Атомно-Силовая Микроскопия Набухания И Упрочнения Закрепленных На Подложке Интактных Эритроцитов

Abstract

С помощью атомно-силовой микроскопии в режиме поточечных измерений силового взаимодействия проведено количественное картирование наномеханических свойств интактных эритроцитов крыс в условиях, приближенных к физиологическим. Установлено, что эритроциты, закрепившиеся на подложке, обработанной полилизином (poly-L-lysine), имеют преимущественно плоскую форму. Однако со временем клетки могут скачкообразно трансформироваться в полусферические объекты, увеличиваясь в объеме и одновременно упрочняясь. Обсуждается возможный механизм эффекта. DOI: 10.21883/JTF.2017.02.44139.1840 Деформируемость эритроцитов ключевым образом влияет на реологические свойства крови. Нарушение кровоснабжения тканей часто вызвано ухудшением спо-собности этих клеток к деформации. Важный коли-чественный параметр -это величина модуля Юнга эритроцитов, от которой существенно зависит теку-честь крови, особенно по капиллярному руслу. Источ-ником ценной информации об эритроцитах может стать атомно-силовая микроскопия (АСМ) [1]. В частности, существует режим поточечного картирования наномеха-нических свойств по особенностям силового взаимодей-ствия (PeakForce QNM, Bruker), который одновременно с рельефом поверхности позволяет изучать вариации упругого модуля Юнга и такие неупругие свойства, как сила адгезии и диссипация энергии, характеризующие локальное взаимодействие АСМ зонда с клеткой.Большая часть АСМ исследований проводится на высушенных или химически обработанных эритроци-тах [2-4]. Такой подход позволяет сделать объекты тверже, жестко закрепить их на подложке и суще-ственно облегчает АСМ измерения, но закрывает до-ступ к свойствам, присущим только живым клеткам. Лишь небольшая часть работ посвящена АСМ изучению интактных эритроцитов в физиологически адекватных условиях [5][6][7][8].Для АСМ измерений принципиально необходимо оса-дить клетки из физиологического раствора (ФР) на твердую подложку. Прикреплению эритроцитов спо-собствует тонкий слой полилизина на подложке [5][6][7][8]. В работах [6-8] сравнивался модуль Юнга интактных эритроцитов от людей, здоровых и имеющих различ-ные патологии. Докладывалось, что сахарный диабет и серповидно-клеточная анемия сопровождаются увели-чением среднего модуля Юнга клеток. Прикрепленное состояние для эритроцитов, однако, не является есте-ственным. Из-за экстремальной способности клеток к деформации можно ожидать изменений в их форме и механических свойствах по сравнению со свободными эритроцитами в кровеносной системе живого организма. В АСМ исследовании [9] сообщалось, что интактные эритроциты демонстрировали на подложке необычную, распластанную плоскую форму, что связывалось с воз-росшим натяжением мембраны клетки, реагирующей на контакт с полилизином. Отмечалось [10], что на под-ложках, обработанных концентрированным раствором полилизина, провоцируется разрыв мембраны и лизис эритроцитов. Если же брать разбавленный раствор с концентрацией менее 1 mg/ml, то покрытие подложки полилизином становится не сплошным, и падает надеж-ность иммобилизации эритроцитов. В итоге оптимиза-ция обработки по времени эксп...