Evaluación cuantitativa de la mecanización de las células en hidrogeles sintonizables dinámicamente

Área de la Ciencia:

• Ciencia de los Biomateriales Ciencia de los Biomateriales.
• Mecánica celular de las células.
• Ingeniería de tejidos Ingeniería de tejidos.

Sus antecedentes:

• Las propiedades mecánicas del microambiente celular influyen significativamente en el comportamiento celular, incluida la morfología, la migración y la diferenciación.
• El desarrollo de sustratos sintonizables que imiten la naturaleza dinámica de los tejidos biológicos es crucial para comprender las interacciones entre la célula y el material.
• Los métodos existentes para medir la fuerza de adhesión celular pueden estar limitados en su capacidad para sondear respuestas celulares dinámicas.

Objetivo del estudio:

• Para crear un sustrato de hidrogel sensible al estímulo con elasticidad ajustable para investigar la mecanotransducción celular.
• Desarrollar un nuevo método basado en láser para cuantificar la fuerza de adhesión celular en sustratos dinámicos.
• Observar y analizar cómo las células mioblásticas adaptan su morfología en respuesta a cambios rápidos en la rigidez del sustrato.

Principales métodos:

• Fabricación de películas de hidrogel de copolímero de tribloque de ABA compuestas por poli (poly) 2- (diisopropylamino) etil metacrilato (PDPA) sensible al pH y poli (poly) 2- (methacryloyloxy) etil fosforilcolina (PMPC) biocompatible.
• Modulación reversible de la elasticidad del hidrogel (factor 40) a través de ajustes controlados del pH.
• Utilizó un láser de picosegundos junto con un microscopio invertido para generar ondas de choque para medir la presión de desprendimiento de células críticas.

Principales resultados:

• La elasticidad del hidrogel se ajustó con éxito y de manera reversible por el pH sin comprometer la viabilidad celular.
• Las células mioblásticas de ratón exhibieron una mayor formación de fibra por estrés y aplanamiento al mejorar la elasticidad del hidrogel.
• El método de ondas de choque inducidas por láser proporcionó una medida cuantitativa de la fuerza de adhesión celular.
• Las células demostraron adaptación morfológica en respuesta a cambios bruscos en la rigidez del sustrato.

Conclusiones:

• Los hidrogeles sensibles al estímulo ofrecen una poderosa plataforma para el estudio de la mecanobiología celular.
• La técnica desarrollada basada en láser proporciona una herramienta novedosa para evaluar la dinámica de adhesión celular.
• La morfología celular es altamente sensible a las propiedades mecánicas del entorno circundante, adaptándose a los cambios de rigidez.