Dynamics of single-cell motility on fibrous collagen containing semi-synthetic PEG hydrogels

Hücre-alt tabaka etkileşiminin çalışılması için biyomalzeme üzerindeki hücrelerin hareket etmedeki davranışlarının anlaşılması, iskele kompozisyonunun geliştirilmesinde önemli rol oynar. Doğal alt tabakaya eş biyokimyasal işaretler ve mekanik ortam içeren biyomalzemeler, fonksiyonel iskele geliştirmek için gereklidir. Hidrojeller doğal dokuya ve yeterli besin, gaz taşıması ve metabolik atıkları uzaklaştırmasını sağlayan gözenekli yapıya benzerliğinden dolayı, iskele olarak kullanılır. Çok hücreli organizmalarda hücre hareketi, karmaşık, dinamik bir süreçtir; ve hücre tutunmasının gücüne, hücreler arası matrisin fonksiyonel gruplarına, komşu hücrelere, dışarıdan gelen uyaranlara, ortamın esnekliğine ve hücre iskeletine bağlıdır. Hücrelerin hidrojellerdeki canlılığı ve hidrojeller içine gömülmesi konularındaki güncel çalışmalara rağmen, hücre hareketinin yetersiz karakterizasyonu ve hücreler arası matrisin fiziksel özelliklerini taklit etmedeki zorluk, iskelelerin geliştirilmesini sınırlar. Bu tezde, esnek ve uzun kolajen lifleri içeren polietilen glikol (PEG) hidrojeller tarama elektron mikroskobu, floresan mikroskop kullanımı ve lif hareketinin izlenmesi ile karakterize edilmiştir. Hidrojel iskelesi, lifli kolajenin esnek özelliğini korumuştur, bu yüzden hücre dinamiğinin çalışılması için uyumlu bir ortam sağlamıştır. Dahası, hücrelerin yüksek uzay-zaman çözünürlüğünde izledikleri yolu ve hücre sürekliliği, ortalama yer değiştirme, hücre difüzyon sabiti gibi hareketlilik parametrelerini belirlemek için özel görüntü işleme aracı ve tek hücre izleme metodu kullanılmıştır. Sonuç olarak, esnek kolajenlere uygulanan zayıf büzülme kuvvetleri, yumuşak hidrojellerdeki hücre hareketinin yavaşlamasına neden olmuştur. Dahası, açısal yer değiştirme sonuçları kısa zaman ölçeklerinde tek-hücre hareketinin eş yönlü olduğunu gösterir ancak 0° ve 180° açılarındaki süreklilikte hafif bir artış ortaya koyar. Burada açıklanan yörünge analizi, biyomalzeme üzerindeki hücre dinamiğinin çalışılmasına niceliksel tanımlama sağlar ve bu analiz, hidrojellerin çeşitli kimyasal, biyolojik fonksiyonel gruplarının hücre hareketine olan etkisinin çalışılmasında kullanılabilir.