Структурно-механические свойства тромбоцитов при измерениях на воздухе методом атомно-силовой спектроскопии

Результаты исследования механических свойств клеток существенно зависят от методики их подготовки и условий проведения измерений для определения этих свойств. Модуль упругости вычисляется в результате обработки данных индентирования с использованием наиболее подходящей математической модели. Чаще всего применяется модель Герца. В данной работе представлены результаты исследований упругих свойств мембран, предварительно фиксированных глутаровым альдегидом и высушенных на воздухе тромбоцитов здоровых молодых людей. Модули упругости определяли на основе кривых наноиндентирования, полученных методом атомно-силовой спектроскопии. Анализ результатов измерений проводили как с применением модели Герца, так и с учетом сил адгезии согласно модели Джонсона-Кенделла-Робертса (ДКР). Определены средние значения модулей упругости и поверхностной плотности адгезионной энергии и построены гистограммы частот распределений модулей упругости разной величины.

атомно-силовая спектроскопия, модуль упругости, модель ДКР, адгезия, тромбоциты, аtomic force spectroscopy, elasticity modulus, model JKR, adhesion, platelets

1. Тимошенко, С. П. Теория упругости: пер. с англ. Н. А. Шошина / С. П. Тимошенко. Изд. 2-е. - Л., 1937.

2. Кузнецова, Т. Г. Определение механических свойств клеточных поверхностей / Т. Г. Кузнецова, М. Н. Стародубцева, Н. И. Егоренков // Методологические аспекты сканирующей зондовой микроскопии: VII Междунар. семинар. Минск 1-3 ноября 2006 г. - Минск, 2006. - С. 153-157.

3. Лобов, И. А. Влияние способа подготовки образца на морфофункциональные характеристики эритроцитов при исследовании методом атомно-силовой микроскопии / И. А. Лобов, Н. А. Давлеткидеев // Вестн. Омского ун-та. -2013. - № 2. - С. 129-132.

4. Johnson, К. L. Surface energy and the contact of elastic solids / K. L. Johnson, K. Kendall, A. D. Roberts // Proc. Roy. Soc. London A. - 1971. - Vol. 324. - P. 301-313.

5. Manduca, A. Magnetic resonance elastography non-invasive mapping of tissue elasticity / A. Manduca [et al.] // Med. Image Anal. - 2001. - Vol. 5. - P. 237-254.

6. Методические аспекты определения модуля упругости высокоэластичных материалов и биологических клеток методом силовой спектроскопии / Салем А. А. Мохаммед [et al.] // Механика машин, механизмов и материалов. -2015. - №2(31). - С. 80-84.

7. Методика коррекции гистерезиса пьезосканера атомно-силового микроскопа / Салем А. А. Мохаммед [et al.] // Механика машин, механизмов и материалов. - 2015. - № 4 (5). - С. 73-78.

8. Barthel, Е. Adhesive elastic contacts - JKR and more / E. Barthel // J. Phys. D: Appl. Phys. - 2008. - Vol. 41. - P. 1-40.

9. Dokukin, M. Е. Quantitative study of the elastic modulus of loosely attached cells in AFM indentation experiments / M. E. Dokukin, N. V. Guz, I. Sokolov // Biophys. J. - 2013. - Vol. 104. - P. 2123-2131.

10. Indentation versus Tensile Measurements of Young's modulus for soft biological tissues / C. T. McKee [et al.] // Tissue Engineering: Part B. - 2011. - Vol. 17. - P. 155-164.

11. Stiffness of normal and pathological erythrocytes studied by means of atomic force microscopy / I. Dulinska [et al.] // J. Biochem. Biophys. Methods. - 2006. - Vol. 66. - P. 1-11.

12. Jin, H. Detection of erythrocytes influenced by aging and type 2 diabetes using atomic force microscope / H. Jin // Biochem. and Biophys. Res. Communicat. - 2010. - Vol. 391. - P. 1698-1702.

13. Chizhik, S. A. Digital optical and scanning probe microscopy for biocells inspection and manipulation / S. A. Chizhik, E. S. Drozd, N. A. Fomin // 3rd Micro and Nano Flows Confwerence. Saliniki, Greece, 22-24 August 2011. - 2011. - P. 1-8.

14. Starodubtseva, M. Study of the mechanical properties of single cells as biocomposites by atomic force microscopy / M. Starodubtseva [et al.] // Microscopy: Science, Technology, Applications and Education. A.Mendez-Vilas and J.Diaz (Eds.). -Formatex, 2010. - P. 470-477.

15. Стародубцева, М. И. АСМ-исследование эритроцитов кренированных активными формами азота / М. Н. Стародубцева, Т. Г. Кузнецова, Н. И. Егоренков // Методологические аспекты сканирующей зондовой микроскопии: VII Междунар. семинар. Минск 1-3 ноября 2006 г. - Минск, 2006. - C. 148-152.

16. Fuchs, H. Structural model of phospholipid-reconstituted human transferrin receptor derived by electron microscopy / H. Fuchs // Structure. - 1996. - Vol. 6, N 10. - P. 1235-1243.

17. Abulrob, A. Nanoscale imaging of epidermal growth factor receptor clustering / A. Abulrob // J. Biol. Chem. - 2010. -Vol. 285. - P. 3145-3156.

18. Van zanten, Th. S. A nanometer scale optical view on the compartmentalization of cell membranes / Th. S. Van Zanten, A. Carnbi, M. F. Garcia-Parajo // Biochimica et Biophysica Acta. - 2010. - Vol. 1798. - P. 777-787.