فإن الكتاب أود أن أشكر مصادر التمويل: الجيش، UNL مركز للميكانيكا الصدمات (وزارة الدفاع / ARO، # W911NF-11-1-0033، PI: الدكتور شاندرا النماص)، UNL جائزة شخصا عاديا (26-1110-0033 -001 ، PI: ليم).

1. خلية العصبية الثقافة <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ويمكن استخدام خلايا المخ بما في ذلك الخلايا العصبية، الخلايا النجمية، وتعاونها الثقافة كنموذج الخلية. كدليل جدوى، ويرد التسرع الضغط من الخلايا العصبية خلايا الخط. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> يتم استزراع SH-SY5Y الخلايا العصبية البشرية (ATCC، CRL-2266) في 18 مم coverslips الزجاج القطر. والمصنف الخلايا في مناطق ذات كثافة من 3 × 10 3 خلية / سم 2 استخدام وسائل الإعلام نمو تتألف من DMEM تستكمل مع مصل بقري جنيني 10٪ و 1٪ البنسلين الستربتوميسين. يتم الاحتفاظ الشرائح الزجاجية مثقف الخلايا في الحاضنة 5٪ 2 CO مرطب في C. ° 37 </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تغيرت للحصول على تمايز الخلايا العصبية من الخلايا SH-SY5Y، تعامل مع وسائل الإعلام الخلايا تكميل مع 10 ميكرومتر حمض الريتينويك (RA) لمدة 7 أيام مع وسائل الاعلام كل يومين. في يوم 7، الخلايا على استعداد لتكون مضغوطة. </li></ol> 2. معدات الضغط: Kolsky بار <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> شريط Kolsky، ديveloped من Kolsky 1 في عام 1949، وقد استخدمت لقياس الخاصية الميكانيكية للمادة بمعدل التحميل عالية جدا. الجهاز يتكون من اثنين من الحانات مع عينة وضعت في الاتصال بين القضبان. موجة الإجهاد، والتي تم إنشاؤها على شريط الحادث، لتنتشر العينة حيث تنقسم إلى موجة موجة ينعكس والمنقولة. الضغط في العينة يتناسب مع موجة المرسلة. في هذه الدراسة، ونحن الاستفادة من غرفة الضغط الخلية لتوضع بين اثنين من قضبان Kolsky انشاء. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وعلقت سبائك الألومنيوم بارين (كل 6 طويل م) من النحاس الأصفر محامل الانحياز، وتقع على الخلية في المختبر غرفة الضغط بين القضبان. شريط المنبع هو شريط الحادث مع كتلة رطل 130 فرضت على نهاية واحدة. يتم وضع المشبك الاحتكاك عند موضع من شأنها أن تعطي مدة النبض المطلوب. من خلال الانخراط في المشبك وتشديد جاك المقص بين الكتلة ودعم التحميل، وقسم المشبك الشامل من شريط الحادث قبل جompressed إلى المستوى المطلوب. إجبار الترباس ان اقفال حقق المشبك إلى انقطاع مفاجئ مع النظام الهيدروليكي إصدارات ما قبل ضغط المخزنة بسرعة وبالتالي يولد نبضة الضغط. هذا النشر من خلال شريط الحادث، يدفع المكبس غرفة الاختبار، وتمارس ضغوطا على السوائل والخلايا داخل غرفة باندفاع. والضغط غرفة بدوره يبدأ النبض الضغط نشر في المصب شريط المنقولة. يتم قياس الضغوط المرتبطة نبضات الضغط في الحانات مع ارتفاع مجمع مقاييس سلالة مقاومة متحمس إلى 45 فولت. وتسجل الإشارات قياس الذبذبات الرقمية مع تردد في ميغاهرتز (1)، تاريخ التحميل. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تتكون الخلية في المختبر غرفة الضغط من اسطوانة المكبس. الاسطوانة لديه 2،6 سم القطر الداخلي والخارجي 3.8 سم القطر، ولها ثقب صغير استغلالها في قاعدة تجويف. الحفرة بمثابة تنفيس الهواء والسوائل الزائدة أثناء التثبيت عينة الخلية. المكبس هو 7.5 سم طويلةويصنع من المواد نفسها بار. يتم التفاف المكبس مع كلمتين أو ثلاث طبقات من الشريط (تفلون) سباك والتي تكون بمثابة ختم الاحتكاك منخفضة. الحد الأقصى هو 32 ملم نهاية فترة طويلة واثنين من البراغي الصغيرة الفولاذ المقاوم للصدأ التي تثبت coverslips الزجاج (الذي يتم استزراع الخلايا) خلال تحميل. </li></ol> 3. التسرع الضغط من الخلايا العصبية <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> يتم تعقيم جميع أنحاء غرفة الضغط باستخدام الأوتوكلاف ويتم الاحتفاظ تحت ضوء الأشعة فوق البنفسجية. يتم تنفيذ الجمعية للغرفة داخل الخلية هود الثقافة. وتشارك فضفاضة المسمار تنفيس في غرفة في تنفيس الهواء في قاعدة تجويف. قبل تحسنت (37 ° C) وسائل الإعلام pipetted نمو جديدة في غرفة دون فقاعات. ثم، يتم اختيار شريحة زجاجية الخلايا المستزرعة أعلى، ويتم وضعها على سقف للمكبس (الخلايا التي تواجه خارج). يتم شد البراغي الصغيرة الضغط باستمرار على الشريحة ليثبت في مكانه. يتم إدراج المكبس مع شريحة زجاجية الخلايا المستزرعة قليلا طيميل n لتجويف للغرفة، والجمعية مع تنفيس يجري في أعلى نقطة. تتم إزالة المسمار تنفيس ويتم الضغط على المكبس إلى تجويف إجبار أول مرة فقاعات الهواء، ثم السوائل الزائدة. إما يتم استخدام العلامة المرجعية أو رقصة لكدليل لضمان نفس حجم وسائل الإعلام الثقافة لكل اختبار. البعد المحوري من وسائل الإعلام في الغرفة هو حوالي 6 مم. تطهير المسمار تنفيس واستبدالها لجعل المياه غرفة ضيقة. وينبغي للغرفة لا تسرب تحت هذا حمولة ساكنة، إذا كان كذلك، التفاف تفلون يحتاج إلى استبداله أو تعزيزها. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> في هذه المرحلة، ونظام شريط Kolsky تتم إعادة تعيين. يتم نقل كتلة ثقيلة مرة أخرى إلى وضعه الأصلي والترباس قفل الجديدة محل المستخدمة (بكسر) واحد. إشراك الترباس قفل جديد مع الهيدروليكية لنحو 200 رطل لكل بوصة مربعة. استخدام مقص جاك لضغط المقطع ما قبل التحميل من شريط الحادث حتى ضغط أعلى قليلا من القيمة المطلوبة، و من ثم تشغيله لإشراك الاحتكاك الكامل للالمسمار جاك. وهو مسلح الآن الحصول على البيانات. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> هي التي شنت على خلية الضغط تجميعها غرفة في النظام. يتم وضعها في كتلة صغيرة V بدعم من مقص جاك المختبر وتتماشى مع بارين. كل واجهة الشحوم مع طبقة الشحوم الخفيفة وفرك السطوح النطح معا للقضاء على أي ثغرات في الهواء بينهما. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الاختبار هو الآن على استعداد للمضي قدما. يتم فرض قفل الترباس المشبك لكسر بسرعة عن طريق ضخ السائق المشبك الهيدروليكي. فإن المشبك فصل وينبغي الحصول على البيانات عرض النتائج. يتم تحديد تاريخ الضغط خلية من قياسات مقياس شريط المنقولة. إذا كان شريط المنقولة المستخدمة هي فترة كافية، ينبغي أن يكون هذا إلا من الاضطراب لدرجة القياسات تظهر الضغط السلبي. قد مدة نبض المنقولة تكون أقصر من نبض الحادث إذا المحاصرين فقاعة. قد لا تصل إلى حجم أن للنبض الحادث، لكنه ينبغي أن يكون لها خط الطول بما فيه الكفايةز الهضبة قبل التفريغ. خلاف ذلك، قد حدثت إما فقاعة الهواء الكبيرة في غرفة مغلقة أو اختلال بين الجمعية وبار. