Cíl práce: Oxidační stres je jedním z významných faktorů poškozujících spermie. Nadměrná produkce kyslíkových radikálů vede k poškození buněčné membrány a DNA. Cílem studie bylo využití AFM (Atomic Force Microscopy, mikroskopie atomárních sil) pro zobrazení povrchového poškození spermií vystavených experimentálnímu oxidačnímu stresu. Materiál a metodika: Byly získány a standardně zpracovány vzorky spermatu dárců. Pro vyšetření byl použit AFM systém Ntegra Vita (NT-MDT, Moskva, Rusko) s rozlišením v nanometrech. Po zobrazení spermií byly spermie exponovány v roztoku peroxidu vodíku (50 mmol/l) po 30 minut, po tuto dobu byly kontinuálně zobrazovány a ukládány scany zaznamenávající průběh děje v reálném čase. Následně byly vyhodnoceny a zaznamenány defekty povrchu. Výsledky: Po optimalizaci experimentálních podmínek byly zobrazeny morfologicky normální spermie a nalezeny defekty vyvolané peroxidem vodíku. Byla patrná ultrastruktura povrchu hlavičky v oblasti akrozomu. Závěr: Defekty spermie vyvolané experimentálním oxidačním stresem byly detailně zobrazeny. Studie potvrdila schopnost AFM techniky zobrazit morfologii spermií až s nanometrickým rozlišením. Tato metoda může být důležitým nástrojem pro výzkum oxidačního stresu a poznání jeho vlivu na snížení plodnosti. Příprava vzorku a nastavení přístroje vyžaduje optimalizaci několika parametrů.
- Klíčová slova
- neplodnost,
- MeSH
- financování organizované MeSH
- lidé MeSH
- mikroskopie atomárních sil MeSH
- mužská infertilita MeSH
- oxidační stres MeSH
- spermie patologie ultrastruktura MeSH
- Check Tag
- lidé MeSH
- mužské pohlaví MeSH
Cryopreservation of cells (mouse embryonic fibroblasts) is a fundamental task for wide range of applications. In practice, cells are protected against damage during freezing by applications of specific cryoprotectants and freezing/melting protocols. In this study by using AFM and fluorescence microscopy we showed how selected cryoprotectants (dimethyl sulfoxide and polyethylene glycol) affected the cryopreserved cells mechanical properties (stiffness) and how these parameters are correlated with cytoskeleton damage and reconstruction. We showed how cryopreserved (frozen and thawed) cells' stiffness change according to type of applied cryoprotectant and its functionality in extracellular or intracellular space. We showed that AFM can be used as technique for investigation of cryopreserved cells surfaces state and development ex vivo. Our results offer a new perspective on the monitoring and characterization of frozen cells recovery by measuring changes in elastic properties by nanoindentation technique. This may lead to a new and detailed way of investigating the post-thaw development of cryopreserved cells which allows to distinguish between different cell parts.
- Publikační typ
- časopisecké články MeSH
In this work we evaluate the applicability of different atomic force microscopy (AFM) modes, such as Phase Shift Imaging, Atomic Force Acoustic Microscopy (AFAM) and Force Spectroscopy, for mapping of the distribution pattern of low-molecular-weight biomimetic groups on polymer biomaterial surfaces. Patterns with either random or clustered spatial distribution of bioactive peptide group derived from fibronectin were prepared by surface deposition of functional block copolymer nano-colloids and grafted with RGDS peptide containing the sequence of amino acids arginine-glycine-aspartic acid-serine (conventionally labeled as RGDS) and carrying biotin as a tag. The biotin-tagged peptides were labeled with 40nm streptavidin-modified Au nanospheres. The peptide molecules were localized through the detection of bound Au nanospheres by AFM, and thus, the surface distribution of peptides was revealed. AFM techniques capable of monitoring local mechanical properties of the surface were proved to be the most efficient for identification of Au nano-markers. The efficiency was successfully demonstrated on two different patterns, i.e. random and clustered distribution of RGDS peptides on structured surface of the polymer biomaterial.
The cardiac excitation-contraction coupling is the cellular process through which the heart absolves its blood pumping function, and it is directly affected when cardiac pathologies occur. Cardiomyocytes are the functional units in which this complex biomolecular process takes place: they can be represented as a two-stage electro-chemo and chemo-mechanical transducer, along which each stage can be probed and monitored via appropriate micro/nanotechnology-based tools. Atomic force microscopy (AFM), with its unique nanoresolved force sensitivity and versatile modes of extracting sample properties, can represent a key instrument to study time-dependent heart mechanics and topography at the single cell level. In this work, we show how the integrative possibilities of AFM allowed us to implement an in vitro system which can monitor cardiac electrophysiology, intracellular calcium dynamics, and single cell mechanics. We believe this single cell-sensitive and integrated system will unlock improved, fast, and reliable cardiac in vitro tests in the future.
- MeSH
- analýza dat MeSH
- elektrofyziologické jevy * MeSH
- kardiomyocyty cytologie fyziologie MeSH
- mechanické jevy * MeSH
- mikroskopie atomárních sil * přístrojové vybavení metody MeSH
- molekulární zobrazování MeSH
- spřažení excitace a kontrakce * MeSH
- vápníková signalizace MeSH
- Publikační typ
- časopisecké články MeSH
