Application de l'AFM pour étudier les propriétés visco-élastiques des cellules

Une entrevue avec prof. Manfred Radmacher, Universität Brême a conduit avant avril Cashin-Garbutt, MAMANS (Cantab)

Pouvez-vous s'il vous plaît donner un bref historique de l'utilisation de l'AFM à la mécanique de cellules d'étude afin de comprendre les procédés biophysiques des cellules ?

La mécanique de cellules était déjà d'intérêt très dès l'abord aux gens qui employaient l'AFM. L'AFM a été inventé en 1986 et les premiers échantillons biologiques, des protéines et des molécules de lipide, a été vérifié vers 1989 et la première fois que des cellules ont été vérifiées était vers 1990.

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Il était évident du début que le principal avantage de l'AFM, comparé au microscope de perçage d'un tunnel de lecture, qui avait été inventé quelques années avant l'AFM par le même groupe de personnes, était que vous pourriez regarder des échantillons biologiques en conditions physiologiques, dans un environnement liquide.

Une fois que vous commencez cela, vous voulez jouer autour et regarder tous les échantillons biologiques ; non seulement molécules, mais également plus grands compartiments, virus, cellules et ainsi de suite. Les premières applications biologiques examinaient déjà des cellules très dès l'abord.

Quand le plan d'abord utilisé d'AFM le module était-il élastique en travers des cellules (mode de volume de force) ?

Je pense qui était également vers 1993 /1994. Les premières mesures des propriétés élastiques des échantillons biologiques ont été effectuées en laboratoire de Paul Hansma, par Albrecht Weisenhorn, probablement vers 1993 /92. Nous avons également commencé à faire que dans environ 1994 à Munich, dans une coopération avec Paul Hansma.

Pouvez-vous s'il vous plaît donner votre recherche actuelle et l'application de l'AFM pour étudier les propriétés visco-élastiques des cellules ?

Mon intérêt actuel demeure les propriétés mécaniques des cellules, bien que l'orientation ait changé beaucoup. L'orientation était dans les premiers temps sur le fait que nous avons eu un instrument developpé récemment, le microscope atomique de force. Comme physiciens, nous étions simplement curieux au sujet d'utiliser cet instrument et de l'appliquer à plusieurs échantillons pour comprendre quelque chose au sujet de la biophysique des cellules.

Ce qui s'est produit il y a 5-10 ans, est celui quand les gens ont figuré à l'extérieur qu'en regardant les propriétés mécaniques, vous pouvez distinguer différents types de cellules. Ce qui est important est que quand regarder les cellules malades contre les cellules normales, ou les cellules cancéreuses contre les cellules normales, vous peut employer les propriétés mécaniques comme empreinte digital ou analyse mécanique pour déterminer la condition des cellules.

Que pensez-vous les futures prises pour l'usage de l'AFM dans l'enquête sur des procédés biologiques et biophysiques ?

Dans les premiers temps, les gens ont aimé cela avec AFM, vous ont eu un microscope à haute résolution, qui t'a fourni des informations topographiques sur les échantillons biologiques sous tension, par exemple. La définition n'était pas aussi bonne qu'avec le microscope électronique de lecture, mais pour utiliser le microscope électronique de lecture, beaucoup de préparation des échantillons a été exigée et les échantillons et les cellules sont également morts.

Elle ressemble aux applications les plus neuves dans l'autre − d'inducteurs le − optique que de haute résolution de microscopie gagnera éventuellement le chemin en termes de définition. La remarquable fonctionnalité de l'AFM n'est plus des images haute résolution des échantillons biologiques. Ce qui effectue toujours l'AFM seul est sa capacité en mesurant et en appliquant des forces à l'échantillon.  

Une application est les propriétés mécaniques des cellules. D'autres applications regarderaient les forces de loi spécifiques entre les molécules. Il n'y a aucune autre technique, ou seulement quelques autres techniques, qui te permettent de sonder à la petite échelle et avec la définition transversale élevée, − de ces deux propriétés comment les molécules agissent l'un sur l'autre les uns avec les autres et ce qui sont les propriétés mécaniques des échantillons biologiques ultra-doux. Je pense que ceci restera la remarquable fonctionnalité de l'AFM.