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ثم تتم إزالة غرفة الضغط الخلايا وتفكيكها داخل الخلية هود الثقافة. تتم إزالة المسمار تنفيس ويتم سحبها المكبس الحرة من الغرفة. يتم أخذ شريحة زجاجية الخلايا المستزرعة من نهاية المكبس. </li></ol> 4. تقييم الضغط سلوك الخلية <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بعد الضغط، قد تفقد الخلايا المحتضنة فورا أو في وقت لاحق مزيد من الفحص. مع عمليات التشغيل السليم العقيم، على المدى الطويل بعد الحضانة هو ممكن. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> يمكن فحص الخلايا المضغوط عليها جميع تقنيات البيولوجيا الجزيئية والخلوية. الضغط خصيصا لخلية العصبية، للتحقيق في علم وظائف الأعضاء الخلوية والجزيئية في ظروف TBI، المقايسات تقييم الضغط الناجم عن التغيرات في ثمرة محوار، وتغير هيكل الخلية أنيبيب، العصبية expre الجيناتلا يمكن أن يؤديها ssion، موت الخلايا المبرمج، وما إلى ذلك. كعينات الخلية السيطرة، الخلايا التي يتم زرعها في نفسه، أبقى داخل غرفة الضغط لنفس الفترة الزمنية، ولكن لا تستخدم الضغط (تسمى بذلك، غرفة التحكم). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> لتقييم التغيرات في ثمرة محوار، ويتم فحص الخلايا السيطرة والضغط من قبل غرفة المجهر الضوئي مباشرة بعد الضغط و 1 و 24 ساعة من الحضانة بعد. وتظهر الصور مثال على خلية العصبية في قسم &quot;النتائج الممثل&quot; (الشكل 2). يمكن تغيير طول كميا محوار من تلطيخ الأكتين مناعي وتحليل الصور. يتم إصلاح الخلايا بمحلول بارافورمالدهيد 4٪ ث / ت، تشطف مع 0.05٪ V / V-20 توين العازلة يغسل، وpermeabilized مع 0.1٪ V / V-100 X حل تريتون. بعد حجب مع 1٪ وزن / حجم مصل بقري الزلال حل، يتم تحضين الخلايا مع ثيوسيانات tetramethylrhodamine (TRITC)-مترافق phalloidin. تؤخذ الصور مناعي للخلايا باستخدام الفلورسنتوكميا المجهر وأطوال neurites التي لخلايا الضغط والتحكم باستخدام برنامج يماغيج (NIH). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ويمكن تحديد محاور عصبية neurites التي والتشعبات أو. ويمكن تكرار لتقييم التغيرات المورفولوجية في محاور عصبية أو التشعبات، والتجارب المذكورة أعلاه باستخدام الأجسام المضادة كشف كل بنية، أي خيط عصبي (NF) الأجسام المضادة للمحاور عصبية وأنيبيب المرتبطة بروتين الأجسام المضادة (MAP2) لالتشعبات. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ميكروتثبول هي واحدة من المكونات الرئيسية للهيكل الخلية من الخلايا العصبية، واستخدمت الأضرار التي لحقت ميكروتثبول كعلامة للإصابة الخلايا العصبية .. 2 أنيبيب يمكن تصور immunofluorescently باستخدام الأجسام المضادة β-تويولين. يتم إصلاح الخلايا بعد 0 و 24 ساعة من الضغط بعد، β-ملطخة تويولين الأجسام المضادة، والتي لاحظها المجهر الفلورسنت. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> لتقييم تأثير الضغط على التسرع والعصبية التعبير الجيني أفكارك، يتم استخراج الحمض النووي الريبي مجموع من الخلايا الضغط والسيطرة عليها. الجنراليمكن فحص البريد التعبير الكمي عن طريق إجراء RT-PCR أو في الوقت الحقيقي PCR-RT، على غرار البروتوكولات نشرت لدينا .. 3 </li></ol> 5. ممثل النتائج: <img src="/files/ftp_upload/2723/2723fig1.jpg" alt="الشكل 1"/> الشكل 1. تطبيق مثال على الملف ضغط على خلايا داخل غرفة الضغط. جهاز شريط Kolsky يولد بنجاح المستوى 2 ميجا باسكال، واحد نبض الضغط نوع التسرع مع مدة حوالي 0.7 مللي. <img src="/files/ftp_upload/2723/2723fig2.jpg" alt="الشكل 2"/> الشكل 2. مثال على استجابة الخلايا العصبية لالتسرع الضغط. SH-SY5Y الخلايا المعرضة لالضغط التسرع في 2 ميجا باسكال انهيار عرض محوار / محور عصبي متميزة بالنسبة لخلايا التحكم الغرفة. 6. الصعوبات والحلول <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> غرفة الختم هي واحدة من العقبات الرئيسية التي يتعين التغلب عليها. فمن FOاوند أن الأقراص واسعة مع طوقية لديك مشكلة من تلاعب وزيادة الاحتكاك. من أجل إزالة آثار الاحتكاك، فضلا عن منع تلاعب، طريقة بسيطة ليوصل المكبس مع تفلون الشريط سباك هو المستخدمة. هذا لا يحل المشاكل وتنتج المطلوب مستوى ضغط ومدتها. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الضغط سلوك الخلية العصبية، وخصوصا عندما تقييم آلية TBI الثانوية أو تأثيرات على المدى الطويل، ينبغي فحص بعد مرور فترة زمنية طويلة بعد الحضانة. يتعرض للغرفة التي تحتوي على خلايا غير معقمة لظروف يحتمل في الوقت الذي يتجه إلى شريط Kolsky، الضغط، وطريق العودة إلى الخلية هود الثقافة. مع التعقيم المسبق للأجزاء الدائرة والتشغيل السليم في الجمعية / التفكيك من الشريحة الخلايا المستزرعة وغرفة داخل الخلية هود والثقافة، وعلى المدى الطويل بعد الحضانة من الممكن تصل إلى عدة أسابيع. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> واستنساخ البيانات هو معلمة هامة في التجارب الخلوية التحفيز الميكانيكي. لدينا جهاز، وreproducibilitيتم تحديد Y استجابة الخلايا العصبية كيف المطلوب التسرع الشخصي الضغط، في مستوى ضغط كل من ومدتها، ويتم الحصول مرارا وتكرارا. منذ نسجل البيانات الشخصية التي تم الحصول عليها عن كل ضغط الضغط، يمكن البيانات من ملف التعريف استجابة الخلية الضغط غير المرغوب فيها استبعاد يدويا بعد ذلك. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الخطوات الضغط بأكمله، بما في ذلك نقل غرفة والتجمع وجبل في شريط Kolsky، الضغط، ونقل مرة أخرى، وغرفة التفكيك، يستغرق أقل من 10 دقيقة. يمكن الشريحة الخلية التالية مثقف ضغط مباشرة بعد الضغط السابق. وبالتالي، يمكن أن تكتمل عدد كاف من التجارب الضغط بكفاءة. لدينا مجموعة المتابعة يستخدم 18 مم coverslips الزجاج القطر. تجربة واحدة لا يوفر الضغط ما يكفي من البروتينات لغربي immunoblotting بسبب حجم الركيزة (ويرجع ذلك جزئيا أيضا بعض الخلايا قد لقوا حتفهم الضغط). عن ثلاث تجارب الضغط المتكرر توفير كمية البروتين المطلوبة لimmunoblotting. مرة أخرى، يتم فحص كل مرة استنساخ مع التشكيل الجانبي الضغط. </li></ol>

