ipmash@ipme.ru | +7-812-321-47-78
пн-пт 10.00-17.00
Институт проблем машиноведения РАН ( ИПМаш РАН ) Институт проблем машиноведения РАН ( ИПМаш РАН )

МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки
Институт проблем машиноведения Российской академии наук

МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки
Институт проблем машиноведения Российской академии наук

8-ое заседание

Дата и время проведения:
15:00
Адрес проведения:
Zoom – по ссылке https://us02web.zoom.us/j/85079692468?pwd=UFAvclFRTHg3RkFwVzZka0lLTUxqQT09 Идентификатор конференции: 850 7969 2468 Код доступа: 873812
Тема:
Биомеханика клеток, тканей и материалов для ткане-инженерных конструктов. Методы измерения механических свойств и модели механического поведения
Повестка дня (вопросы мероприятия):

13 сентября в 15.00 мск

состоится 8-е заседание междисциплинарного научного семинара

"Реология, вязкоупругость, ползучесть, пластичность и разрушение: эффекты, материалы, испытания, модели, анализ, технологии"

Подключение к видеоконференции Zoom – по ссылке https://us02web.zoom.us/j/85079692468?pwd=UFAvclFRTHg3RkFwVzZka0lLTUxqQT09

Идентификатор конференции: 850 7969 2468 Код доступа: 873812

Биомеханика клеток, тканей и материалов для ткане-инженерных конструктов.

Методы измерения механических свойств и модели механического поведения

Ю.М. Ефремов,  к.б.н., зав. отд.современных биоматериалов Института регенеративной медицины Первого Московского государственного медицинского университета имени И.М. Сеченова Минздрава России

efremov_yu_m@staff.sechenov.ru

https://www.researchgate.net/profile/Yuri-Efremov

Исследование механических свойств на уровне отдельных клеток, клеточных агломератов и биологических тканей является активно развивающейся областью благодаря разработке и внедрению новых методов измерений. Полученные данные свидетельствуют о важности механических свойств и взаимодействий при развитии организма, при различных патологиях и в процессах регенерации. Например, низкий модуль Юнга (модуль упругости) – новый недавно обнаруженный маркер многих раковых клеток. Также обнаружена взаимосвязь между механическими свойствами клеток и строением цитоскелета. Однако, модуль Юнга не может быть эффективно использован как единственный параметр, характеризующий механику биологического материала. Обнаружено, что более правильное описание должно включать в себя учет гетерогенности, вязкоупругости, нелинейности и анизотропности. Данные эффекты проявляются как на уровне клеток, так и на уровне многоклеточных структур и тканей. Правильное описание также требует знания внутренней структуры клетки, а также структуры внеклеточного матрикса на нанометровых масштабах, и наличия моделей, способных описать механическое поведение клетки и ткани с приемлемой точностью. Оптимальным способом решения этой проблемы является комбинирование таких современных методов как атомно-силовая микроскопия (АСМ), флуоресцентная микроскопия и конечно-элементное моделирование. АСМ позволяет картировать механические свойства поверхности клеток на различных масштабах, от десятков нанометров до десятков микрон и получать данные о вязкоупругих свойствах. Конечно-элементное моделирование на основе данных АСМ (вязкоупругие свойства поверхности) и флуоресцентной микроскопии (геометрия клетки, расположение элементов цитоскелета и других органелл) позволяет создать приближенные к реальности модели клетки. На основе таких моделей возможно определить, как именно строение цитоскелета и внутриклеточных органелл ведет к наблюдаемым механическим свойствам и сделать дальнейшие предсказания о поведении клетки в различных условиях. Трехмерные клеточные структуры, клеточные сфероиды, представляют собой модельную систему для изучения биохимических и биофизических межклеточных взаимодействий.

Результаты работы показывают, что взаимодействия между клетками и матриксом, а также клеточная сократимость определяют механические свойства многоклеточных агрегатов, важных в норме, при патологии и в регенеративных процессах. Также рассмотрены примеры измерений механических свойств тканей (капсула хрусталика, перикард) и некоторых биоматериаловс помощью АСМ и других методов.

Результаты опубликованы в работах:

1. Yu.M. Efremov, N. A. Bakhchieva, B. S. Shavkuta, A. A. Frolova, S. L. Kotova, I. A. Novikov, A. A. Akovantseva, K. S. Avetisov, S. E. Avetisov, P.S. Timashev. Mechanical properties of anterior lens capsule assessed with AFM and nanoindenter in relation to human aging, pseudoexfoliation syndrome, and trypan blue staining (2020). J. Mech. Behav. Biomed. Mater. 112:104081. doi: 10.1016/j.jmbbm.2020.104081.

2. Y. M. Efremov, S. L. Kotova, A. A. Akovantseva, P. S. Timashev. Nanomechanical properties of enucleated cells: contribution of the nucleus to the passive cell mechanics. Journal of Nanobiotechnology, volume 18, Article number: 134. Doi: https://doi.org/10.1186/s12951-020-00696-1.

3. Y.M. Efremov, E.A. Grebenik, R.R. Sharipov, I.A. Krasilnikova, S.L. Kotova, A.A. Akovantseva, Z.V. Bakaeva, V.G. Pinelis, A.M. Surin, P.S. Timashev (2020). Viscoelasticity and Volume of Cortical Neurons under Glutamate Excitotoxicity and Osmotic Challenges. Biophys. J., vol.119, Iss.9, pp.1712-1723. https://doi.org/10.1016/j.bpj.2020.09.022

4. Efremov, Y.M., Shpichka, A.I., Kotova, S.L., Timashev, P.S., 2019. Viscoelastic mapping of cells based on fast force volume and PeakForce Tapping. SoftMatter 15, 5455–5463. https://doi.org/10.1039/C9SM00711C

Руководитель (ответственный, секретарь):
Используя этот сайт, вы соглашаетесь с тем, что мы используем файлы cookie.