バイオAFM(ライフサイエンス用原子間力顕微鏡)

Cell Hesion 300

単一細胞・組織レベルでの定量的な力学特性評価装置

CellHesion® 300

いくつかの機能が自動化されたCellHesion®300は、細胞-細胞、細胞-組織、細胞-基板間の相互作用を1分子レベルで高感度に測定するための理想的なツールです。その高感度測定により、生きた生体システムの構造、形態、ナノ力学的特性を迅速かつ容易に取得でき、さまざまな病理疾患におけるそれらが果たす役割について重要な知見が得られます。この革新的なシステムは、生物物理学、生化学、インプラント研究、創傷治癒、発達生物学、幹細胞研究、感染症生物学および免疫反応研究等のアプリケーションに対して新たな可能性をもたらすでしょう。

Higher Throughput
Improved Productivity
Automated processes and increased sample size deliver the statistical significance necessary in biomedical and pre-clinical research.
Biomechanics
SmartMapping Feature
Fast and easy selection of multiple regions of interest over large sample areas. Flexible, user-defined 2D shaped force maps.
Label-free Measurements
Tissue Biopsies
Multiparametric, nanomechanical characterization of living samples in near-physiological conditions. Ideal for multi-layered cell structures and soft, highly topographic tissue samples.
特長

Understanding Biomechanics Made Easy

CellHesion300は、高品質で再現性のある定量データを提供します。そして、高度な自動化による、スループットの向上、生物医学および臨床研究に必要な生産性、パフォーマンス、および統計的有意性を実現します。最大接着力、個々の解離する力、細胞間相互作用などの重要なパラメータが自動的に革新的なソフトウェア ソリューションによって各データセットから決定されます。

CellHesion300が、どのように構造と機能の関係や、細胞や組織に対する機械的な力の影響を研究し、発生生物学、組織工学、ナノメディシンなどの分野への応用の新たな可能性を開くために使用できるかを、短いビデオでご覧ください。

 

 

 

 

 

Only CellHesion 300 delivers:

  • 測定の自動化によるデータスループットの最大化
  • 生理的条件下における生体試料のナノ力学計測
  • 組織生検に最適な、広いサンプルエリアでの迅速かつシンプルな測定領域選択。
  • 視覚的にわかりやすいソフトウェア

 

 

イメージ(左):プローブ先端には、基板または標的細胞間相互作用測定のために、単一の 3T3 線維芽細胞 (緑色、FDA 染色) が付着している。 

イメージ(右):単一細胞を用いた相互作用を検出する実験では、単一の生細胞を生化学的にプローブに結合させます。例えば、カンチレバーの表面修飾を介して)細胞を結合標的と接触させ、設定した力を細胞に加えます。( 1 )  

ユーザーが設定した結合時間経過後、プローブを引き離すことにより、標的と接触した細胞をターゲットから分離します。( 2 )

引き剥がす力などは、カンチレバーのたわみの定量化によって解析されます。
単一の 3T3 マウス線維芽細胞と異なるコーティングを施したポリアクリルアミド ヒドロゲル (50 kPa) との間のフォースカーブ測定によって決定された、剥離エネルギー (W)、力 (F)、および距離 (D) の分布を示すバイオリンプロット。サンプル提供: Dr. Stephanie Wedepohl, Freie Universität Berlin, Germany.

"非常に大きな高低差のある試料に対しても、CellHesion 300は対応可能であるため、臨床における組織の特性評価に極めて役に立ちます。"


Prof. Dr. Ansgar Petersen
BIH, Center for Regenerative Therapies
Charité Medical University, Berlin, Germany

革新的なマルチパラメトリックナノメカニカルマッピング

視覚的にわかりやすいソフトウェア、直感的なユーザーガイダンス、および自動化された検出システムによる非常に使いやすい操作性と迅速なデータ取得。

測定用ソフトウェアでは使いやすいスクリプトツールが、解析ソフトウェアでは、強力なバッチデータ処理機能による大規模データの分析と定量化が可能になります。

 


実験の拡張性

  • 標準の100 μm Zスキャナに加え、オプションの15 μm Zスキャナの2つのZスキャナを連動させたNestedScanner機能により、大きな高低差のある試料に対しても高速性を備えた粘弾性評価が可能になります。
  • 生きている細胞等を生理的に近い状態で研究するための豊富なアクセサリー(試料温度やCO2濃度など環境条件のコントロール)。

