Determinação de parâmetros experimentais e de análise de medidas de rigidez e adesão celular por microscopia de força atômica
| Ano de defesa: | 2026 |
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| Tipo de documento: | Dissertação |
| Tipo de acesso: | Acesso aberto |
| Idioma: | por |
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Biblioteca Digitais de Teses e Dissertacoes da USP
Universidade de São Paulo Faculdade de Medicina |
| Programa de Pós-Graduação: |
Não Informado pela instituição
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| Palavras-chave em Português: | |
| Link de acesso: | https://teses.usp.br/teses/disponiveis/5/5160/tde-30042026-155236/ |
Resumo: | A rigidez celular é um parâmetro importante para compreender processos fisiológicos e patológicos, uma vez que alterações nas propriedades mecânicas das células estão associadas a fenômenos como diferenciação, migração, e resposta a estímulos extracelulares. A Microscopia de Força Atômica (AFM) destaca-se como uma ferramenta precisa para a quantificação dessas propriedades em escala nanométrica, permitindo a investigação detalhada da mecânica celular em condições próximas às fisiológicas. Neste trabalho, foi realizada uma investigação sistemática como o objetivo de determinar parâmetros experimentais adequados para realizar medidas de rigidez e adesão celular por AFM. O estudo buscou aprofundar a compreensão das propriedades biomecânicas de células vivas e evidenciar a importância do desenvolvimento e da aplicação de métodos precisos de caracterização nanomecânica. As medidas de AFM foram realizadas em células musculares lisas de rato mantidas em meio líquido, sob temperatura controlada. Curvas força-distância foram obtidas para determinação de rigidez e adesão celular considerando variáveis experimentais, como o tipo e a geometria das sondas comerciais, a constante de mola, o modo de operação, os parâmetros de aquisição e as estratégias de processamento dos dados. A rigidez avaliada em diferentes regiões celulares (núcleo, citoplasma e região pericelular), permitiu identificar a heterogeneidade mecânica intracelular e alterações induzidas por estímulos farmacológicos. Nas medidas de adesão, o uso de sondas funcionalizadas com fibronectina e a variação dos tempos de contato revelaram comportamentos dinâmicos dependentes do tempo, bem como diferenças significativas entre diferentes tipos celulares. Os resultados obtidos demonstram a relevância das abordagens empregadas na caracterização das propriedades nanomecânicas de células vivas e ressaltam a importância da padronização experimental e analítica nesse tipo de estudo. Ao propor o AFM como uma ferramenta robusta para o estudo de processos biomecânicos celulares em diferentes condições fisiopatológicas, este trabalho amplia as perspectivas de compreensão da mecânica celular e suas implicações em contextos clínicos e terapêuticos. |
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Determinação de parâmetros experimentais e de análise de medidas de rigidez e adesão celular por microscopia de força atômicaDetermination of Experimental Parameters and Analysis of Stiffness and Cell Adhesion Measurements by Atomic Force MicroscopyAdesão celularFenômenos BiomecânicosMicroscopia de força atômicaAtomic Force MicroscopyBiomechanical PhenomenaCell AdhesionA rigidez celular é um parâmetro importante para compreender processos fisiológicos e patológicos, uma vez que alterações nas propriedades mecânicas das células estão associadas a fenômenos como diferenciação, migração, e resposta a estímulos extracelulares. A Microscopia de Força Atômica (AFM) destaca-se como uma ferramenta precisa para a quantificação dessas propriedades em escala nanométrica, permitindo a investigação detalhada da mecânica celular em condições próximas às fisiológicas. Neste trabalho, foi realizada uma investigação sistemática como o objetivo de determinar parâmetros experimentais adequados para realizar medidas de rigidez e adesão celular por AFM. O estudo buscou aprofundar a compreensão das propriedades biomecânicas de células vivas e evidenciar a importância do desenvolvimento e da aplicação de métodos precisos de caracterização nanomecânica. As medidas de AFM foram realizadas em células musculares lisas de rato mantidas em meio líquido, sob temperatura controlada. Curvas força-distância foram obtidas para determinação de rigidez e adesão celular considerando variáveis experimentais, como o tipo e a geometria das sondas comerciais, a constante de mola, o modo de operação, os parâmetros de aquisição e as estratégias de processamento dos dados. A rigidez avaliada em diferentes regiões celulares (núcleo, citoplasma e região pericelular), permitiu identificar a heterogeneidade mecânica intracelular e alterações induzidas por estímulos farmacológicos. Nas medidas de adesão, o uso de sondas funcionalizadas com fibronectina e a variação dos tempos de contato revelaram comportamentos dinâmicos dependentes do tempo, bem como diferenças significativas entre diferentes tipos celulares. Os resultados obtidos demonstram a relevância das abordagens empregadas na caracterização das propriedades nanomecânicas de células vivas e ressaltam a importância da padronização experimental e analítica nesse tipo de estudo. Ao propor o AFM como uma ferramenta robusta para o estudo de processos biomecânicos celulares em diferentes condições fisiopatológicas, este trabalho amplia as perspectivas de compreensão da mecânica celular e suas implicações em contextos clínicos e terapêuticos.Cell stiffness is a biophysical parameter that reflects cellular structure and function, providing insights into physiological and pathological processes. Alterations in the mechanical properties of cells are associated with biological phenomena such as differentiation, migration, and responses to extracellular cues. Atomic Force Microscopy (AFM) has emerged as a powerful and precise technique for quantifying cellular nanomechanical properties, enabling highresolution investigations of living cells under near-physiological conditions. In this study, a systematic experimental approach was applied to determine suitable parameters for AFM-based measurements of cell stiffness and adhesion. The aim was to advance the understanding of cellular biomechanical behavior and to emphasize the importance of rigorous methodological and analytical standardization in nanomechanical characterization. Forcedistance curves were acquired on rat smooth muscle cells in culture, under controlled temperature conditions. Cellular stiffness and adhesion were evaluated while systematically varying experimental factors such as probe geometry and type, spring constant, operating mode, acquisition settings, and data analysis procedures, to identify the most reliable experimental conditions. Analyses across distinct cellular regions (nucleus, cytoplasm, and pericellular area) revealed mechanical heterogeneity and alterations induced by pharmacological stimulation. Adhesion studies using fibronectinfunctionalized probes and different contact times demonstrated dynamic, time-dependent behaviors and significant differences among cell types. Overall, the results highlight the effectiveness of AFM as a robust and versatile platform for probing the nanomechanical properties of living cells, underscoring the importance of experimental and analytical standardization in such studies. AFM thus represents a valuable tool for exploring cellular mechanics and opens new avenues for investigating biomechanical processes under diverse physiological and pathophysiological conditions, with potential implications for clinical and therapeutic applications.Biblioteca Digitais de Teses e Dissertacoes da USPUniversidade de São PauloFaculdade de MedicinaYamaguchi, Ayumi Aurea MiyakawaBiffe, Cleyton Alexandre2026-01-212026-05-04info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttps://teses.usp.br/teses/disponiveis/5/5160/tde-30042026-155236/doi:10.11606/D.5.2026.tde-30042026-155236Liberar o conteúdo para acesso público.info:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USPinstname:Universidade de São Paulo (USP)instacron:USP2026-05-04T18:57:02Zoai:teses.usp.br:tde-30042026-155236Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.teses.usp.br/PUBhttp://www.teses.usp.br/cgi-bin/mtd2br.plvirginia@if.usp.br|| atendimento@aguia.usp.br||virginia@if.usp.bropendoar:27212026-05-04T18:57:02Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP - Universidade de São Paulo (USP)false |
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