Measuring age-dependent viscoelasticity of organelles, cells and organisms with time-shared optical tweezer microrheology

微流变学 光学镊子 粘弹性 生物物理学 秀丽隐杆线虫 纳米技术 生物系统 材料科学 生物 物理 光学 生物化学 基因 复合材料
作者
Frederic Català-Castro,Santiago Ortiz-Vásquez,Carmen Martínez-Fernández,Fabio Pezzano,Carla Garcia‐Cabau,Martín Fernández-Campo,Neus Sanfeliu-Cerdán,Senda Jiménez‐Delgado,Xavier Salvatella,Verena Ruprecht,P.A. Frigeri,Michael Krieg
出处
期刊:Nature Nanotechnology [Nature Portfolio]
标识
DOI:10.1038/s41565-024-01830-y
摘要

Abstract Quantifying the mechanical response of the biological milieu (such as the cell’s interior) and complex fluids (such as biomolecular condensates) would enable a better understanding of cellular differentiation and aging and accelerate drug discovery. Here we present time-shared optical tweezer microrheology to determine the frequency- and age-dependent viscoelastic properties of biological materials. Our approach involves splitting a single laser beam into two near-instantaneous time-shared optical traps to carry out simultaneous force and displacement measurements and quantify the mechanical properties ranging from millipascals to kilopascals across five decades of frequency. To create a practical and robust nanorheometer, we leverage both numerical and analytical models to analyse typical deviations from the ideal behaviour and offer solutions to account for these discrepancies. We demonstrate the versatility of the technique by measuring the liquid–solid phase transitions of MEC-2 stomatin and CPEB4 biomolecular condensates, and quantify the complex viscoelastic properties of intracellular compartments of zebrafish progenitor cells. In Caenorhabditis elegans , we uncover how mutations in the nuclear envelope proteins LMN-1 lamin A, EMR-1 emerin and LEM-2 LEMD2, which cause premature aging disorders in humans, soften the cytosol of intestinal cells during organismal age. We demonstrate that time-shared optical tweezer microrheology offers the rapid phenotyping of material properties inside cells and protein blends, which can be used for biomedical and drug-screening applications.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
zzzwww发布了新的文献求助10
1秒前
丘比特应助略略略采纳,获得10
2秒前
阳光发布了新的文献求助10
2秒前
2秒前
左南风完成签到 ,获得积分10
3秒前
科研通AI6.2应助AKRSZZRQ采纳,获得10
3秒前
3秒前
Isaiah发布了新的文献求助30
3秒前
4秒前
5秒前
Rainyin应助一叶舟采纳,获得50
5秒前
5秒前
阔达盈完成签到 ,获得积分10
6秒前
6秒前
十三完成签到,获得积分10
6秒前
xxx完成签到,获得积分20
8秒前
田様应助李钢采纳,获得10
8秒前
吕耀炜发布了新的文献求助10
8秒前
aass发布了新的文献求助10
9秒前
慕青应助史云帆采纳,获得10
9秒前
阳光完成签到,获得积分20
9秒前
吴天楚发布了新的文献求助10
10秒前
橙橙橙发布了新的文献求助10
11秒前
相思赋予谁完成签到,获得积分10
11秒前
拼搏怀梦关注了科研通微信公众号
11秒前
XYZ发布了新的文献求助10
12秒前
00完成签到,获得积分10
13秒前
14秒前
15秒前
15秒前
15秒前
zhenzhigu完成签到,获得积分10
15秒前
15秒前
Ava应助fule采纳,获得10
16秒前
16秒前
17秒前
酷波er应助zcr采纳,获得10
18秒前
Echo完成签到 ,获得积分10
18秒前
动听的思柔完成签到,获得积分10
19秒前
19秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Les Mantodea de Guyane Insecta, Polyneoptera 2000
Emmy Noether's Wonderful Theorem 1200
Leading Academic-Practice Partnerships in Nursing and Healthcare: A Paradigm for Change 800
基于非线性光纤环形镜的全保偏锁模激光器研究-上海科技大学 800
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Research Methods for Business: A Skill Building Approach, 9th Edition 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6412084
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8231229
关于积分的说明 17469530
捐赠科研通 5464891
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2887479
邀请新用户注册赠送积分活动 1864234
关于科研通互助平台的介绍 1702915