<ol>
	<li>Kolsky, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+investigation+of+mechanical+properties+of+materials+at+very+high+rates+of+loading.">An investigation of mechanical properties of materials at very high rates of loading.</a> Prec. Phys. Soc. London. 62, 676-700 (1949).</li><li>Tang-Schomer, M. D., Patel, A. R., Baas, P. W., Smith, D. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanical+breaking+of+microtubules+in+axons+during+dynamic+stretch+injury+underlies+delayed+elasticity,+microtubule+disassembly,+and+axon+degeneration.">Mechanical breaking of microtubules in axons during dynamic stretch injury underlies delayed elasticity, microtubule disassembly, and axon degeneration.</a> FASEB. J. 24, 1401-1410 (2010).</li><li>Lim, J. Y., Taylor, A. F., Li, Z., Vogler, E. A., Donahue, H. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Integrin+expression+and+osteopontin+regulation+in+human+fetal+osteoblastic+cells+mediated+by+substratum+surface+characteristics.">Integrin expression and osteopontin regulation in human fetal osteoblastic cells mediated by substratum surface characteristics.</a> Tissue. Eng. 11, 19-29 (2005).</li><li>Chen, Y. C., Smith, D. H., Meaney, F. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vitro+approaches+for+studying+blast-induced+traumatic+brain+injury.">In vitro approaches for studying blast-induced traumatic brain injury.</a> J. Neurotrauma. 26, 861-876 (2009).</li><li>Ling, G., Bandak, F., Armonda, R., Grant, G., Ecklund, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Explosive+blast+neurotrauma.">Explosive blast neurotrauma.</a> J. Neurotrauma. 26, 815-825 (2009).</li><li>Shepard, S. R., Ghajar, J. B. G., Giannuzzi, R., Kupferman, S., Hariri, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fluid+percussion+barotrauma+chamber:+a+new+in+vitro+model+for+traumatic+brain+injury.">Fluid percussion barotrauma chamber: a new in vitro model for traumatic brain injury.</a> J. Surg. Res. 51, 417-424 (1991).</li><li>VandeVord, P. J., Leung, L. Y., Hardy, W., Mason, M., Yang, K. H., King, I. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Up-regulation+of+reactivity+and+survival+genes+in+astrocytes+after+exposure+to+short+duration+overpressure.">Up-regulation of reactivity and survival genes in astrocytes after exposure to short duration overpressure.</a> Neurosci. Lett. 434, 247-252 (2008).</li><li>Huang, H., Feng, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+study+of+the+dynamic+tribological+response+of+closed+fracture+surface+pairs+by+Kolsky-bar+compression-shear+experiment.">A study of the dynamic tribological response of closed fracture surface pairs by Kolsky-bar compression-shear experiment.</a> Int. J. Solids. Struct. 41, 2821-2835 (2004).</li><li>Song, B., Chen, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Split+Hopkinson+pressure+bar+techniques+for+characterizing+soft+materials.">Split Hopkinson pressure bar techniques for characterizing soft materials.</a> Lat. Am. J. Solids. Struct. 2, 113-152 (2005).</li></ol>

