Effect of substrate stiffness on physicochemical properties of normal and fibrotic lung fibroblasts

The presented research aims to verify whether physicochemical properties of lung fibroblasts, modified by substrate stiffness, can be used to discriminate between normal and fibrotic cells from idiopathic pulmonary fibrosis (IPF). The impact of polydimethylsiloxane (PDMS) substrate stiffness on the physicochemical properties of normal (LL24) and IPF-derived lung fibroblasts (LL97A) was examined in detail. The growth and elasticity of cells were assessed using fluorescence microscopy and atomic force microscopy working in force spectroscopy mode, respectively. The number of fibroblasts, as well as their shape and the arrangement, strongly depends on the mechanical properties of the substrate. Moreover, normal fibroblasts remain more rigid as compared to their fibrotic counterparts, which may indicate the impairments of IPF-derived fibroblasts induced by the fibrosis process. The chemical properties of normal and IPF-derived lung fibroblasts inspected using time-of-flight secondary ion mass spectrometry, and analyzed complexly with principal component analysis (PCA), show a significant difference in the distribution of cholesterol and phospholipids. Based on the observed distinctions between healthy and fibrotic cells, the mechanical properties of cells may serve as prospective diagnostic biomarkers enabling fast and reliable identification of idiopathic pulmonary fibrosis (IPF)

Impact of PDMS substrates with different flexibility on fibroblast properties in lung diseases

Obecny stopień zaawansowania metod diagnostycznych jest bardzo wysoki. Pomimo to, w dalszym ciągu istnieje wiele chorób, w przypadku których postawienie ostatecznej diagnozy jest bardzo trudnym zadaniem. Niejednokrotnie w cały proces zaangażowane jest szerokie grono specjalistów. Jedną z takich chorób jest idiopatyczne włóknienie płuc, które należy do grupy chorób śródmiąższowych płuc. Zmiany zachodzące w jej przebiegu obejmują przede wszystkim miąższ płucny, powodując zaburzenia wentylacji układu oddechowego o typie restrykcji oraz upośledzenie wymiany gazowej. Rokowanie dla pacjentów u których ostatecznie stwierdzono tę rzadką chorobę nie jest dobre, a mediana przeżycia wynosi 3-5 lat. Szereg objawów towarzyszących idiopatycznemu włóknieniu płuc jest bardzo zbliżony do innych jednostek chorobowych płuc. Dlatego też głównym wyzwaniem dzisiejszej medycyny jest opracowanie metody diagnostycznej pozwalające w sposób jednoznaczny określić, z którą jednostką chorobową mamy do czynienia, umożliwiając szybkie wdrożenie właściwej terapii i poprawienie rokowań. Jak pokazują najnowsze doniesienia ze świata nauki, wiele chorób wywiera wpływ na właściwości biomechaniczne komórek. Takie badania zostały już przeprowadzone m.in. dla komórek raka prostaty. Również w przypadku komórek pochodzących z idiopatycznego włóknienia płuc pokazano, że zachodzi korelacja występowania schorzenia z ich właściwościami mechanicznymi. Bardzo istotnym aspektem jest zbadanie czy właściwości mechaniczne fibroblastów mogą stanowić biomarker, pozwalający na ich jednoznaczne rozróżnienie. Celem niniejszej pracy jest zbadanie wpływu elastyczności podłoża hodowlanego na biomechanikę, proliferację oraz morfologię prawidłowych fibroblastów i komórek pochodzących z idiopatycznego włóknienia płuc. Elastyczność fibroblastów wyznaczono przy użyciu mikroskopii sił atomowych (AFM). Pomiary wykonano dla dwóch linii komórek pęcherzyków płucnych: prawidłowych komórek LL24 i pochodzących z idiopatycznego włóknienia płuc LL97A. Analizę proliferacji i zmian morfologicznych przeprowadzono na podstawie zdjęć z mikroskopu fluorescencyjnego. W tym celu badane próbki zostały wybarwione za pomocą barwników fluorescencyjnych, które selektywnie wiązały się z jądrem komórkowym i szkieletem komórkowym. Uzyskane wyniki, które zostały przedstawione w niniejszej pracy, wskazują że elastyczność podłoża na którym były hodowane komórki ma wpływ na zmiany ich właściwości mechanicznych. Różnice zostały również zaobserwowane dla proliferacji i morfologii komórek.The current level of advancement of diagnostic methods is very high. Despite this, there are still many diseases for which the final diagnosis is a very difficult task. A wide range of specialists is often involved in the whole process. One such disease is idiopathic pulmonary fibrosis, which belongs to the group of interstitial lung diseases. Changes occurring in its course include primarily pulmonary parenchyma, causing respiratory ventilation disorderson the type of restriction and impairment of gas exchange. The prognosis for patients who eventually have this rare disease is not good and the median survival is 3-5 years. The number of symptoms associated with idiopathic pulmonary fibrosis is very similarto other lung diseases. Therefore, the main challenge of today's medicine is to develop a diagnostic method that allows you to clearly determine which disease entity we are dealing with, allowing you to quickly implement the right therapy and improve prognosis. As the latest reports from the world of science show, many diseases affect the biomechanical properties of cells. Such studies have already been conducted, among others for prostate cancer cells. Also, in the case of cells derived from idiopathic pulmonary fibrosis, it has been shown that there is a correlation between the occurrence of the disease and their mechanical properties. A very important aspect is to examine whether the mechanical properties of fibroblasts can constitute a biomarker, allowing them to be clearly distinguished. The purpose of this work is to investigate the effect of flexibility in culture mediumon biomechanics, proliferation and morphology of normal fibroblasts and cells derived from idiopathic pulmonary fibrosis. The flexibility of fibroblasts was determined using atomic force microscopy (AFM). Measurements were made for two alveolar cell lines: normal LL24 cells and derived from idiopathic pulmonary fibrosis LL97A. Analysis of proliferation and morphological changes was performedbased on fluorescence microscope photos. To this end, the test samples were stained with fluorescent dyes, which selectively bound to the cell nucleus and the cell skeleton.The obtained results, which were presented in this paper, indicatethat the elasticity of the medium on which the cells were grown has an effect on the changes in their mechanical properties. Differences have also been observed for proliferationand cell morphology

