Riassunto analitico
Il mio lavoro di tesi tratta argomenti di interesse biologico e biofisico, dal momento che si concentra sullo sviluppo di metodi sperimentali volti a studiare la ri-orientazione di fibroblasti sottoposti ad uno stretching periodico e, al contempo, alla misura delle forze di trazione che le cellule stesse applicano al substrato su cui crescono, utilizzando la tecnica di Traction Force Microscopy. La peculiarità dell’approccio a cui faccio riferimento nel mio lavoro sta nel fatto che i due esperimenti vengono combinati: mentre le cellule vengono sollecitate meccanicamente con un’azione di stretching, l’obiettivo è quello di osservare allo stesso tempo la ri-orientazione delle cellule e la loro reazione in termini delle forze che esse esercitano sul substrato elastico, per indagare i comportamenti omeostatici delle cellule. A questo fine è stato utilizzato un vasto apparato sperimentale, che comprende un sistema integrato basato su Arduino per lo stretching meccanico e l’incubazione delle cellule, unitamente ad un microscopio ottico invertito per l’imaging, con possibilità di utilizzo in epifluorescenza. Le strategie per controllare la deformazione applicata ai substrati elastomerici su cui crescono le cellule sono state inoltre simulate mediante analisi ad elementi finiti e successivamente testate sperimentalmente.
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Abstract
My thesis work deals with aspects of biological and biophysical interest, as it is focused on the development of experimental methods to study re-orientation of fibroblast cells exposed to a periodic stretching and, on the other side, to measure cellular forces applied to the substrate they are growing on, exploiting the Traction Force Microscopy technique. The peculiarity of the approach which I developed in my work is that the two experiments are combined: while stimulating cells by stretching, the goal is to observe both their re-orientation and their action in terms of forces exerted on a soft substrate to look for homeostatic behaviours of cells. An extended experimental setup is developed to this aim, consisting of a fully integrated Arduino-based system allowing for stretching and incubation of living cells, jointly with an inverted optical microscope equipped with a fluorescence lamp to observe them. Strategies to control the strain field on the elastomeric substrates on which the cells grow were also simulated by finite element analysis and then experimentally tested.
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