Optiset pinsetit soluväliaineen mikroreologisessa tutkimuksessa.

Optiset pinsetit ovat tarkasti kohdistetun lasersäteen sädevoimaan perustuva tutkimusteknologia, jonka avulla voidaan käsitellä soluja ja mikrohiukkasia hiukkasia ilman mekaanista kosketusta sekä mitata mikroskooppisten partikkelien ja niitä ympäröivien molekyylien välisiä vuorovaikutuksia erittäin tarkasti. Soluväliaine on kudosten viskoelastinen erikoisrakenne, joka koostuu varautuneiden molekyylin verkostosta ja jonka tutkiminen molekulaarisella tasolla edellyttää hyvin herkkiä mittaustekniikoita. Tämän väitöstutkimuksen päämääränä oli tutkia optisten pinsettien hyödynnettävyyttä viskoelastisten aineiden, ja erityisesti solun ulkoisen väliaineen ominaisuuksien mikroreologisessa tutkimisessa. Erityisesti kiinnostuksen kohteena oli tyvikalvon proteiiniglykaaneihin kiinnittyneiden heparaanisulfaattiketjujen merkitys. Optinen pinsettilaitteisto yhdistettiin valomikroskooppiin ja tuotetun kuvadatan analysointiin kehitettiin tarkoitukseen soveltuva tietokoneohjelma. Koska molekyylirakenteiden tutkiminen mikro- ja nanometrien kokoluokassa on erityisen herkkä ulkoisille mekaanisille häiriötekijöille työssä myös kehitettiin laskennallinen menetelmä häiriöiden poistamiseksi. Soluväliaineen mallintamiseksi tutkimuksissa käytettiin kaupallista tyvikalvouutetta (Matrigel), jonka heparaanisulfaattiketjujen merkitystä tutkittiin lisäämällä tyvikalvouutteeseen ylimäärin heparaanisulfaattia (hepariinia) tai heparinaasientsyymiä, joka pilkkoo proteoglykaanien heparaanisulfaattiketjuja. Tyvikalvouutteen mikroreologisia ominaisuuksia mitattiin pintavaraukseltaan erilaisten mikrokuulien sekä huomattavasti pienempien negatiivisesti varautuneiden fluoresoivien dekstraanimolekyylien diffuusion avulla. Heparaanisulfaattiketjujen lisääminen tai ketjujen pilkkominen lisäsivät mikrokuulien liikkuvuutta, mutta vähensivät tyvikalvouutteen mikroelastisia ominaisuuksia. Dekstraanimolekyylien diffuusioon käsittelyjen vaikutukset olivat toisistaan poikkeavia. Mikrokuulien pintavarauksen muuttaminen polyetyleeniglykoliketjuja lisäämällä johti kuulien ja soluväliaineen vuorovaikutusten heikkenemiseen ja kuulien lisääntyneeseen liikkuvuuteen.
Tyvikalvo muodostaa erikoistuneen soluväliaineen, joka toimii tukirakenteena soluille ja säätelee yhdisteiden kulkua kudosten rajapinnoissa. Tässä väitöstutkimuksessa saatiin uutta tietoa kuinka partikkeleiden koko, varaus ja heparaanisulfaattiketjut vaikuttavat tyvikalvon molekulaarisiin vuorovaikutuksiin sekä soluväliaineen mikroreologisiin ominaisuuksiin. Tässä väitöstutkimuksessa kehitetyt menetelmät ja niiden avulla toteutettu tutkimus osoittivat, että optisiin pinsetteihin perustuvat menetelmät ovat käyttökelpoisia tyvikalvon mikroreologisten ominaisuuksien tutkimuksessa.