Automate Investigation of Large Samples

ユーザーは光学顕微鏡画像からフリーハンドで選択した任意の2 D 形状でフォースマッピング計測を行うことができます。(右上図参照)光学画像を連結させた光学タイリングを使用すると、非常に大きいタイリング画像領域から関心のある複数の領域を事前に選択することにより、それらの領域の自動測定が簡単かつ効率的に実行できます。これらは改良された電動ステージの精度により、これまで以上の精度と速度が実現できました。

 

光学顕微鏡とシームレスに統合

CellHesion 300 は、高度な超解像能力を備えた最新の光学顕微鏡にシームレスに統合できるため、生きた生物学的サンプルの包括的な特性評価に向けた光学画像とAFMデータの相関データセットの提供が可能です。また、CellHesion 300 は、粗い表面、密集した細胞層、および非常に皺の多い組織サンプルのバイオメカニカル研究に最適なソリューションです。

ヒツジの筋肉組織の光学蛍光タイリング画像上におけるAFM像の重ね合わせ(新しい SmartMapping 機能を使用)。アクチン フィラメントが豊富な筋線維は、ファロイジン(赤) で染色され、細胞核はDAPI (青) で染色されています。フォース マッピングはmartMappingモードで行われ、筋肉組織表面が大きな高低差を持っていることが左のスケールバーからわかります。右上の挿入図: ヤング率のヒトグラムと組織サンプルの 2 つの異なる位置 (青い円とオレンジ色の四角) での貯蔵弾性率と損失弾性率のプロット。表紙画像にも羊の筋肉サンプルを使用。
サンプル提供: Prof. Dr. Ansgar Petersen, BIH, Center for Regenerative Therapies, Charité Medical University, Berlin, Germany
CellHesion 300 setup on Zeiss Axio Observer inverted microscope with intuitive software interface.

Selection of Scientific Publications Using the CellHesion Technology

  • Abuhattum et al., Adipose cells and tissues soften with lipid accumulation while in diabetes adipose tissue stiffens. Sci Rep 12, 10325 (2022).
  • Michael et al., Measuring the elastic modulus of soft culture surfaces and three-dimensional hydrogels using atomic force microscopy. Nat Protoc 16, 2418–2449 (2021).
  • Liebsch et al., Quantification of heparin’s antimetastatic effect by single-cell force spectroscopy. J Mol Recognit. 34, e2854 (2021).
  • Möllmert et al., Zebrafish Spinal Cord Repair Is Accompanied by Transient Tissue Stiffening. Biophys J. 118(2), 448-463 (2020).
  • Shen et al., Reduction of Liver Metastasis Stiffness Improves Response to Bevacizumab in Metastatic Colorectal Cancer. Cancer Cell 37(6), 800-817 (2020).
  • Rheinlaender et al., Cortical cell stiffness is independent of substrate mechanics, Nat. Mater. 19, 1019–1025 (2020).
  • Aaron at al., Quantification of heparin's antimetastatic effect by single-cell force spectroscopy, J Mol Recognit., 1–11 (2020).
  • Krieg et al., Atomic force microscopy- based Mechanobiology, Nature Reviews Physics 1, 41–57 (2019)
  • Stylianou et al., Review Article: Atomic Force Microscopy on Biological Materials Related to Pathological Conditions, Andreas, Scanning, 8452851 (2019)
  • Thompson et al., Rapid changes in tissue mechanics regulate cell behaviour in the developing embryonic brain. eLife 8:e39356 (2019)
  • Miroshnikova et al., Adhesion forces and cortical tension couple cell proliferation and differentiation to drive epidermal stratification, Nat Cell Biol 20, 69–80 (2018)
  • Elias et al., Tissue stiffening coordinates morphogenesis by triggering collective cell migration in vivo, Nature 554, 523-527 (2018)
  • Bharadwaj et al., aV-class integrins exert dual roles on a5b1 integrins to strengthen adhesion to fibronectin, Nature Communications 8, 14348, 1-10 (2017)
  • Friedrichs et al., A practical guide to quantify cell adhesion using single-cell force spectroscopy. Methods (2013)
Applications

CellHesion Data Gallery

Bruker’s BioAFMs allow life science and biophysics researchers to further their investigations in the fields of cell mechanics and adhesion, mechanobiology, cell-cell and cell-surface interactions, cell dynamics, and cell morphology. We have collected a gallery of images demonstrating a few of these applications.

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