The rheological properties of cells and tissues are central to embryonic development and homeostasis in adult tissues and organs and are closely related to their physiological activities. This work presents our study of rheological experiments on cell monolayer under serum starvation compared to healthy cell monolayer with full serum. Serum starvation is one of the most widely used procedures in cell biology. However, the effect of deprivation of serum concentration on the material properties of cells is still unknown. Therefore, we performed macro-rheology experiments to investigate the effect of serum starvation on a fully confluent Madin–Darby Canine Kidney cell monolayer. The material properties, such as linear and non-linear viscoelastic moduli, of the monolayer, were measured using oscillatory shear experiments under serum-free [0% fetal bovine serum (FBS)] and full serum (10% FBS) conditions. Our results indicate that a serum-starved cell monolayer shows a different rheological behavior than a healthy cell monolayer. The loss and storage moduli decrease for the step-change in oscillatory strain amplitude experiments for a serum-starved cell monolayer and do not recover fully even after small deformation. In comparison, a healthy cell monolayer under full serum condition remains flexible and can fully recover even from a large deformation at higher strain. The effect of adhesion due to fibronectin was also studied in this work, and we found a significant difference in slip behavior for cell monolayer with and without serum.

中文翻译：

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血清饥饿对细胞单层流变学的影响

细胞和组织的流变特性对成体组织和器官的胚胎发育和体内平衡至关重要，并且与其生理活动密切相关。这项工作展示了我们对血清饥饿下细胞单层与具有全血清的健康细胞单层的流变学实验的研究。血清饥饿是细胞生物学中使用最广泛的程序之一。然而，剥夺血清浓度对细胞物质特性的影响仍然未知。因此，我们进行了宏观流变学实验来研究血清饥饿对完全融合的 Madin-Darby 犬肾细胞单层的影响。单层的材料特性，例如线性和非线性粘弹性模量，在无血清 [0% 胎牛血清 (FBS)] 和全血清 (10% FBS) 条件下使用振荡剪切实验测量。我们的结果表明，血清饥饿细胞单层显示出与健康细胞单层不同的流变行为。血清饥饿细胞单层的振荡应变幅度实验中的阶跃变化导致损失和储存模量降低，并且即使在小变形后也不会完全恢复。相比之下，全血清条件下的健康细胞单层保持柔韧，即使在较高应变下发生大变形也能完全恢复。在这项工作中还研究了纤连蛋白对粘附的影响，我们发现有和没有血清的细胞单层在滑动行为方面存在显着差异。我们的结果表明，血清饥饿细胞单层显示出与健康细胞单层不同的流变行为。血清饥饿细胞单层的振荡应变幅度实验中的阶跃变化导致损失和储存模量降低，并且即使在小变形后也不会完全恢复。相比之下，全血清条件下的健康细胞单层保持柔韧，即使在较高应变下发生大变形也能完全恢复。在这项工作中还研究了纤连蛋白对粘附的影响，我们发现有和没有血清的细胞单层在滑动行为方面存在显着差异。我们的结果表明，血清饥饿细胞单层显示出与健康细胞单层不同的流变行为。血清饥饿细胞单层的振荡应变幅度实验中的阶跃变化导致损失和储存模量降低，并且即使在小变形后也不会完全恢复。相比之下，全血清条件下的健康细胞单层保持柔韧，即使在较高应变下发生大变形也能完全恢复。在这项工作中还研究了纤连蛋白对粘附的影响，我们发现有和没有血清的细胞单层在滑动行为方面存在显着差异。血清饥饿细胞单层的振荡应变幅度实验中的阶跃变化导致损失和储存模量降低，并且即使在小变形后也不会完全恢复。相比之下，全血清条件下的健康细胞单层保持柔韧，即使在较高应变下发生大变形也能完全恢复。在这项工作中还研究了纤连蛋白对粘附的影响，我们发现有和没有血清的细胞单层在滑动行为方面存在显着差异。血清饥饿细胞单层的振荡应变幅度实验中的阶跃变化导致损失和储存模量降低，并且即使在小变形后也不会完全恢复。相比之下，全血清条件下的健康细胞单层保持柔韧，即使在较高应变下发生大变形也能完全恢复。在这项工作中还研究了纤连蛋白对粘附的影响，我们发现有和没有血清的细胞单层在滑动行为方面存在显着差异。