterung verwendet, da Zellen auf Petrischalen WPI gewachsen wurden. Die Zellen wurden unter physiologischen Bedingungen während des ganzen Experimentes gehalten (37°C, HEPES gepufferter Medium).

Vorbereitung des Fühlers

Kugelförmige Zahnwalzen können entweder von den speziellen Anbietern wie Partikelfühlern von Novascan (0.6-25 µm Glaskugeln befestigt worden zu den Kragbalken) gekauft werden, oder sie können selbst gemacht sein, indem sie Kugeln auf Kragbalken kleben. Für solchen tipless Kragbalken des Zweckes seien Sie gut angepasst. Sorgfalt muss angewendet werden, wenn Kragbalken mit Umkippungen verwendet werden, besonders wenn kleine Kugeln befestigt werden. Dieses ist, weil die Kugel zur Seite der Spitze befestigt, eher als am Ende, damit die Spitze noch eine Auswirkung auf das Experiment hat, besonders wenn der ausgesuchte Kugeldurchmesser kleiner als die Spitzenhöhe ist. Silikonkragbalken haben Umkippungen von µm bis herum 15. So würden tipless Kragbalken bessere Wahl oder mindestens Silikonnitridkragbalken sein, die kürzere Umkippungen haben (µm bis 5).

Für dieses Beispiel ein tipless Kragbalken (Pfeil TL1, NanoWorld, K = 0,03 N/m) mit einer befestigten Silikonkugel (Durchmesser 11 µm) wurde als der Einrückungsfühler verwendet (Feige. 7). Die Silikonraupen wurden zum Kragbalken mit einem zweiteiligen Epoxy-Kleber, aber zu anderen biocompatible Klebern befestigt, wie optischer Kleber auch gut angepasst sind. Dieses kann leicht getan werden, indem man einen Objektträger vorbereitet, in dem Kugeln auf einem Teil und Epoxy-Kleber auf einem angrenzender Teil abgegeben werden. Wenn die Raupen in der Flüssigkeit verschoben werden, wird ein Absinken auf das Dia gesetzt und getrocknet. Ein Paar saubere Pinzette kann auch verwendet werden, um trockene Raupen auf das Dia zu übertragen, oder die Raupenlösung auszubreiten. Dann wird eine kleine Menge des Epoxy-Klebers sehr dünn nahe den Raupen unter Verwendung einer Schaufel- oder Pipettenspitze ausgebreitet.

Abbildung 7. Tipless-Kragbalken mit einer 11-Mikron-Kugel befestigt

Der Kragbalken muss in den Epoxy-Kleber zuerst eingetaucht werden. Ein Anflug ist auf einer sauberen Region des Glases erfolgt, um die Oberfläche zu finden. Dann wird die freitragende Spitze über den Rand der Epoxidänderung am objektprogramm unter Verwendung der Stellschrauben in Position gebracht und ein Kraftspektroskopiemaß wird ausgeführt, um die Spitze in den Kleber einzutauchen. Setpoint von herum 0,5 bis 1 V sollte genügend sein. Wenn es zu viel Kleber auf der Spitze gibt, kann sie über die Raupe fließen und sie einbetten. Um dieses zu verhindern, sollten eine oder mehrere zusätzlichen Spektroskopiemaße an einem sauberen Glasbereich durchgeführt werden. Dieses löscht überschüssigen Kleber. Schließlich eine Kugel zu befestigen, wird eine andere Kraftkurve mit der Spitze ausgeführt, die über eine Kugel in Position gebracht wird.

Ausführung von Einrückungs-Experimenten

Der Mikrosphärenfühler wurde montiert und übereinstimmte, wie üblich auf dem FLUGHANDBUCH-Kopf. Die Petrischale WPI, die anhaftende CHO-Zellen enthält, wurde zur Petrischalenheizung montiert und die Temperatur wurde auf 37°C. eingestellt. Der Kragbalken wurde dann, d.h. die Federkonstante kalibriert, die bestimmt wurde, um in der Lage zu sein, die an der Probe angewendet zu werden Kraft genau festzulegen. Unter Verwendung des NanoWizard® oder des CellHesion200® führt der Kalibrierungsmanager der Software JPK SPM den Benutzer durch den Kalibrierungsprozeß und berechnet die Empfindlichkeit, indem er eine Kraftkurve (genommen auf einer harten Substratfläche) innerhalb des linearen Kontaktteils befestigt und die Federkonstante mit der Methode des thermischen Rauschens bestimmt. Sobald die Kalibrierung komplett ist, kann die gewünschte setpoint Kraft in den Newton eingeführt werden (normalerweise pico- oder Nano-Newton). Jetzt konnte das Experiment begonnen werden.