Thallus hydration properties of Turgidosculum complicatulum

Grzyby zliczenizowane zasiedlające tereny Antarktydy Oceanicznej na drodze ewolucji wykształciły niezwykłe własności przeżywania w skrajnie trudnych warunkach środowiskowych. Celem pracy było zbadanie własności hydratacyjnych plechy porostu Turgidosculum complicatulum. Badanie procesu rehydratacji porostu Turgidosculum complicatulum i glonu Prasiola crispa przeprowadzono za pomocą izotermy sorpcyjnej (model Denta), kinetyki hydratacji (pomiary grawimetryczne). W pierwszym etapie badań przeprowadzono proces dehydratacji, podczas którego próbki kompleksu jak również samego glonu zamknięto w szczelnych eksykatorach nad żelem krzemionkowym następnie ważąc każdą z próbek w równych odstępach czasu. Następnym etapem było przeniesienie próbek do eksykatorów o zadanych wilgotnościach oraz ważenie próbek w równych odstępach czasu. Kinetyka hydratacji plechy grzyba zlichenizowanego Turgidosculum complicatulum, a także jego fotobiontu Prasiola crispa prowadzona z fazy gazowej została opisana superpozycją dwóch funkcji eksponencjalnych. Po przeanalizowaniu wyników wyodrębniono trzy frakcje wody związanej: wodę najściślej związaną, ściśle związaną jak również luźno związaną. Izoterma sorpcyjna zarówno dla T. complicatulum jak i dla P. crispa ma kształtsigmoidalny i dobrze opisana jest izotermą Denta, co pozwala wyodrębnić dwarodzaje miejsc wiążących wodę na powierzchni plechy, a mianowicie pierwotne i wtórnemiejsca wiążące.Lichens colonizing areas of Antarctica Oceanic developed through evolution unusual properties of living in extremely harsh environmental conditions. The aim of the study was to investigate the properties of lichen thallus hydration Turgidosculum complicatulum. Explore the process of rehydration lichen and algae Turgidosculum complicatulum Prasiola crispa performed using sorption isotherms (model Dent), the kinetics of hydration (gravimetric measurements). In the first stage of the study carried out a dehydration process in which a sample of the complex as well as the algae closed in sealed desiccators over silica gel by weighing each of the samples at regular intervals. The next step was to transfer the samples to the desiccators with given wigotnościach and weighing the samples at regular intervals. Hydration kinetics fronds plug zlichenizowanego Turgidosculum complicatulum and its fotobiontu Prasiola crispa conducted from the gas phase is described superposition of two exponential functions. After analyzing the results of an earmarked three fractions of bound water: water closely related, closely related as well as loosely bound. The sorption isotherm for both T. complicatulum and for P. crispa is shapedsigmoidal and well described Dent isotherm, which allows you to extract twotypes of binding sites on the surface of the water thallus, namely primary and secondarybinding sites