Quel est l'impact important que l'AFM a effectué aux inducteurs biologiques et de nanomedicine de recherches ?

Nanomedicine est compliqué parce que l'AFM est toujours une technique qui est employée dans un environnement de recherches. Nous sommes pensants et parlants beaucoup aux applications biomédicales, mais il n'y a application biomédicale pas véritable. Il n'y a aucune analyse médicale utilisée dans une clinique. Nous envisageons, par exemple, que les propriétés mécaniques peuvent avoir comme conséquence une analyse biomédicale, mais ceci ne s'est pas produite encore. Elle exigera également différents types d'instruments.

Maintenant, les microscopes atomiques de force sont des instruments employés dans l'environnement de recherches par les gens fortement qualifiés, stagiaires de Ph.D. Ce n'est pas le type d'instrument qui sera employé dans un environnement clinique. Par conséquent, ce qui continue en ce moment est que les gens sont apprenants et comprenants l'instrument. La deuxième opération qui sera nécessaire, la simplifie de sorte qu'elle puisse être employée comme instrument courant par des techniciens, par exemple.

Comment la technologie de Bruker a-t-elle aidé ou AFM avancé dans la recherche biologique ?

Le premier AFMs commercial ont été établis et vendus par les instruments de Digital appelés de compagnie, qui sont devenus Veeco et sont éventuellement devenus une partie de Bruker.

Le résultat était qu'il pourrait être employé par des divers groupes de gens de différents milieux ; non seulement ceux d'un mouvement propre de physique ou de bureau d'études d'instrumentational, mais également les gens d'un mouvement propre biologique ou médical. Je pense le fait qu'il pourrait être appliqué et utilisé par les gens différents a été très important.

Quelle est l'importance des contacts, comme la conférence d'AFM Biomed, à vous et à la communauté de la recherche d'AFM ?

Comme avec n'importe quel contact, ils sont très importants pour des scientifiques, parce que vous mélangez et discutez vos résultats avec des collègues. Une conférence comme celle-ci a une certaine histoire et je pense que c'est la conférenceth de 8 maintenant. Une conférence aiment qui réunit le même type et les mêmes groupes de personnes de façon régulière, signifiant que vous pouvez réellement discuter vos résultats.

Une part de la conférence est les exposés que vous entendez dans la salle de conférences, mais plus la part importante est ce qui se produit ici dans les gens de − de couloir discutent réellement les résultats. C'est l'avantage d'une petite, proche communauté qui se réunit régulièrement et discute en critique leurs propres résultats d'une voie très ouverte.

Quel sens est-ce que vous voyez, ou le voudriez que voie, AFM allant dans les cinq prochaines années ? (Ce qui vous voyez comme prochaine grande chose pour l'AFM ?)

Je voudrais voir un instrument simplifié développé en tant que progéniture de l'AFM, celui active des mesures mécaniques sur des cellules ou, encore meilleur, sur des tissus et celui pourrait éventuellement être employé dans l'environnement clinique.

Je doute de que cinq ans est la trame de temps appropriée pour ceci. L'AFM a été employé avec beaucoup de succès dans un environnement de recherches, mais je pense que ce serait un saut réel à un univers neuf ou à un monde neuf, si nous pourrions étendre les applications à inducteur clinique/médical.

Combien de temps le pensez-vous prendrez-vous ?

Réunissons-nous depuis cinq années et discutons de nouveau cette question. Il peut être de dix ans, mais il est difficile d'effectuer n'importe quelle hypothèse ici !

Où peuvent les lecteurs trouver plus d'informations ?

Au sujet de prof. Manfred Radmacher

Le prof. M. Manfred Radmacher est professeur pour la biophysique à l'université de Brême. M. Radmacher a entrepris sa thèse de PhD au service de physique, institut pour la biophysique, université technique Munich. Il retient des degrés dans Abitur, diplôme dans la physique, PhD dans la physique et habilitation (legendi de venia) dans la physique expérimentale.

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