产品名称:细胞收缩应用量化分析工具大(心肌细胞成熟试验,3D 心肌细胞成熟测定,评估 iPSC-CM 的跳动,Durotaxis 和趋触性测定分析,牵引力测定,评估iPSC-CM跳动,单心肌细胞收缩力,单个心肌细胞跳动力的量化,癌症侵袭性测定:癌细胞收缩力的量化)
品牌:法国
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销售细胞收缩力量化分析设备:量化凝胶或微柱上细胞的收缩力设备大


一、心肌细胞成熟试验:功能性 iPSC 诱导的心肌细胞纤维

所用设备:法国fourD-cell微图案

 读数

搏动频率、肌节观察

 标准培养限制

在标准培养物中,源自多能干细胞的心肌细胞具有随机形状,没有组织,因此显示出不成熟的特性。

 心肌细胞成熟试验

当在具有线粘附线索的基质中培养时,心肌细胞获得细长的形状,其调节细胞收缩性并建立和维持肌原纤维排列以及改善和规则的细胞跳动。

 例子

心肌细胞的线型组织 [1],以及肌原纤维排列对收缩力的影响。

微图案上的成熟心肌细胞

REFERENCES

[1] hPSC-CM non patterned (left image) and on line micropatterns (right image) imaged by fluorescence microscopy. Dussaud S., Jouve C., Hulot J.S., 2018. These images were obtained through the courtesy of Professor Hulot (H?pital Européen Georges-Pompidou) and his team, using products.

[2] Max R. Salick, Wendy C. Crone. et al. Micropattern Width Dependent Sarcomere Development in Human ESC-Derived Cardiomyocytes, Biomaterials. 2014, May. 35(15): 4454-4464.


二、3D 心肌细胞成熟测定,评估 iPSC-CM 的跳动:

所用设备:法国fourD-cell 涂有微结构凝胶的盖玻片

 读数

心肌结构观察及收缩力测量

 标准培养限制

在标准培养物中,源自多能干细胞的心肌细胞具有随机形状并且没有组织,因此显示出不成熟的特性。

 3D 心肌细胞成熟测定

当在 3D 凝胶上培养时,hiPSC-CM 可以更好地模拟真实的心肌结构和功能,从而使 iPSC-CM 更有效地成熟。

 例子

使用微槽图案的水凝胶,组织心肌细胞以获得更好的细胞表征(A)。此外,当在不同的凹槽尺寸上比较无图案的细胞和有图案的细胞时,收缩性能随着细胞限制 (B)(C) 的增加而增加。

凝胶细胞


REFERENCES

Fu, F. et al., (2018). Bioinspired living structural color hydrogels. Science Robotics, 3(16), eaar8580.

Ribeiro AJ, et al. Contractility of single cardiomyocytes differentiated from pluripotent stem cells depends on physiological shape and substrate stiffness, Proc Natl Acad Sci U S A. 2015;112(41):12705-10



三、牵引力测定:细胞对基质施加的力的量化

所用设备:法国fourD-cell 微柱阵列细胞牵引力显微镜

 读数

牵引力和细胞皮层收缩测量,具有基质刚度控制的迁移测定

 标准培养限制

细胞被镀在含有荧光珠的弹性凝胶上。细胞力是通过量化嵌入弹性凝胶中的荧光珠的位移来测量的,然后将其转化为力。然而,当力通过这种连续的弹性基质传播时,该系统会引起限制,从而使收缩性测量的特异性降低。

 牵引力分析

使用 的测定法(一种由 PDMS 微柱组成的基质),可以从微柱顶点位移推导出细胞施加的力。

可以测量高达几十纳米的微柱的偏转,导致可靠的 1 nN 数量级的力测量,从而能够绘制力图。 

 

例子

4D细胞微柱

微柱原理
微柱基质 中的成纤维细胞[1]
微柱上的细胞

?FSA 基质上的成纤维细胞 [2]

(A) 成纤维细胞肌动蛋白丝

(B) 肌动蛋白丝与涂有纤连蛋白(红色)的 ?FSA 基板图像合并


REFERENCES

[1] Trichet, L. et al. (2012). Proceedings of the National Academy of Sciences109(18), 6933-6938.

[2] Gupta, M. et al. (2015). Methods in cell biology, 125, 89-308. 


