類(lèi)器官是具有與活體器官相似生理結(jié)構(gòu)和功能的三維組織培養(yǎng)物。與傳統(tǒng)的二維細(xì)胞培養(yǎng)相比，類(lèi)器官在體外提供了更準(zhǔn)確的環(huán)境表征。類(lèi)器官提供了一個(gè)研究3D力學(xué)方面的框架，將機(jī)械生物學(xué)整合到類(lèi)器官技術(shù)中可以創(chuàng)建更多與生理相關(guān)的體外模型。這些機(jī)械特性揭示了機(jī)械力如何決定類(lèi)器官的表型、形態(tài)和功能。然而，評(píng)估類(lèi)器官的機(jī)械特性可能是復(fù)雜和耗時(shí)的，通常涉及損害其固有機(jī)械特性的固定方法。

Optics11 Pavone簡(jiǎn)化了類(lèi)器官評(píng)估的解決方案：通過(guò)易用的工作流程，不需要專(zhuān)業(yè)操作人員或廣泛培訓(xùn)，最大限度地減少設(shè)備要求，處理時(shí)間和成本。此外，Pavone非破壞性地表征了活體類(lèi)器官，提供更全面的機(jī)械指紋圖譜。

樣品制備

Pavone的納米壓痕技術(shù)允許在標(biāo)準(zhǔn)培養(yǎng)條件下對(duì)生物樣品進(jìn)行機(jī)械探測(cè)。類(lèi)器官的生長(zhǎng)和分化通常涉及將它們嵌入細(xì)胞外基質(zhì)支架（如Matrigel基質(zhì)膠）中，這可能會(huì)損害樣品的可及性并降低測(cè)量精度。為了防止這些問(wèn)題，必須采用一種經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的方法從3D支架中提取類(lèi)器官，例如Corning細(xì)胞恢復(fù)溶液。

此外，在基底上固定類(lèi)器官是必要的，以減少壓痕期間的橫向運(yùn)動(dòng)。將類(lèi)器官轉(zhuǎn)移到先前涂有細(xì)胞外基質(zhì)蛋白（如膠原蛋白或?qū)诱尺B蛋白）或聚乙烯亞胺溶液的孔板上，根據(jù)樣品的具體特性確定固定底物。

力學(xué)測(cè)試

Pavone提供用懸臂式力傳感器（探頭）記錄的機(jī)械測(cè)量，具有廣泛的剛度和尺寸范圍。選擇合適的探針尺寸和彈簧常數(shù)可以顯著提高測(cè)量質(zhì)量和空間分辨率。實(shí)驗(yàn)中0.5 N/m，半徑10-50 μm的探針被證明是類(lèi)器官力學(xué)表征的理想選擇。

矩陣掃描功能允許通過(guò)壓入不同的位置在納米尺度上繪制類(lèi)器官的機(jī)械特性。Pavone軟件可以調(diào)整間隔距離和掃描網(wǎng)格的范圍大小。這些參數(shù)的選擇應(yīng)與所需的分辨率和類(lèi)器官的總尺寸一致。不同的操作模式和壓痕輪廓可以測(cè)量特定的機(jī)械性能，如粘彈性和楊氏模量。為了以有效的方式獲得高分辨率的類(lèi)器官剛度力學(xué)圖，可使用峰值負(fù)載(PLP)模式設(shè)置矩陣掃描。

為了快速篩選大量的類(lèi)器官，系統(tǒng)支持配置一個(gè)自動(dòng)壓痕序列，允許在最小的操作人員參與下獲取大量數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)分析

Dataviewer軟件有助于輕松擬合Pavone獲得的載荷壓痕曲線，以提取探測(cè)區(qū)域的楊氏模量。自動(dòng)生成結(jié)果的表示形式，如值分布的直方圖或空間分解的熱圖。同時(shí)，該軟件允許3D或2D顯示樣品剛度和形態(tài)的即時(shí)并行可視化。