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    微型傳感器揭示組織生長中的細胞力 2021-02-10

    美國布朗大學研究人員開發的一項新技術揭示了生物組織形成和生長過程中細胞水平的作用力。這項技術可能有助于更好地理解這些過程的具體機制,以及研究其對環境毒素或藥物療法做出的反應。
      該研究已發表在期刊《生物材料》(Biomaterials)上。
      該研究開發了一種球體微型傳感器,并用它們進行了細胞培養實驗。球體是由一種叫做聚丙烯酰胺的聚合物制成的。球體對新形成的組織的行為沒有明顯的影響,聚丙烯酰胺材料具有高度一致和可調的機械性能,這使得球體變得足夠柔軟,可以在受到細胞力時發生可測量的變形。
      研究人員進行了一系列實驗來測量間充質濃縮所涉及的力——干細胞聚集在一起并最終分化為組織特異性細胞類型的過程。這個過程對牙齒、骨骼、軟骨和其他組織的形成至關重要。
      在一項實驗中,研究小組在細胞培養物中加入了力感應球,這些球聚集在一起形成多細胞球。培養物的顯微鏡圖像每小時拍攝一次,持續14小時,使團隊能夠跟蹤每種培養物中涉及的力隨時間的變化。
      實驗表明,在這個過程的前5個小時左右,間充質凝聚所涉及的力是高度可變的,然后才穩定下來,形成更穩定的力分布。研究人員說,這是第一次測量這種力的動態。
      為了驗證球體是否對細胞力確實敏感,研究小組使用用細胞骨架抑制劑處理的培養物重復了實驗,細胞骨架抑制劑是一種削弱細胞內微小收縮運動的藥物。正如所料,球體在用藥物處理的培養物中檢測到明顯較弱的力。
      研究人員表示,希望這項技術能夠揭示組織形成過程的基本細節。在未來,它還可以用于篩選旨在調節這些過程的藥物,或測試環境毒素的影響;也可以用于組織工程。

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