伤口部位的机械性能显著影响新形成组织的愈合速度和质量，使力学成为组织再生的潜在无标记生物标志物。在这里，我们介绍Pavone--一个高通量的机械筛选平台，用于彻底表征表皮细胞，并为伤口愈合提供与生理相关的体外模型。◎20230pticsl1 Life B.V。
1. 引言
皮肤正常屏障功能的损伤通过涉及成纤维细胞、巨噬细胞、内皮细胞和角质形成细胞的渐进性细胞反应来愈合，以恢复皮肤的完整性。在伤口愈合过程中，机械力对于皮肤再生至关重要。组织机械性能的变化，如硬度和粘度，会影响细胞行为和伤口愈合质量。
在再生医学中，对皮肤的机械性能进行表征，尤其是在细胞尺度上，变得越来越重要，主要是因为细胞及其微环境的力学特性调节着伤口愈合中涉及的各种生物过程。然而，用于机械表征组织的常规方法，如原子力显微镜（AFM），既复杂又耗时。它们往往需要样品制备，这会损害组织的天然机械性能。
在这种情况下，我们引入帕沃内（Pavone）作为一种强大的工具，以非破坏性的方式对细胞、组织、球体、类器官和生物材料进行机械特性分析。这项创新技术能够检测健康和疾病状态下细胞及其周围环境的机械特性，并阐明由干扰引发的机械反应，有可能为新颖的治疗策略带来灵感。
2. OPTICS 11 life 创新技术
Pavone
是一个用于新型研究应用的机械筛选平台，例如疾病建模、药物筛选与递送、再生医学和组织工程。更具体地说，它能够监测健康、受伤、修复和纤维化组织中的机械环境。此外，它还能表征机械特性对与组织愈合相关的生物过程（如集体细胞迁移和伤口收缩）的影响。通过将这项技术应用于开发人类皮肤等物和类器官，科学家们能够更准确地模拟天然组织的物理微环境。此外，Pavone 支持支架和药物递送系统的开发。这些材料的机械特性对于确保在体内与受伤组织相符至关重要。
本应用说明使用帕沃内技术描述了膀胱肿瘤及其周边区域的机械特性.
3.
角质形成细胞的力学特性
Pavone 是表征伤口愈合过程中表皮细胞机械特征的有力工具。角质形成细胞是表皮中的主要细胞，负责皮肤的保护屏障功能。角质细胞骨架重塑对于细胞间和细胞与基质的黏附至关重要，调节伤口愈合过程中的细胞迁移 。在此，我们使用Pavone 研究了两种生物活性肽对角质形成细胞机械性能的影响。
生物活性肽能够影响细胞骨架和细胞-细胞外基质相互作用蛋白的表达，这些蛋白对于组织重塑和伤口愈合至关重要。在本研究中，人类角质形成细胞系（HaCaT）用两种不同的生物活性肽（BP）进行处理：BP1（5 微克/毫升）或BP2（0.5 微克/毫升）。未处理的细胞仅包含培养基，作为对照。五天后，使用帕沃内测量仪测量HaCaT 细胞的硬度和形貌。
使用刚度为0.2 N/m、尖端半径为9.5 um的探头评估细胞的机械性能。压痕深度为3 um。所有压痕均在细胞培养基中进行。为了确定杨氏模量和表面形貌，使用Optics11 Life DataViewer软件识别接触点。使用泊松比为0.5的赫兹模型拟合对应于前1000 nm压痕的载荷与压痕曲线。任何压痕的拟合度低于R2值0.80的赫兹模型都被排除在进一步分析之外。
我们的研究结果表明，HaCaT 细胞暴露于BP1 和BP2 会降低细胞硬度，且其降低程度与所研究肽的浓度成正比（用BP1 处理的细胞为4.25 + 1.08千帕，用BP2 处理的细胞为3.18 + 1.00 千帕，未处理的细胞为5.50 + 1.61 千帕）（图1）。暴露于肽类物质，尤其是BP1，还影响了细胞的形态，使其变得圆润，这与未经处理的HaCaT 典型的扁平外观不同。这可能表明细胞骨架的重新排列与细胞硬度的变化相一致（数据未显示）。
图1 。HaCaT 细胞的杨氏模量。细胞用两种生物活性肽（BP）处理：BP1（5 微克/毫升）或BP2（0.5 微克/毫升）。未处理的细胞作为对照。
此外，通过对未经处理的HaCaT 细胞单层的表面进行测绘，我们能够直观地重建不同细胞区室的三维拓扑结构，尤其是细胞质（较厚的区域）和细胞间连接（较薄的区域）（图2）。
图2 。HaCaT 细胞的形貌。二维表面图（A）和三维表面形貌（B）。
4. 结论