Kraftabstandskurven wurden direkt über dem Kern von verschiedenen Zellen genommen. Verhältnismäßig hohe setpoints wurden verwendet (nN bis 4) da die mechanischen Eigenschaften dieser Zellen unbekannt waren. Die Extension/fahren Drehzahl wurde eingestellt auf 5 µm/s ein und Endlosschleife wurde verwendet.

datenverarbeitend

Die JPK IP-Software gibt die Möglichkeit, um das Elastizitätsmodul von den Kraftkurven zu berechnen, die durch einige Schritte ausgeführt werden (Feige. 8). Alle Operationen müssen an der Ausdehnungskurve seit ihr angewendet werden (normalerweise oder mindestens in der Flüssigkeit) enthält keine Interaktionen wie Beitritt, die eine Bestimmung von der Kontaktstelle unmöglich machen. Der erste Schritt des Aufbereitens ist, jeden möglichen Ausgleich zu löschen oder von der Kurve zu kippen und die Kontaktstelle zu finden. Deshalb Subtrahieren die Optionen „Grundlinie“ und „Entdeckungskontaktstelle“ sollen ausgewählt werden. Es ist nicht wesentlich, die Kontaktstelle genau zu bestimmen, oder Grundlinie glich hier aus, da sie variable Sitzparameter sind und keinen Einfluss auf die Sitzergebnisse haben. Jede Mögliche Neigung sollte von der Grundlinie gelöscht werden, da dieses nicht Teil Hertzs befestigte ist. Der nächste Schritt ist „auf Korrekte Höhe für den verbiegenden Kragbalken“, ein Merkmal, das die Einrückungstiefe berechnet, indem es den Unterschied zwischen der piezo Bewegung und dem freitragenden vertikalen Ausschlag in den Längeneinheiten nimmt. Jetzt die Kurven ein betriebsbereites, mit dem Hertz-Baumuster befestigt zu werden, um das Elastizitätsmodul zu berechnen. Andere Werte, wie die befestigte „Kontaktstelle“ und der Sitzqualitätsparameter „Rest-EFFEKTIVWERT“ werden auch angezeigt.

Abbildung 8. Operationen, zum des Elastizitätsmoduls von einer Kraftkurve zu berechnen. Der erste Schritt ist, jeden möglichen Ausgleich zu löschen oder von der Grundlinie zu kippen und die Kontaktstelle zu finden. Um die Kontaktstellebestimmung zu optimieren kann die Kurve glatt gemacht werden. Der folgende und entscheidende Schritt ist, das freitragende Verbiegen zu subtrahieren, von der piezo Bewegung, zum der Einrückung zu erbringen, d.h. wird ein neuer Kanal, der Umkippungsbeispieltrennung genannt wird, erstellt. Schließlich kann das Hertz-Baumuster angewandt sein. Die Geometrie der Zahnwalze soll festgelegt werden sowie Poissons Verhältnis (das bei 0,5 für biologische Proben gelassen werden kann) und die befestigt zu werden Datenreichweite.

Wenn viele Kurven aufgezeichnet wurden, gibt es die Möglichkeit, zum der Stapelverarbeitung zu verwenden, wo alle beschriebenen Operationen an einem Stapel von Kurven angewendet werden können (innerhalb eines Ordners).

Vor der Stapelverarbeitung ist es nützlich, einige Kurven ausführlicher zu prüfen, um die optimale Sitzreichweite zu finden, die an allen Kurven dann angewendet werden kann. Deshalb sollte die Sitzreichweite stufenweise erhöht werden, bis der E-Modul in Richtung zu einem konstanten Wert neigt. In Abbildung 9 wird das Elastizitätsmodul, das von einer CHO-Zelle berechnet wird, in der Abhängigkeit auf Einrückung grafisch dargestellt. Hier E-Anfänge, zum von konstanten Werten um ungefähr 700-800 nm von Einrückungstiefe zu nehmen. Wenn man eine Reihe Kurven, unter Verwendung der Stapelverarbeitung prüft, sollte dieser Wert für Sitzreichweite verwendet werden. Selbstverständlich sollte die Qualität des Sitzes immer überprüft werden, entweder indem man direkt den Kurven betrachtet oder indem man den Rest-EFFEKTIVWERT vergleicht, der auch in der Ergebnisfeile notiert wird, die erzeugt wird, wenn man die Stapelverarbeitung verwendet.