الإعلان عن أي تضارب في المصالح.

وقد حاول العديد من أساليب فنية تجريبية في المختبر لدراسة الدماغ تلف الخلايا في ظروف TBI. وتشمل هذه الخلايا العصبية / نجمية تمتد، والتي يسببها تدفق إجهاد القص، وانخفاض الوزن، وتهتك قلم، ليزر transection، تفتيت الحصاة، وما إلى ذلك 4،5 وقد افترض أن مدة قصيرة الضغط الزائد هو العامل المهيمن المادية للTBI. 6،7 خاصة وحدثت الهزة الارضية من الانفجار TBI لديه مدة النبضة من أمر ميلي ثانية. 4 تستند علي هذا الافتراض والملاحظة، وقد تم تطوير غرفة مقياسا قادرة على الضغط عابرة وتستخدم لتقييم السلوك الدماغ خلية في ظل ظروف TBI. على سبيل المثال، في قاعة السائل الضغطي قرع نبضة الضغط مع مرض التصلب العصبي المتعدد مدة طويلة و20-30 ضغط الذروة تصل إلى 0.5 ميجا باسكال كان يستخدم لفحص سلوك الإنسان الخلية الدبقية تحت TBI .. 6 في الآونة الأخيرة، وآخرون VandeVord .. 7 المعدن الذي يستخدم غرفة الكرة مقياسا لدراسة ضرب الخلية نجميةضرب تنتج السلوك تحت TBI لكن الكرة المعدنية البقول ضغط متعددة. في هذه الدراسة، قمنا بتطوير جهاز الضغط خلية الرواية التي تولد الضغط واحد نبض نوع التسرع. وقد تم تطوير الجهاز يعتمد على شريط Kolsky مجموعة المتابعة، التي كانت تستخدم كمادة جهاز الفحص في الدراسات 8 و أخرى لدينا. تم تعديل 1،9 اختبار المواد شريط Kolsky في القدرة على معدل التحميل عالية جدا لتكون قادرة على تطبيق واحد نبض من نوع الضغط الزائد إلى الخلايا المستزرعة داخل غرفة الضغط (الشكل 1). يمكننا السيطرة بنجاح حجم ومدة الضغط الزائد التسرع. كرد فعل الخلية ممثل، أثبتنا أنه في الخلايا ميغاباسكال 2 SH-SY5Y الضغط العصبية محوار عرض كبيرة وفقدان محور عصبي بالمقارنة مع الخلايا السيطرة unpressurized الغرفة. وفي الختام، وضعنا رواية الضغط الخلية التسرع باستخدام جهاز صمم خصيصا Kolskyأظهرت جهاز شريط واستخدامه في التحقيق في احتمال استجابة الخلية العصبية في ظروف TBI. ونلاحظ أيضا أن هذه التقنية متعددة جدا في هذا يمكن أن يتعرض أي نوع من الخلايا لضغوط التسرع على مستوى مختلف ومدتها. ولذلك، يمكن استخدام الجهاز للتحقيق في التسرع الضغط الناجم عن السلوك mechanotransduction الخلوية، ليس فقط لاصابة الخلايا ولكن أيضا لحفز الخلايا بشكل إيجابي في وظيفتها وتحديد مصير.

