原子間力顕微鏡(AFM)のアサイラム リサーチ

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  2011.12.27

 MFP-3D-BIO AFMで正確な細胞の機械的測定が可能です!



  • 軟らかい生体サンプルや培養サブストレートの、全レンジにわたる機械的測定のために、正確かつ定量性のあるフォースカーブの収集が可能
  • サブピコニュートンのフォース感度
  • AFMソフトウェアに組み込まれたカンチレバーの校正と自動弾性ヘルツ・モデリング機能



線維芽細胞の光学イメージ上に重ね合わせたAFMデータおよび対応する弾性フォースマップ

40倍の位相コントラスト顕微鏡を使用して、細胞核付近の40μmの領域を光学的に選択して(上左イメージ)、AFMイメージをとりました。細胞上で測定したAFMデータは倒立型光学顕微鏡イメージの上に重ね合わせていますが、AFMデータからペトリデッシュの部分を自動スレッショルド・マスクを使用して除去しました。元のフルAFMイメージ(上右)は、細胞の表面に横たわる長い線維状の構造を含むいくつかの細部構造を見せています。次にサンプルの同一領域で、フォースマッピングをとりました。その場所で格子状にフォースカーブを取り込み、内蔵のヘルツ-スネドンのモデリングソフトウェアを使って分析することができます。細胞はさまざまな弾性モジュラスを示していて、まばらな皮質アクチン細胞骨格を示す膜状仮足上の軟らかい領域や、形状イメージで見える線維状構造に沿った軟らかい領域が見られます。





高さデータに重ね合わせたモジュラス・データの3次元イメージ(上図)により、両方のデータの直接比較が可能になります。形状情報はAFMのZ-センサーによって決定されていますが、各ピクセルの色は測定された弾性モジュラスによって決定されています。


ユーザによる細胞のメカニクス研究論文の一部です。
Raman, A, S Trigueros, A Cartagena, A P Z Stevenson, M Susilo, E Nauman, and S Antoranz Contera. "Mapping Nanomechanical Properties of Live Cells Using Multi-Harmonic Atomic Force Microscopy." Nature nanotechnology (2011)doi:10.1038/nnano.2011.186

Maciaszek, J L, B Andemariam, and G Lykotrafitis. "Microelasticity of Red Blood Cells in Sickle Cell Disease." The Journal of Strain Analysis for Engineering Design 46, no. 5 (2011): doi:10.1177/0309324711398809.

Darling, E M. "Force Scanning: A Rapid, High-Resolution Approach for Spatial Mechanical Property Mapping." Nanotechnology 22, no. 17 (2011): doi:10.1088/0957-4484/22/17/175707

Maciaszek, Jamie L, and George Lykotrafitis. "Sickle Cell Trait Human Erythrocytes Are Significantly Stiffer Than Normal." Journal of biomechanics 44, no. 4 (2011): doi:10.1016/j.jbiomech.2010.11.008

Lulevich, Valentin, Christopher C Zimmer, Hyun-Seok Hong, Lee-Way Jin, and Gang-Yu Liu. "Single-Cell Mechanics Provides a Sensitive and Quantitative Means for Probing Amyloid-{Beta} Peptide and Neuronal Cell Interactions." Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 107, no. 31 (2010): doi:10.1073/pnas.1008341107

Khripin, C Y, C J Brinker, and B Kaehr. "Mechanically Tunable Multiphoton Fabricated Protein Hydrogels Investigated Using Atomic Force Microscopy." Soft matter 6, no. 12 (2010): doi:10.1039/c001193b

Flores-Merino, Miriam V, Somyot Chirasatitsin, Caterina Lopresti, Gwendolen C Reilly, Giuseppe Battaglia, and Adam J Engler. "Nanoscopic Mechanical Anisotropy in Hydrogel Surfaces." Soft matter 6, no. 18 (2010): doi:10.1039/C0SM00339E

Maguire, P, J I Kilpatrick, G Kelly, P J Prendergast, V A Campbell, B C O'Connell, and S P Jarvis. "Direct Mechanical Measurement of Geodesic Structures in Rat Mesenchymal Stem Cells." HFSP journal 1, no. 3 (2007): doi:10.2976/1.2781618

Darling, Eric M, Stefan Zauscher, Joel A Block, and Farshid Guilak. "A Thin-Layer Model for Viscoelastic, Stress-Relaxation Testing of Cells Using Atomic Force Microscopy: Do Cell Properties Reflect Metastatic Potential?" Biophysical journal 92, no. 5 (2007): doi:10.1529/biophysj.106.083097.

Lulevich, Valentin, Tiffany Zink, Huan-Yuan Chen, Fu-Tong Liu, and Gang-Yu Liu. "Cell Mechanics Using Atomic Force Microscopy-Based Single-Cell Compression." Langmuir : the ACS journal of surfaces and colloids 22, no. 19 (2006): doi:10.1021/la060561p

Engler, Adam, Lucie Bacakova, Cynthia Newman, Alina Hategan, Maureen Griffin, and Dennis Discher. "Substrate Compliance Versus Ligand Density in Cell on Gel Responses." Biophysical journal 86, no. 1 Pt 1 (2004): doi:10.1016/S0006-3495(04)74140-5