Một công cụ dành cho những người tiên phong nghiên cứu

• Một công cụ để tiến hành nghiên cứu nguồn gốc của lĩnh vực khoa học chưa được khám phá từ sự bám dính của vi khuẩn đến sự tương tác giữa tế bào và tế bào cũng như từ đánh dấu trên bề mặt tế bào đến tiêm chất lỏng vào tế bào và tách chiết.
• Một giải pháp kiểm soát quang học, lực và chất lỏng.
• FluidFM cũng có thể được kết hợp với PicoBalance để đo khối lượng tế bào và vi hạt được đầu dò FluidFM thu được.

 

Single cell adhesion, Colloidal spectroscopy, Single cell injection, Spotting, Single bacterium adhesion, Single cell isolation, Single cell extraction, Nanolithography, PicoBalance, SICM

 

Ví dụ về ứng dụng FluidFM với FlexAFM lực bám dính tế bào

Các phép đo độ bám dính tế bào FluidFM đã được mở rộng để nghiên cứu sự tương tác giữa tế bào và tế bào. Đây có thể là lực giữa một tế bào (trên Cantilever) và một tế bào bên dưới nằm trên chất nền  (hình 1 A), nhưng cũng có thể là lực giữa một tế bào và các tế bào xung quanh nó trong  một quần thể phủ kín tế bào(hình 1 B).

Hình 1: Tương tác giữa tế bào và tế bào (lò xo màu đỏ) được nghiên cứu bằng cách hút các tế bào đơn lẻ vào đầu dò FluidFM™ rỗng (màu cam). A) Kiểm tra lực giữa một tế bào cố định trên cantilever và một tế bào trên cơ chất, B) chọn một tế bào từ một quần thể tế bào, thăm dò các tương tác tế bào-chất nền (màu tím) và tế bào-tế bào (màu đỏ).

Tiến sĩ Noa Cohen thuộc nhóm của Giáo sư Tanya Konry tại trường đại học Northeastern ở Boston đã nghiên cứu lực kết dính tế bào-tế bào với hệ thống Flex-FPM để hiểu rõ hơn về sự tiến triển và di căn của khối u [Cohen et al. (2017)]. Hình 2 thể hiện hình ảnh quang học của phương pháp được mô tả trong hình. 2 A được Cohen sử dụng cho nghiên cứu này.

Hình 2: Hình ảnh quang học hiển thị A) một tế bào duy nhất được thu nhận bằng đầu dò FluidFM B) tế bào được hút vào đầu dò của cantilever và C) đầu dò FluidFM với tế bào được hút trong quá trình đo độ bám dính tế bào-tế bào.

Dữ liệu được cung cấp bởi nhóm nghiên cứu Tanya Konry, Đại học Northeastern, Boston, Hoa Kỳ.

Tế bào ung thư vú MCF7 đơn lẻ đã được cố định trên cantilever. Sau đó, tế bào được đẩy lên các loại tế bào khác nhau đã được cố định trên chất nền. Độ bám dính tế bào đo được giữa các tế bào ung thư MCF7 với các loại tế bào khác nhau được phát hiện là phát triển khác nhau theo thời gian ủ bệnh. Trong các thí nghiệm này, liên kết thuận nghịch của các tế bào cho phép nghiên cứu các cặp tế bào khác nhau với cùng một đầu dò (hình 3), cho phép so sánh các phép đo tốt hơn.

Hình 3 A) Đường cong lực giữa tế bào MCF7 được hút vào Cantilever và nguyên bào sợi không gây ung thư (HS5) trên chất nền ở các thời điểm tiếp xúc khác nhau. B) Sự phát triển của lực theo thời gian tiếp xúc giữa các tế bào. Dữ liệu được cung cấp bởi nhóm nghiên cứu Tanya Konry, Đại học Northeastern, Boston, Hoa Kỳ.