<ul style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> SH-SY5Y (ATCC، CRL-2266) الخلايا العصبية البشرية </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> 18 مم الزجاج coverslips </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> أوساط استزراع الخلايا: DMEM، و 10٪ مصل بقري جنيني، 1٪ البنسلين الستربتوميسين </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> حمض الريتينويك (10 ميكرومتر) لتكوين الخلايا العصبية حمل </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Kolsky شريط جهاز الضغط التسرع </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> المكبس أسطوانات غرفة خلية الضغط </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> مسامير الفولاذ المقاوم للصدأ لتأمين ساترة خلايا مستنبتة على المكبس </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الشحوم واجهات بين الخلية وغرفة شريط Kolsky </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> اللوازم العامة البيولوجيا الجزيئية لتقييم استجابة الخلية لالضغط (مثبت، الأجسام المضادة، صبغة الفلورسنت، والمستلزمات، PCR، الخ.) </li></ul>

impulsive pressurization of neuronal cells for traumatic brain injury study

وقد وضعت رواية الضغط الخلية التسرع التجربة باستخدام جهاز شريط Kolsky للتحقيق الانفجار الناجم عن إصابات في الدماغ (المصرف التجاري العراقي). نبين في هذه المقالة الفيديو كيفية تطبيق الانفجار TBI ذات الصلة التسرع الضغط على الخلايا العصبية في المختبر. ويتحقق ذلك عن طريق استخدام جيدا للرقابة نبض الضغط إنشاؤها بواسطة جهاز شريط Kolsky المتخصصة، مع التاريخ الكامل الضغط داخل الخلية غرفة الضغط المسجلة. يتم تفتيشها الخلايا العصبية الضغط مباشرة بعد الضغط، أو المحتضنة إلى مواصلة دراسة الآثار طويلة الأمد للالضغط على التسرع محوار / محور عصبي ثمرة، العصبية التعبير الجيني، موت الخلايا المبرمج، وما إلى ذلك لاحظنا أن الضغط التسرع في حوالي 2 ميجا باسكال يدفع متميزة النسبية فقدان محوار إلى خلايا unpressurized. أسلوبنا يوفر طريقة جديدة للتحقيق في الآليات الجزيئية / الخلوية من الانفجار TBI، عبر الضغط من التسرع في خلايا الدماغ التي تسيطر عليها بشكل جيد في العلاقات العامةessure حجم ومدة.

Watch this Scientific Journal Video about Impulsive Pressurization of Neuronal Cells for Traumatic Brain Injury Study at JoVE.com

Impulsive Pressurization of Neuronal Cells for Traumatic Brain Injury Study

وقد وضعت رواية الضغط الخلية التسرع التجربة باستخدام جهاز شريط Kolsky للتحقيق في الآليات الجزيئية / الخلوية من الانفجار الناجم إصابات في الدماغ.

التسرع الضغط من الخلايا العصبية في الدماغ الرضية لدراسة الإصابات

A novel impulsive cell pressurization experiment has been developed using a Kolsky bar device to investigate blast-induced traumatic brain injury (TBI). ...

impulsive-pressurization-neuronal-cells-for-traumatic-brain-injury

Research

JoVE Journal

Bioengineering

10.1K Views.  University of Nebraska-Lincoln. وقد وضعت رواية الضغط الخلية التسرع التجربة باستخدام جهاز شريط Kolsky للتحقيق في الآليات الجزيئية / الخلوية من الانفجار الناجم إصابات في الدماغ.

Video: Impulsive Pressurization of Neuronal Cells for Traumatic Brain Injury Study

