Ainutlaatuinen menetelmä mahdollistaa elävien solujen ja mikro-organismien voimien mittaamisen
Tutkijat ovat kehittäneet mukautumiskykyisen menetelmän erilaisten mikrokokoisten organismien synnyttämien voimien mittaamiseen. Tutkimusmenetelmän periaatteet on julkaistu arvostetussa kansainvälisessä Nature Protocols -lehdessä.
Elävien solujen ja mikro-organismien synnyttämien voimien mittaamiseen tarkoitetun mikropipettivoima-anturi -menetelmän kehittämistä kuvaillaan Aalto-yliopiston tutkijatohtorin Matilda Backholmin ja Max Planck–instituutin tutkimusryhmän johtajan, tutkijatohtori Oliver Bäumchenin yhteisessä tutkimustyössä.
”Mikropipettivoima-anturin toimintaperiaate on hyvin yksinkertainen: kalibroidun mikropipetin poikkeamaa optisesti tarkastelemalla voidaan pipettiin kohdistuvat voimat mitata suoraan”, Matilda Backholm sanoo.
Elävän solun tai mikro-organismin synnyttämät voimat ovat hyvin pieniä, alle muutaman nanonewtonin. Nämä voimat ovat kuitenkin riittävät, jotta biologiset solut voivat tarttua johonkin pintaan tai mikrobit voivat liikkua kohti ravintoaineita.
”Mikropipetin avulla voimme napata elävän solun samalla tavalla kuin in vitro -hedelmöityksessä ja tutkia mekaanisia voimia mittaamalla pipetin poikkeaman. Hyödynnämme mittauksessa fysiikan standardimittaustekniikan eli atomivoimamikroskoopin perustana olevia mittausperiaatteita”, kertoo Oliver Bäumchen.
Mikropipetti on ontto lasineula, jonka paksuus vastaa korkeintaan ihmisen hiuksen läpimittaa. Menetelmän merkittävimpiä etuja on, että sitä voidaan soveltaa monenlaisiin biologisiin järjestelmiin yksittäisistä soluista aina millimetrin kokoisiin mikro-organismeihin. Matilda Backholm mainitsee myös toisen merkittävän edun.
”Huipputason mikroskoopilla voimme tarkastella mikro-organismin muotoa ja liikettä korkealla optisella resoluutiolla ja mitata samalla voimia.”
Biologisten solujen on elääkseen ja jakaantuakseen kyettävä sopeutumaan ympäristönsä olosuhteisiin. Solut saattavat kiinnittyä pintoihin ja muihin soluihin ja muodostaa biologisen kalvon, joka suojaa soluyhteisöä ulkoiselta hyökkäykseltä. Monet mikro-organismit pystyvät liikuttamaan itseään aktiivisesti mönkimällä pintaa pitkin tai uimalla esimerkiksi nesteessä kohti ravinnonlähdettä.
Solu tai mikro-organismi säilyy mittauksen aikana rikkomattomana ja elävänä, minkä ansiosta pystytään testaamaan solun tai mikro-organismin reaktiota lääkeaineisiin, ravintoaineisiin, lämpötilaan ja muihin ympäristötekijöihin. Matilda Backholm mainitsee, että menetelmän avulla voidaan edistää biolääketieteellisiä ja bioteknologisia sovelluksia.
”Mikropipettivoima-anturitekniikka voi olla avuksi, kun pyritään tunnistamaan lääkkeitä, joilla voidaan torjua infektiosairauksia ja estää biologisten kalvojen muodostuminen lääketieteellisiin implantteihin.”
Lisätietoa:
Matilda Backholm
Tutkijatohtori
Teknillisen fysiikan laitos, Aalto-yliopisto
matilda.backholm@aalto.fi
www.backholm.wordpress.com
Video: Esimerkki mikropipettivoima-anturimittauksesta uivalla mikro-organismilla. Kuvaaja:Matilda Backholm / Aalto -yliopisto. Videon muut kuvat ja data: Rafael Schuman.
Lue lisää uutisia
Tohtoriopintojen uusi THOPS-työkalu julkaistaan 18.5.
Tohtoriopiskelijoiden henkilökohtaisen opintosuunnitelman tekemiseen ja käsittelyyn uusi työkalu tohtoriopiskelijoille ja vastuuprofessoreille
Rakennustuotteiden Laatu Säätiö lahjoittaa 200 000 euroa Insinööritieteiden korkeakoululle
Lahjoituksella edistetään esimerkiksi kestävän ja terveellisen rakentamisen tutkimusta.
Mikko Möttönen arvostetun European Inventor Award 2026 -kilpailun finaaliin: ratkaisu mahdollistaa kvanttijärjestelmien seuraavan kehitysvaiheen
Möttönen on kehittänyt erittäin herkän kryogeenisen mikroaaltosensorin kvanttitietokoneiden häiriöiden diagnosointiin ja valittu finalistiksi European Inventor Award 2026 -kilpailun “Tutkimus”-kategoriassa. Voittajat julkistetaan palkintoseremoniassa 2. heinäkuuta 2026.