נושא הפרוייקט

מספר פרוייקט מחלקה שמות סטודנטים אימייל שמות מנחים

מיקרוסקופיית כוח מתחיה ללא השוואה מוקדמת

Reference free traction force microscopy

תקציר בעיברית

מבוא התקשורת המכנית בין תאים וסביבתם, כגון תאים אחרים ומטריצה חוץ-תאית, היא הבסיסית לוויסות תהליכים ביולוגיים מורכבים במהלך התפתחות רקמה, תיקון או פתולוגיה. כימות הכוחות שהתאים מייצרים וחשים חיוני להבנת תפקוד התא. הדרך הנפוצה ביותר לזהות כוחות אלו היא מיקרוסקופ כוח המתיחה (Traction Force Microscopy-TFM), שבאמצעותה מניחים תאים על משטח אלסטומר עם ננו-חלקיקים פלורסנטים משובצים, אשר תזוזתם מעידה על כיוון וגודל הכוח. עם זאת, ל-TFM הקיים היום יש שלוש מגבלות עיקריות: 
1. יש לתעד את המיקום ההתחלתי של ננו-חלקיקים מפוזרים באקראי לפני ניסוי התא כדי לזהות את העקירה שלהם.
2.  מיקום הננו-חלקיקים האקראי בכיוון z מוציא חלק מהם מפוקוס , ומייצרים אי ודאות בתזוזה הצידית שלהם.
3. ניתן לעקוב אחר עקירת הננו-חלקיקים ברזולוציה מוגבלת, בדרך כלל מעל 1 מיקרון.
מכאן, מטרת הפרוייקט היא בניית משטח עם מבנה בסדר גודל סב- מיקרוני פלורסנטי עבור מקרוסקופיית כוחות של תא. תהליך זה כולל תהליך של פבריקציה והכנת מצע, תהליך כימי וביולוגי לחיבור התאים ולבסוף הדגמה של המערך הפלורסנטי ותיעוד הכוח בתוך ומסביב לתאים הבודדים על המצע. פלטפורמה חדשנית כזו סוללת את הדרך למחקרים רבים המסייעים בהבנת הפעילויות המכניות של התאים, תוך התמקדות בחלוקת הכוחות הננומטריים בממשק התא-מטריצה.

תקציר באנגלית

Quantifying the forces cells produce and sense is essential for understanding cellular function. The most common way to identify these forces is Traction Force Microscopy, by which cells are placed on an elastomer surface with embedded fluorescent nanoparticles, whose displacement indicates the force direction and magnitude. However, traditional traction force microscopy has three main limitations: (i) The initial position of randomly distributed nanoparticles must be recorded before the cell experiment to detect their displacement, (ii) The random nanoparticle location in z direction makes some of them out of focus, and produce uncertainty in their lateral displacement, and (iii) the nanoparticle displacement can be track with limited resolution, usually above 1 micron. In This project, To circumference these limitations, I engineered a novel platform for traction force microscopy, in which the fluorescent markers with arbitrary size and distribution are controllably positioned in ordered arrays, with the resolution down to the nanometric scale. The new platform paves the way for numerous studies to understand cells' mechanical activities, focusing on the nanoscale force distribution at the cell-matrix interface.