Células repousando sobre uma cama de microagulhas: Uma abordagem para isolar a força mecânica

Descrevemos uma abordagem para manipular e medir interações mecânicas entre células e seus substratos subjacentes utilizando matrizes microfabricadas de postes elastoméricos semelhantes a microagulhas. Controlando a geometria dos postes, variamos a conformidade do substrato enquanto mantivemos outras propriedades da superfície constantes. Células se anexaram, se espalharam e se desviaram de múltiplos postes. Os desvios dos postes ocorreram independentemente dos postes vizinhos e, portanto, relataram diretamente a distribuição subcelular das forças de tração. Relatamos duas classes de adesões que suportam força e que exibem diferentes relações de força-tamanho. A força aumentou com o tamanho das adesões para adesões maiores que 1 micrômetro², enquanto nenhuma correlação semelhante existiu para adesões menores. Controlando a adesão celular desses sensores micromecânicos, mostramos que a morfologia celular regula a magnitude da força de tração gerada pelas células. Células que foram impedidas de se espalhar e achatar contra o substrato não se contraíram em resposta à estimulação por soro ou ácido lisofosfatídico, enquanto células espalhadas se contraíram. A contratilidade nas células não espalhadas foi resgatada pela expressão de RhoA constitutivamente ativo. Juntas, essas descobertas demonstram uma coordenação de sinais bioquímicos e mecânicos para regular a adesão e mecânica celular, e introduzem o uso de matrizes de sensores mecanicamente isolados para manipular e medir as interações mecânicas das células.