Abbildung 9. E gegen Einrückungskurve einer CHO-Zelle. Um ungefähr 700 Stufen nm-Einrückung E zu einer konstanten Reichweite (PA herum 450).

Prüfung der Anlage

Das Elastizitätsmodul ist häufig benutzt, mechanische Eigenschaften von Zellen und von anderen Proben zu beschreiben. In vielen Fällen ist die Absicht, solche Experimente zu tun, die Ergebnisse mit anderen Daten zu vergleichen, vorgelegt von anderen Forschern. Das Kämmen durch die Literatur eine findet immer Diskrepanzen zwischen den E-Werten von ähnlichen Experimenten aber unter Verwendung der verschiedenen Einheiten durchgeführt. Zu auszuwerten wie die Anlage arbeitet aber ein Gefühl für die Technik und das Handhaben sie auch zu gewinnen ist häufig nützlich mit einer Probe zu beginnen in der die Elastizität bereits mit einer ähnlichen Anlage beschrieben worden ist. Gele von Polymeren wie Agarose oder Polyvinylalkohol sind welldescribed Proben, die häufig benutzt sind, Prinzipien von Elastizitätsmaßen zu beschreiben.

Um die Anlage zu prüfen an der die Zelle experimentiert wurden 2,5% durchgeführt Agarose, diegel unter Verwendung eines 11 µm kugelförmigen Fühlers eingedrückt wurde. Da Agarosegele in dieser Konzentration steifer als Zellen sind, müssen steifere Fühler, z.B. mit Federkonstanten von 0.5-5 N/m. verwendet werden. In diesem Beispiel ein NSC-Kragbalken vom mikromasch (4 N/m) wurde verwendet. Das entsprechende E gegen Einrückungskurve wird in der Abbildung gezeigt 10, die ein abschließendes E von kPa herum 36 anzeigt. Dieser Wert stimmt gut mit der Literatur überein (Abbildung 1).

Abbildung 10. E gegen die Einrückungskurve berechnet für eine Kraftabstandskurve genommen auf einem 2,5% Agarosegel unter Verwendung eines 11 µm kugelförmigen Fühlers mit einer Federkonstante von 4 N/m. Das abschließende E ist kPa herum 36

Schlussfolgerung

Trotz etwas Beschränkungen ist das Hertz-Baumuster eine hilfreiche und allgemein verwendete Methode, mechanische Eigenschaften von biologischen Proben wie Zellen auszudrücken. Es gibt einige Punkte, die wie die Sitzreichweite oder die Zusammensetzung der Probe beachtet werden sollten. Biologische Proben zeigen häufig viskoelastisches Verhalten an und sie sind, bestehen d.h. aus verschiedenen „Materialien“ mit verschiedenen elastischen Eigenschaften nicht homogen. Zu die Bauteil genau durch die Ergebnisse es genau beschrieben wird zu kennen ist am wichtigsten die Probe kennenzulernen und die Parameter ausreichend einzustellen.

In Der Erwägung alle diese Punkte helfen, die angemessenen und reproduzierbaren Ergebnisse zu erbringen.

Die JPK NanoWizard®II oder die CellHesion®200 im Verbindung mit engagierten Beispielhalterungen, wie dem PetriDishHeater™ oder dem BioCell™, liefern die Mittelwerte, Elastizitätsdaten (unter zahlreichem andere Datentypen) für biologische Proben zu erhalten. Zusätzlich hilft die JPK IP-Software dem Benutzer durch alle Schritte, die erworbenen Kurven für aufbereitendes Hertz vorzubereiten und stellt einen bedienungsfreundlichen Taschenrechner für das Elastizitätsmodul zur Verfügung.

Quelle: JPK-Instrumente

Zu mehr Information über diese Quelle besuchen Sie bitte JPK-Instrumente

Date Added: Jan 16, 2009 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 13. June 2013 20:59

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