Micropatterned Surfaces to Study Hyaluronic Acid Interactions with Cancer Cells

Cancer invasion and progression involves a motile cell phenotype, which is under complex regulation by growth factors/cytokines and extracellular matrix (ECM) components within the tumor microenvironment. Hyaluronic acid (HA) is one stromal ECM component that is known to facilitate tumor progression by enhancing invasion, growth, and angiogenesis1. Interaction of HA with its cell surface receptor CD44 induces signaling events that promote tumor cell growth, survival, and migration, thereby increasing metastatic spread2-3. HA is an anionic, nonsulfated glycosaminoglycan composed of repeating units of D-glucuronic acid and D-N-acetylglucosamine. Due to the presence of carboxyl and hydroxyl groups on repeating disaccharide units, native HA is largely hydrophilic and amenable to chemical modifications that introduce sulfate groups for photoreative immobilization 4-5. Previous studies involving the immobilizations of HA onto surfaces utilize the bioresistant behavior of HA and its sulfated derivative to control cell adhesion onto surfaces6-7. In these studies cell adhesion preferentially occurs on non-HA patterned regions.
To analyze cellular interactions with exogenous HA, we have developed patterned functionalized surfaces that enable a controllable study and high-resolution visualization of cancer cell interactions with HA. We utilized microcontact printing (uCP) to define discrete patterned regions of HA on glass surfaces. A "tethering" approach that applies carbodiimide linking chemistry to immobilize HA was used 8. Glass surfaces were microcontact printed with an aminosilane and reacted with a HA solution of optimized ratios of EDC and NHS to enable HA immobilization in patterned arrays. Incorporating carbodiimide chemistry with mCP enabled the immobilization of HA to defined regions, creating surfaces suitable for in vitro applications. Both colon cancer cells and breast cancer cells implicitly interacted with the HA micropatterned surfaces. Cancer cell adhesion occurred within 24 hours with proliferation by 48 hours. Using HA micropatterned surfaces, we demonstrated that cancer cell adhesion occurs through the HA receptor CD44. Furthermore, HA patterned surfaces were compatible with scanning electron microscopy (SEM) and allowed high resolution imaging of cancer cell adhesive protrusions and spreading on HA patterns to analyze cancer cell motility on exogenous HA.

A novel approach that allows the high-resolution analysis of cancer cell interactions with exogenous hyaluronic acid (HA) is described. Patterned surfaces are fabricated by combining carbodiimide chemistry and microcontact printing.

أسطح Micropatterned لدراسة التفاعلات حمض الهيالورونيك مع خلايا السرطان

Cancer invasion and progression involves a motile cell phenotype, which is under complex regulation by growth factors/cytokines and extracellular matrix ...

Transplantation of Induced Pluripotent Stem Cell-derived Mesoangioblast-like Myogenic Progenitors in Mouse Models of Muscle Regeneration

Patient-derived iPSCs could be an invaluable source of cells for future autologous cell therapy protocols. iPSC-derived myogenic stem/progenitor cells similar to pericyte-derived mesoangioblasts (iPSC-derived mesoangioblast-like stem/progenitor cells: IDEMs) can be established from iPSCs generated from patients affected by different forms of muscular dystrophy. Patient-specific IDEMs can be genetically corrected with different strategies (e.g. lentiviral vectors, human artificial chromosomes) and enhanced in their myogenic differentiation potential upon overexpression of the myogenesis regulator MyoD. This myogenic potential is then assessed in vitro with specific differentiation assays and analyzed by immunofluorescence. The regenerative potential of IDEMs is further evaluated in vivo, upon intramuscular and intra-arterial transplantation in two representative mouse models displaying acute and chronic muscle regeneration. The contribution of IDEMs to the host skeletal muscle is then confirmed by different functional tests in transplanted mice. In particular, the amelioration of the motor capacity of the animals is studied with treadmill tests. Cell engraftment and differentiation are then assessed by a number of histological and immunofluorescence assays on transplanted muscles. Overall, this paper describes the assays and tools currently utilized to evaluate the differentiation capacity of IDEMs, focusing on the transplantation methods and subsequent outcome measures to analyze the efficacy of cell transplantation.

Induced pluripotent stem cell (iPSC)-derived myogenic progenitors are promising candidates for cell therapy strategies to treat muscular dystrophies. This protocol describes transplantation and functional measurements required to evaluate the engraftment and differentiation of iPSC-derived mesoangioblasts (a type of muscle progenitors) in mouse models of acute and chronic muscle regeneration.

زرع المستحثة متعددة القدرات الخلايا الجذعية المشتقة من Mesoangioblast مثل السلف الميوجينيك في نماذج الماوس من تجديد العضلات

Patient-derived iPSCs could be an invaluable source of cells for future autologous cell therapy protocols. iPSC-derived myogenic stem/progenitor cells ...

A Novel Three-dimensional Flow Chamber Device to Study Chemokine-directed Extravasation of Cells Circulating under Physiological Flow Conditions

Extravasation of circulating cells from the bloodstream plays a central role in many physiological and pathophysiological processes, including stem cell homing and tumor metastasis. The three-dimensional flow chamber device (hereafter the 3D device) is a novel in vitro technology that recreates physiological shear stress and allows each step of the cell extravasation cascade to be quantified. The 3D device consists of an upper compartment in which the cells of interest circulate under shear stress, and a lower compartment of static wells that contain the chemoattractants of interest. The two compartments are separated by porous inserts coated with a monolayer of endothelial cells (EC). An optional second insert with microenvironmental cells of interest can be placed immediately beneath the EC layer. A gas exchange unit allows the optimal CO2 tension to be maintained and provides an access point to add or withdraw cells or compounds during the experiment. The test cells circulate in the upper compartment at the desired shear stress (flow rate) controlled by a peristaltic pump. At the end of the experiment, the circulating and migrated cells are collected for further analyses. The 3D device can be used to examine cell rolling on and adhesion to EC under shear stress, transmigration in response to chemokine gradients, resistance to shear stress, cluster formation, and cell survival. In addition, the optional second insert allows the effects of crosstalk between EC and microenvironmental cells to be examined. The translational applications of the 3D device include testing of drug candidates that target cell migration and predicting the in vivo behavior of cells after intravenous injection. Thus, the novel 3D device is a versatile and inexpensive tool to study the molecular mechanisms that mediate cellular extravasation.

The three-dimensional flow chamber device is a novel in vitro technology for the quantitative and step-wise evaluation of the extravasation cascade of cells circulating under conditions of physiological shear stress. The device therefore fills a critical need for basic, preclinical, and clinical studies of cell migration.