Tiến sĩ Ana Sancho từ nhóm của Giáo sư Jürgen Groll tại Đại học Würzburg đã nghiên cứu về sự tương tác giữa một tế bào và các tế bào lân cận của nó trong một lớp tế bào biểu mô (hình 2 B) [Sancho et al. (2017)]. Hình 4 cho thấy đầu tip Cantilever đang nhặt một tế bào từ một lớp tế bào (A). Sau khi loại bỏ khoảng trống từ nơi tế bào được chọn sẽ hiển thị (B). Một lần nữa, các tế bào biểu mô quan tâm có thể được lựa chọn dựa trên kích thước tế bào và hình dạng tế bào bằng kính hiển vi đảo ngược.

Hình 4: Lớp tế bào , trong đó một tế bào được kéo ra bởi FluidFM, phỏng theo: Sancho et al. (2017), Báo cáo khoa học tập 7, 46152.

Các tế bào nội mô của con người từ động mạch rốn được phát hiện có tác dụng lực mạnh giữa các tế bào (hình 6 A & B). Các lực có thể được giảm đáng kể do sự biểu hiện quá mức của Muscle Segment Homeobox 1  (MSX1). MSX1 gây ra sự chuyển tiếp từ nội mô sang trung mô. Quá trình chuyển đổi này là một quá trình liên quan đến sự phát triển bệnh tim mạch và căn bệnh . Bổ sung cho các thí nghiệm bám dính này, hệ thống Flex-FPM cũng được sử dụng để thực hiện các phép đo nano-indentation. Cuối cùng, các hạt keo được hút vào cantilever và các đường cong lực được ghi lại trên các tế bào.

Hình 5: A) Các đường cong lực đơn bào điển hình của từng tế bào hoặc các tế bào trong một lớp tế bào, mô tả sự gia tăng lực bám dính do tương tác giữa tế bào và tế bào. B) Ảnh hưởng của MSX1 đến độ bám dính tế bào được quan sát đối với từng tế bào và tế bào trong lớp đơn. Thanh màu xám và đen tương ứng với mẫu kiểm chứng các phép đo trên từng tế bào đơn lẻ và lớp tế bào đơn; Màu xanh nhạt là tế bào đơn lẻ được xử lý với MSX1 và xanh đậm là lớp tế bào đơn được xử lý với MSX1. Nguồn từ: Sancho et al. (2017), Báo cáo khoa học tập 7, 46152.

Cả hai ví dụ đều được nghiên cứu từ công nghệ FluidFM™ do giải pháp Flex-FPM cung cấp. Trong trường hợp lớp tế bào, lực lớn lên tới trên 1,5µN sẽ loại bỏ liên kết hóa học để nghiên cứu lực bám dính tế bào-tế bào. Trong cả hai trường hợp, liên kết thuận nghịch đã cung cấp cho các thí nghiệm giải pháp nhanh và hiệu quả để có được số liệu thống kê đầy đủ.

Gắp mẫu và tạo hình trên bề mặt với FluidFM

Trong sinh học tế bào, mô hình vi mô đang trở thành một kỹ thuật được chấp nhận rộng rãi để giải quyết hành vi của tế bào ở cấp độ đơn bào. Ví dụ, khả năng điều khiển sự phát triển của tế bào bằng cách ức chế hoặc kích thích cục bộ rất có lợi cho việc nghiên cứu sự phát triển của tế bào, để phát triển các cảm biến dựa trên tế bào và cho các ứng dụng kỹ thuật mô. Việc sản xuất các cảm biến sinh học được chế tạo vi mô là một ứng dụng khác đòi hỏi phải đặt chính xác các vật liệu sinh học trên bề mặt.

Công nghệ FluidFM® của Cytosurge cho phép lắng đọng các phân tử và hạt (sinh học) tại các vị trí xác định với độ chính xác đến từng micromet và với thể tích femtoliter. Kênh kín có khả năng lắng đọng các phân tử từ chất lỏng trong cả môi trường không khí và chất lỏng. Điều này cho phép có nhiều ứng dụng trong y sinh học, tế bào và vi sinh, cũng như kỹ thuật in litô nano phi sinh học.

Tự động thay đổi áp suất ngược và thời gian tiếp xúc theo mô hình dạng lưới (3 chấm cho mỗi điều kiện), kích thước điểm có thể được tối ưu hóa nhanh chóng.

 

Logo Nanosurf được viết trong không khí bằng dung dịch chứa khoảng 50% glycerol; áp suất ngược 200 mbar.