A method to measure mechanical properties of pulmonary epithelial cell layers.
A method to measure mechanical properties of pulmonary epithelial cell layers.
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一种测量肺上皮细胞层机械性能的方法
DOI：
10.1002/jbm.b.32926
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发表时间：
2013
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Schumann S
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Dassow C;Armbruster C;Friedrich C;Smudde E;Guttmann J;Schumann S
肺内有一个巨大的肺泡表面，由上皮细胞层组成。了解肺上皮细胞的力学性质有助于理解复杂的肺力学和生物力学相互作用。已经开发了确定机械指数(例如，组织弹性)的方法，该方法既非常复杂，又需要昂贵的设备。因此，在本研究中，提出了一种机械刺激器来动态地刺激肺上皮细胞单层，以基于一个简单的数学模型来确定其力学性质。首先，通过与使用硅胶膜替代生物组织的经典拉伸测试进行比较，对该方法进行了评估。其次，将人肺上皮细胞(A549细胞系)生长在柔性硅胶膜上，并以一定的幅度拉伸。在机械刺激器和常规拉伸试验机上测得等割线模数(分别为0.49±0.05和0.51±0.03)。细胞单层的弹性可以通过膜-细胞结构膨胀产生的体积-压力关系来计算。计算出A549细胞层的割线模数为0.04±0.008 Mpa。这些发现表明，机械刺激器可能是一种足够的装置来确定细胞层的机械特性。2013Wiley期刊，Inc.生物材料资源B部分：APPL生物材料101B：1164-1171,2013。
The lung has a huge inner alveolar surface composed of epithelial cell layers. The knowledge about mechanical properties of lung epithelia is helpful to understand the complex lung mechanics and biomechanical interactions. Methods have been developed to determine mechanical indices (e.g., tissue elasticity) which are both very complex and in need of costly equipment. Therefore, in this study, a mechanostimulator is presented to dynamically stimulate lung epithelial cell monolayers in order to determine their mechanical properties based on a simple mathematical model. First, the method was evaluated by comparison to classical tensile testing using silicone membranes as substitute for biological tissue. Second, human pulmonary epithelial cells (A549 cell line) were grown on flexible silicone membranes and stretched at a defined magnitude. Equal secant moduli were determined in the mechanostimulator and in a conventional tension testing machine (0.49 ± 0.05 MPa and 0.51 ± 0.03 MPa, respectively). The elasticity of the cell monolayer could be calculated by the volume–pressure relationship resulting from inflation of the membrane‐cell construct. The secant modulus of the A549 cell layer was calculated as 0.04 ± 0.008 MPa. These findings suggest that the mechanostimulator may represent an adequate device to determine mechanical properties of cell layers. © 2013 Wiley Periodicals, Inc. J Biomed Mater Res Part B: Appl Biomater 101B: 1164–1171, 2013.
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