Tính biến dạng và lực kết dính của các tiểu cầu nhân tạo được đo bằng kính hiển vi lực nguyên tử

Springer Science and Business Media LLC - Tập 23 - Trang 35-40 - 2009
Toru Wada1, Yosuke Okamura2, Shinji Takeoka2, Ryo Sudo3, Yasuo Ikeda4, Kazuo Tanishita1
1Department of System Design Engineering, Keio University, Yokohama, Japan
2Department of Life Science and Medical Bioscience, Waseda University, Tokyo, Japan
3Department of Biological Engineering, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, USA
4School of Medicine, Keio University, Tokyo, Japan

Tóm tắt

Glycoprotein GPIaIIa trên tiểu cầu là một protein kết dính nhận diện collagen. Chúng tôi đã nghiên cứu các hạt albumin đã polymer hóa gắn với GPIaIIa tái tổ hợp (rGPIaIIa-poly Alb) về chức năng giống như tiểu cầu của chúng. Để đánh giá khả thi của các hạt này trong quá trình cầm máu, chúng tôi đã đo độ biến dạng (modulus Young và hằng số lò xo) cùng lực kết dính của các hạt sử dụng kính hiển vi lực nguyên tử, thiết bị có khả năng đo các thuộc tính cơ học của từng tế bào. Kết quả của chúng tôi cho thấy modulus Young của các hạt này lớn gấp 2,3 lần so với tiểu cầu tự nhiên và lớn gấp 12 lần so với hồng cầu người. Modulus Young của các hạt có thể đã được xác định bởi các thuộc tính của hạt albumin đã polymer hóa, mặc dù glycoprotein trên bề mặt tiểu cầu cũng đóng góp vào việc tăng modulus này. Kết quả của chúng tôi cũng cho thấy lực kết dính của rGPIaIIa-poly Alb với ligand collagen đạt 52% so với tiểu cầu tự nhiên. Hai thuộc tính cơ học này (độ biến dạng và lực kết dính) của tế bào hoặc hạt, chẳng hạn như rGPIaIIa-poly Alb, là những thông số quan trọng cho thiết kế tối ưu của các chất thay thế tiểu cầu.

Từ khóa

#tiểu cầu nhân tạo #GPIaIIa #tính biến dạng #lực kết dính #cầm máu #kính hiển vi lực nguyên tử #hạt albumin polymer hóa

Tài liệu tham khảo

Coller BS. Interaction of normal thrombasthetic and Bernard–Soulier platelets with immobilized fibrinogen: defective platelet–fibrinogen interaction in thrombasthenia. Blood. 1980;55:169–78. George JN. Changes in platelet membrane glycoprotein during blood bank storage. Blood Cells. 1992;18:501–11. Eaton LA, Read MS, Brinkhous KM. Glycoprotein Ib assays. Activity levels in Bernard–Soulier syndrome and in stored blood bank platelets. Arch Pathol Lab Med. 1991;115:488–93. Kickler TS. Improving the quality of stored platelets. Transfusion. 1991;31:1–3. Agam G, Livne A. Passive participation of fixed platelets in aggregation facilitated by covalently bound fibrinogen. Blood. 1983;61(1):186–91. Agam G, Livne A. Erythrocytes with covalently bound fibrinogen as a cellular replacement for the treatment of thrombocytopenia. Eur J Clin Invest. 1992;22(2):105–12. Murata M, Ware J, Ruggeri ZM. Site-directed mutagenesis of a soluble fragment of platelet glycoprotein Ibα demonstrating negatively charged residues involved in von Willebrand factor binding. J Biol Chem. 1991;266:15474–80. Kitaguchi T, Murata M, Iijima K, Kamide K, Imagawa T, Ikeda Y. Characterization of liposomes carrying von Willebrand factor-binding domain of platelet glycoprotein Ibalpha: a potential substitute for platelet transfusion. Biochem Biophys Res Commun. 1999;261(3):784–9. Takeoka S, Teramura Y, Ohkawa H, Ikeda Y, Tsuchida E. Conjugation of von Willebrand factor-binding domain of platelet glycoprotein Ibα to size-controlled albumin microspheres. Biomacromolecules. 2000;1(2):290–5. Gupta PK, Hung CT. Albumin microsphere I: physicochemical characteristics. J Microencapsul. 1989;6:262–427. Jena BP, Hörber JKH. Atomic force microscopy in cell biology. San Diego: Academic Press; 2002. p. 67. Lee GU, Kidwell DA, Colton RJ. Sensing discrete streptavidin–biotin interactions with atomic force microscopy. Langmuir. 1994;10:354–7. Florin EL, Moy VT, Gaub E. Adhesion forces between individual ligand-receptor pairs. Science. 1994;264:415–7. Holland NB, Siedlecki CA, Marchant RE. Intermolecular force mapping of platelet surfaces on collagen substrata. J Biomed Mater Res. 1999;45:167–74. Goldsmith HL, Marlow JC. Flow behavior of erythrocytes. J Colloid Interface Sci. 1979;71(2):383–407. Minamitani H, Kawamura T, Tsukada T, Iijima A, Sekizuka E, Osho C. Measurement of elasticity of erythrocytes using atomic force microscope. Trans IEE Jpn. 2002;122:1664–71. Dodge JT, Mitchell C, Hanahan DJ. The preparation and chemical characteristics of hemoglobin-free ghosts of human erythrocytes. Arch Biochem Biophys. 1962;100:119. Hertz H. Über die Berühung fester elastischer Körper. J Reine Angew Math. 1882;92:156–71. Evans EA, Skalak R. Mechanics and thermodynamics of biomembranes, CRC critical reviews in Bioengineering. vol. 3, issues 3 & 4. Boca Raton: CRC Press; 1979. Lee IS, Marchant RE. Force measurements on platelet surfaces with high spatial resolution under physiological conditions. Colloids Surf B Biointerfaces. 2000;19:357–65.