四、单个心肌细胞收缩力测定:单个心肌细胞跳动力的量化

所用设备:法国fourD-cell Single cardiomyocyte contractility force assay,单个心肌细胞收缩力测定系统,单个心肌细胞跳动力量化分析系统


读数

单轴收缩力,与力测量耦合的钙瞬变分析。

 标准培养限制

当 hESC-心肌细胞在标准条件下培养时,即在 2D 单层细胞中,它们以完随机的方式组织。因此,无法量化单个心肌细胞跳动产生的单轴力。

 单一心肌细胞收缩力测定的好处

在此测定中,衍生的心肌细胞附着在矩形细胞粘附区域,这会诱导细胞伸长并促进两个相邻微柱之间的悬浮细胞锚定。收缩力测定能够在体外再现导致 CM 跳动的兴奋-收缩耦合效应。

 例子

hESC 心肌细胞中钙瞬变(钙敏感收缩蛋白的激活)的量化以及细胞收缩和力生成的同时测量(支柱偏转分析)[1]。

微柱应用




五、Durotaxis 和趋触性测定:基材刚度的控制

所用设备:法国fourD-cell 微柱阵列细胞微柱阵列收缩力测试分析系统

Durotaxis 和趋触性测定

基材刚度的控制

读数

Durotaxis、haptotaxis、底物刚度控制

 

标准培养限制

细胞迁移在许多基本生物过程中起着重要作用。当它们锚定并拉动周围环境时,粘附细胞会主动探测环境的硬度。然而,在标准培养皿中很难建立刚度梯度。

 

Durotaxis 和 Haptotaxis 检测的优势

 

 

例子

微柱应用

REFERENCE

[1] Rühe, J. et al. (2016). Langmuir, 32(46), 12190–12201.

六、癌症侵袭性测定:癌细胞收缩力的量化

 

所用设备:法国fourD-cell 细胞限制装置,cell confiner,Cell confinement(点击查看详细)

读数

细胞收缩力、细胞硬度

 

标准培养限制

收缩性是癌症侵袭性的重要标志,但实际上没有任何商业化验可以对其进行量化。

 

收缩性测定的好处

将细胞限制在两层刚度受控的非粘附凝胶之间后,细胞会与其收缩活动成比例地聚集。仅根据细胞的收缩活动提取相关指标。

 

例子

刚度为 1 kPa 的凝胶之间的 HeLa 细胞收缩力测量 [1]。

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七:圆形缝隙闭合试验:荷包介导的伤口愈合


所用设备:法国fourD-cell微图案


 读数

间隙闭合,肌动蛋白荷包收缩,伤口愈合。

 标准培养限制

在标准培养物中,细胞无法组织起来模仿组织内的间隙。

这种不连续性的闭合可能与模拟胚胎发生、组织形态发生或伤口愈合期间体内发生的几个生物过程有关。

 圆形间隙闭合试验

当围绕圆形非粘附基质培养时,细胞可以使用细胞上肌动球蛋白环共同收缩,以关闭非粘附间隙。

 

例子

参与伤口愈合的细胞,例如皮肤角质形成细胞 [1]、上皮肾细胞 [2] 或胚胎表皮细胞,能够使用肌动球蛋白介导的荷包收缩来闭合非粘附间隙。随着细胞增殖并形成稳定的细胞间连接,细胞外事件被触发,例如非粘附区域整个内周的肌动蛋白结构,其作用是缩小间隙(图 1)。  


角质形成细胞使用肌动蛋白荷包收缩关闭直径为 100 ?m 的非粘附间隙 [1]。

这种现象可以使用 微图案重现。

小鼠胚胎成纤维细胞在环形微图案(内径 300 um,参见图 2 的左图)上形成明确的圆形细胞集合。这些细胞共同收缩以逐渐缩小细胞单层内的间隙。这个过程完依赖于细胞的合作和收缩来弥补这个差距:环内的细胞不能粘附也不会迁移。它们形成悬浮在间隙上的上皮片。闭合环内缘的明亮圆圈证明了这一点,暗示着一层厚厚的未粘附细胞(图 2)。

小鼠胚胎成纤维细胞关闭直径为 300 ?m 的非粘附间隙 [ 数据]。




REFERENCES


[1] Vedula SR, et al. Mechanics of epithelial closure over non-adherent environments. Nat Commun. (2015)


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