رواية ثلاثي الأبعاد التدفق جهاز الدائرة لدراسة Chemokine الموجه التسرب من خلايا اعارة تحت ظروف تدفق الفسيولوجي

Extravasation of circulating cells from the bloodstream plays a central role in many physiological and pathophysiological processes, including stem cell ...

Using Microfluidics Chips for Live Imaging and Study of Injury Responses in Drosophila Larvae

Live imaging is an important technique for studying cell biological processes, however this can be challenging in live animals. The translucent cuticle of the Drosophila larva makes it an attractive model organism for live imaging studies. However, an important challenge for live imaging techniques is to noninvasively immobilize and position an animal on the microscope. This protocol presents a simple and easy to use method for immobilizing and imaging Drosophila larvae on a polydimethylsiloxane (PDMS) microfluidic device, which we call the 'larva chip'. The larva chip is comprised of a snug-fitting PDMS microchamber that is attached to a thin glass coverslip, which, upon application of a vacuum via a syringe, immobilizes the animal and brings ventral structures such as the nerve cord, segmental nerves, and body wall muscles, within close proximity to the coverslip. This allows for high-resolution imaging, and importantly, avoids the use of anesthetics and chemicals, which facilitates the study of a broad range of physiological processes. Since larvae recover easily from the immobilization, they can be readily subjected to multiple imaging sessions. This allows for longitudinal studies over time courses ranging from hours to days. This protocol describes step-by-step how to prepare the chip and how to utilize the chip for live imaging of neuronal events in 3rd instar larvae. These events include the rapid transport of organelles in axons, calcium responses to injury, and time-lapse studies of the trafficking of photo-convertible proteins over long distances and time scales. Another application of the chip is to study regenerative and degenerative responses to axonal injury, so the second part of this protocol describes a new and simple procedure for injuring axons within peripheral nerves by a segmental nerve crush.

Using Microfluidics Chips for Live Imaging and Study of Injury Responses in Drosophila Larvae

Drosophila larvae are an attractive model system for live imaging due to their translucent cuticle and powerful genetics. This protocol describes how to utilize a single-layer PDMS device, called the &#39;larva chip&#39; for live imaging of cellular processes within neurons of 3rd instar Drosophila larvae.

باستخدام رقائق الموائع الدقيقة للتصوير لايف ودراسة الردود الإصابات في<em&gt; ذبابة الفاكهة</em&gt; يرقات

Live imaging is an important technique for studying cell biological processes, however this can be challenging in live animals. The translucent cuticle of ...

Luminescence Resonance Energy Transfer to Study Conformational Changes in Membrane Proteins Expressed in Mammalian Cells

Luminescence Resonance Energy Transfer, or LRET, is a powerful technique used to measure distances between two sites in proteins within the distance range of 10-100 &#197;. By measuring the distances under various ligated conditions, conformational changes of the protein can be easily assessed. With LRET, a lanthanide, most often chelated terbium, is used as the donor fluorophore, affording advantages such as a longer donor-only emission lifetime, the flexibility to use multiple acceptor fluorophores, and the opportunity to detect sensitized acceptor emission as an easy way to measure energy transfer without the risk of also detecting donor-only signal. Here, we describe a method to use LRET on membrane proteins expressed and assayed on the surface of intact mammalian cells. We introduce a protease cleavage site between the LRET fluorophore pair. After obtaining the original LRET signal, cleavage at that site removes the specific LRET signal from the protein of interest allowing us to quantitatively subtract the background signal that remains after cleavage. This method allows for more physiologically relevant measurements to be made without the need for purification of protein.

We describe here an improved Luminescence Resonance Energy Transfer (LRET) method where we introduce a protease cleavage site between the donor and acceptor fluorophore sites. This modification allows us to obtain specific LRET signals arising from membrane proteins of interest, allowing for the study of membrane proteins without protein purification.

نقل التلألؤ الرنين الطاقة لدراسة التغييرات بتكوين جزئي في غشاء البروتينات أعرب في خلايا الثدييات

Luminescence Resonance Energy Transfer, or LRET, is a powerful technique used to measure distances between two sites in proteins within the distance range ...

Training Persons with Spinal Cord Injury to Ambulate Using a Powered Exoskeleton

Powered exoskeletons have become available for overground ambulation in persons with paralyses due to spinal cord injury (SCI) who have intact upper extremity function and are able to maintain upright balance using forearm crutches. To ambulate in an exoskeleton, the user must acquire the ability to maintain balance while standing, sitting and appropriate weight shifting with each step. This can be a challenging task for those with deficits in sensation and proprioception in their lower extremities. This manuscript describes screening criteria and a training program developed at the James J. Peters VA Medical Center, Bronx, NY to teach users the skills needed to utilize these devices in institutional, home or community environments. Before training can begin, potential users are screened for appropriate range of motion of the hip, knee and ankle joints. Persons with SCI are at an increased risk of sustaining lower extremity fractures, even with minimal strain or trauma, therefore a bone mineral density assessment is performed to reduce the risk of fracture. Also, as part of screening, a physical examination is performed in order to identify additional health-related contraindications. 
Once the person has successfully passed all screening requirements, they are cleared to begin the training program. The device is properly adjusted to fit the user. A series of static and dynamic balance tasks are taught and performed by the user before learning to walk. The person is taught to ambulate in various environments ranging from indoor level surfaces to outdoors over uneven or changing surfaces. Once skilled enough to be a candidate for home use with the exoskeleton, the user is then required to designate a companion-walker who will train alongside them. Together, the pair must demonstrate the ability to perform various advanced tasks in order to be permitted to use the exoskeleton in their home/community environment.

