Ainutlaatuinen menetelmä mahdollistaa elävien solujen ja mikro-organismien voimien mittaamisen

Menetelmän avulla voidaan löytää keinoja, joilla torjua esimerkiksi infektiosairauksia tai estää biologisten kalvojen muodostuminen lääketieteellisiin implantteihin.
A nematode worm held in a micropipette
Mikropipettivoima-anturi optisen mikroskoopin alapuolella. Kuva: Oliver Bäumchen / MPIDS

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:

Artikkeli: Micropipette force sensors for in vivo force measurements on single cells and multicellular microorganisms

Matilda Backholm
Tutkijatohtori
Teknillisen fysiikan laitos, Aalto-yliopisto
[email protected]                             
www.backholm.wordpress.com

Video: Esimerkki mikropipettivoima-anturimittauksesta uivalla mikro-organismilla. Kuvaaja: Matilda Backholm / Aalto -yliopisto. Videon muut kuvat ja data: Rafael Schuman.

Lisää tästä aiheesta

Kansikuvat Verma ja Lee
Tutkimus ja taide Julkaistu:

Hyvää suunnittelua vauvasta vaariin

Aalto ARTSin elokuun väittelijät ratkaisevat ongelmia eri käyttäjäryhmät huomioonottavilla suunnittelumetodeilla.
Mika Juuti studied the use of machine learning in information security for his dissertation.
Tutkimus ja taide Julkaistu:

Tietoturvatutkijan täytyy osata ennakoida hyökkääjän seuraava askel

Tohtorikoulutettava Mika Juuti keskittyi väitöskirjassaan koneoppimisen hyödyntämiseen tietoturvajärjestelmissä.
Photoactive rod-like virus bundle schematic
Tiedotteet, Tutkimus ja taide, Yliopisto Julkaistu:

Virukset ja väriaineet voidaan valjastaa vedenpuhdistukseen

Aalto-yliopiston tutkijat kehittivät uuden tavan luoda viruspohjaisia materiaaleja. Tulevaisuudessa niitä voidaan hyödyntää muun muassa nanolääketieteessä ja ympäristöteknologiassa.
Konferenssin juliste
Tutkimus ja taide Julkaistu:

Onko datalla väliä? Tätä selvitetään kansainvälisessä konferenssissa, joka saapuu Suomeen lokakuussa 2019

Datalla on valtava ja monipuolinen potentiaali muuttaa työskentelytapojamme, vaikuttaa päätöksentekoon ja voimaannuttaa kansalaisia. Mutta täyttääkö data kaikki sille asetetut odotukset? Onko datalla todella väliä? Näihin kysymyksiin pureudutaan Research Data Alliance:n (RDA) 14. yleiskokouksessa Aalto-yliopiston kampuksella 23.─25.10.2019. Tule mukaan! 
  • Julkaistu:
  • Päivitetty:
Jaa
URL kopioitu