A one-step procedure to probe the viscoelastic properties of cells by Atomic Force Microscopy.
A one-step procedure to probe the viscoelastic properties of cells by Atomic Force Microscopy.
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DOI：
10.1038/s41598-018-32704-8
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发表时间：
2018-09-27
影响因子：
4.6
通讯作者：
Yin H
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Chim YH;Mason LM;Rath N;Olson MF;Tassieri M;Yin H
在病理条件下，细胞粘弹性的重要性日益得到认可，这就需要快速发展先进的细胞微流变学技术。在这里，我们提出了一种新的原子力显微镜（AFM）-微观流变学（AFM 2）的方法来测量活细胞的粘弹性，在很宽的连续频率范围内（0.005 Hz ~ 200 Hz），从一个简单的应力松弛纳米压痕。实验数据直接分析，而不需要预先设想的粘弹性模型。我们表明，该方法有一个很好的协议与传统的振荡散装流变学测量凝胶，打开了一个新的途径，使用微量的材料（或细胞）的软物质的粘弹性特性。利用这种能力，我们调查的粘弹性反应的细胞与癌细胞的侵袭活性调制的两个重要的分子调节器（即突变的p53基因和Rho激酶活性）。通过对活细胞弹性模量（G′（ω））和粘性模量（G″（ω））的分析，发现在低频（0.005 Hz ~ 0.1 Hz）范围内，F-actin网络的损耗角正切（G″（ω）/G′（ω））存在一个特征性的转变，表明F-actin网络具有细胞重构的能力。我们的方法是准备在传统的原子力显微镜实施，提供了一个简单而强大的工具，用于测量活细胞的粘弹性。
The increasingly recognised importance of viscoelastic properties of cells in pathological conditions requires rapid development of advanced cell microrheology technologies. Here, we present a novel Atomic Force Microscopy (AFM)-microrheology (AFM2) method for measuring the viscoelastic properties in living cells, over a wide range of continuous frequencies (0.005 Hz ~ 200 Hz), from a simple stress-relaxation nanoindentation. Experimental data were directly analysed without the need for pre-conceived viscoelastic models. We show the method had an excellent agreement with conventional oscillatory bulk-rheology measurements in gels, opening a new avenue for viscoelastic characterisation of soft matter using minute quantity of materials (or cells). Using this capability, we investigate the viscoelastic responses of cells in association with cancer cell invasive activity modulated by two important molecular regulators (i.e. mutation of the p53 gene and Rho kinase activity). The analysis of elastic (G′(ω)) and viscous (G″(ω)) moduli of living cells has led to the discovery of a characteristic transitions of the loss tangent (G″(ω)/G′(ω)) in the low frequency range (0.005 Hz ~ 0.1 Hz) that is indicative of the capability for cell restructuring of F-actin network. Our method is ready to be implemented in conventional AFMs, providing a simple yet powerful tool for measuring the viscoelastic properties of living cells.
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影响因子：
3.7
作者：
Goldmann, WH;Ezzell, RM
通讯作者：
Ezzell, RM
影响因子：
3.4
作者：
Janovjak, H;Müller, DJ;Humphris, ADL
通讯作者：
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DOI：
10.1016/j.msea.2004.04.070
发表时间：
2004-11-15
影响因子：
6.4
作者：
Fischer-Cripps, AC
通讯作者：
Fischer-Cripps, AC
影响因子：
3.9
作者：
Chyasnavichyus, Marius;Young, Seth L.;Tsukruk, Vladimir V.
通讯作者：
Tsukruk, Vladimir V.
影响因子：
3.4
作者：
Alcaraz, J;Buscemi, L;Navajas, D
通讯作者：
Navajas, D