Design and development of a dielectrophoretic device for cell mechanics

细胞力学介电泳装置的设计与开发

基本信息

  • 批准号:
    7842524
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 7.15万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2009
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2009-06-01 至 2011-11-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

DESCRIPTION (provided by applicant): Cell mechanics play a critical role in health and disease across diverse tissues. Yet our understanding of cell mechanical properties, as well as how cells sense and respond to the mechanical environment remains incomplete. A variety of techniques exist to study cell mechanics, each has its own benefits and limitations. Since no one technique is applicable to all cell mechanics assays, it is important to expand our cell mechanics toolbox. In this project, we will develop a dielectrophoretic device to apply non-contact compressive force to individual, attached cells. The hypothesis behind the proposed research is that that negative dielectrophoresis can be used to apply lateral compressive forces to single cells without physical contact. We will design a dielectrophoretic device for trapping and applying force to cells. Electric and force fields will be modeled in two and three dimensions, an electrode array will be designed to test multiple individual cells concurrently, and the device will be built with microfabrication techniques. We will then demonstrate device efficacy by trapping cells, allowing them to attach, and measuring cell mechanical properties with and without intact microtubules. Successful completion of this project will produce a unique device to expand our current cell mechanics toolbox. The ability to apply a non-contact compressive force to individual attached asymmetric cells will improve our understanding of cell mechanics in health and disease. This device, because it is coupled with a microfluidic system, could further be used to simultaneously and dynamically test single cells as they are exposed to environmental factors (cytokines, fluid flow) that alter cell mechanical properties. The dielectophoretic cell mechanics device has potential to advance our knowledge of cell mechanics in complex biochemical and mechanical situations. PUBLIC HEALTH RELEVANCE: Many diseases, including atherosclerosis and osteoarthritis, are related to altered cell mechanics. This project will create a unique device to test cell mechanics for a variety of situations. An improved understanding of cell mechanical properties, how they affect cell functions, and how they change in disease could help with diagnosis and treatment.
描述(由申请人提供):细胞力学在各种组织的健康和疾病中起着至关重要的作用。然而,我们对细胞机械性能以及细胞如何感知和对机械环境的反应的理解仍然不完整。存在各种研究细胞力学的技术,每种技术都有其自身的好处和局限性。由于没有一种技术适用于所有细胞力学测定法,因此扩展我们的细胞力学工具箱很重要。在这个项目中,我们将开发一种介电摄取器装置,以将非接触式压缩力施加到单个附着的细胞上。拟议的研究背后的假设是,阴性介电性接球可用于在没有物理接触的情况下向单个细胞施加横向压缩力。我们将设计一个介电照射装置,以捕获和施加力到细胞。电场和力场将在两个和三个维度上进行建模,电极阵列将被设计为同时测试多个单独的单元,并将使用微加工技术构建该设备。然后,我们将通过捕获细胞,使其连接并测量有或没有完整的微管的细胞机械性能来证明设备功效。该项目的成功完成将产生一种独特的设备来扩展我们当前的单元力学工具箱。将非接触式压缩力应用于单个附着的不对称细胞的能力将提高我们对健康和疾病中细胞力学的理解。该设备,因为它与微流体系统相结合,可以进一步用于同时和动态测试单个细胞,因为它们暴露于改变细胞机械性能的环境因素(细胞因子,流体流动)。介电遗传学细胞力学设备有可能在复杂的生化和机械情况下提高我们对细胞力学的了解。公共卫生相关性:许多疾病,包括动脉粥样硬化和骨关节炎,都与细胞力学改变有关。该项目将创建一个独特的设备,以测试各种情况的单元力学。对细胞机械性能的了解,如何影响细胞功能以及疾病的变化如何有助于诊断和治疗。

项目成果

期刊论文数量(1)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
An inverted dielectrophoretic device for analysis of attached single cell mechanics.
  • DOI:
    10.1039/c5lc01297j
  • 发表时间:
    2016-02-07
  • 期刊:
  • 影响因子:
    6.1
  • 作者:
    Lownes Urbano R;Morss Clyne A
  • 通讯作者:
    Morss Clyne A
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