Training a person with paralysis to ambulate using a powered exoskeleton may present challenges. The goals are to present the candidate selection criteria and the training procedures for exoskeletal-assisted walking and other mobility skills that can be progressed as the participant's skill level improves.

تدريب الأشخاص ذوي إصابة الحبل الشوكي لAmbulate باستخدام الهيكل الخارجي بالطاقة

Powered exoskeletons have become available for overground ambulation in persons with paralyses due to spinal cord injury (SCI) who have intact upper ...

Three-dimensional Tissue Engineered Aligned Astrocyte Networks to Recapitulate Developmental Mechanisms and Facilitate Nervous System Regeneration

Neurotrauma and neurodegenerative disease often result in lasting neurological deficits due to the limited capacity of the central nervous system (CNS) to replace lost neurons and regenerate axonal pathways. However, during nervous system development, neuronal migration and axonal extension often occur along pathways formed by other cells, referred to as &#34;living scaffolds&#34;. Seeking to emulate these mechanisms and to design a strategy that circumvents the inhibitory environment of the CNS, this manuscript presents a protocol to fabricate tissue engineered astrocyte-based &#34;living scaffolds&#34;. To create these constructs, we employed a novel biomaterial encasement scheme to induce astrocytes to self-assemble into dense three-dimensional bundles of bipolar longitudinally-aligned somata and processes. First, hollow hydrogel micro-columns were assembled, and the inner lumen was coated with collagen extracellular-matrix. Dissociated cerebral cortical astrocytes were then delivered into the lumen of the cylindrical micro-column and, at a critical inner diameter of &#60;350 &#181;m, spontaneously self-aligned and contracted to produce long fiber-like cables consisting of dense bundles of astrocyte processes and collagen fibrils measuring &#60;150 &#181;m in diameter yet extending several cm in length. These engineered living scaffolds exhibited &#62;97% cell viability and were virtually exclusively comprised of astrocytes expressing a combination of the intermediate filament proteins glial-fibrillary acidic protein (GFAP), vimentin, and nestin. These aligned astrocyte networks were found to provide a permissive substrate for neuronal attachment and aligned neurite extension. Moreover, these constructs maintain integrity and alignment when extracted from the hydrogel encasement, making them suitable for CNS implantation. These preformed constructs structurally emulate key cytoarchitectural elements of naturally occurring glial-based &#34;living scaffolds&#34; in vivo. As such, these engineered living scaffolds may serve as test-beds to study neurodevelopmental mechanisms in vitro or facilitate neuroregeneration by directing neuronal migration and/or axonal pathfinding following CNS degeneration in vivo.

We showcase the development of self-assembled, three-dimensional bundles of longitudinally aligned astrocytic somata and processes within a novel biomaterial encasement. These engineered &#34;living scaffolds&#34;, exhibiting micron-scale diameter yet extending centimeters in length, may serve as test-beds to study neurodevelopmental mechanisms or facilitate neuroregeneration by directing neuronal migration and/or axonal pathfinding.

ثلاثي الأبعاد الأنسجة المهندسة الانحياز شبكات Astrocyte الخص الآليات الإنمائية وتيسير التجدد العصبي

Neurotrauma and neurodegenerative disease often result in lasting neurological deficits due to the limited capacity of the central nervous system (CNS) to ...

Targeting Neuronal Fiber Tracts for Deep Brain Stimulation Therapy Using Interactive, Patient-Specific Models

Deep brain stimulation (DBS), which involves insertion of an electrode to deliver stimulation to a localized brain region, is an established therapy for movement disorders and is being applied to a growing number of disorders. Computational modeling has been successfully used to predict the clinical effects of DBS; however, there is a need for novel modeling techniques to keep pace with the growing complexity of DBS devices. These models also need to generate predictions quickly and accurately. The goal of this project is to develop an image processing pipeline to incorporate structural magnetic resonance imaging (MRI) and diffusion weighted imaging (DWI) into an interactive, patient specific model to simulate the effects of DBS. A virtual DBS lead can be placed inside of the patient model, along with active contacts and stimulation settings, where changes in lead position or orientation generate a new finite element mesh and solution of the bioelectric field problem in near real-time, a timespan of approximately 10 seconds. This system also enables the simulation of multiple leads in close proximity to allow for current steering by varying anodes and cathodes on different leads. The techniques presented in this paper reduce the burden of generating and using computational models while providing meaningful feedback about the effects of electrode position, electrode design, and stimulation configurations to researchers or clinicians who may not be modeling experts.

The goal of this project is to develop an interactive, patient-specific modeling pipeline to simulate the effects of deep brain stimulation in near real-time and provide meaningful feedback as to how these devices influence neural activity in the brain.

استهداف مساحات الألياف العصبية للعلاج تحفيز الدماغ العميق باستخدام نماذج تفاعلية، والخاصة بالمريض

Deep brain stimulation (DBS), which involves insertion of an electrode to deliver stimulation to a localized brain region, is an established therapy for ...

Hyaluronic-Acid Based Hydrogels for 3-Dimensional Culture of Patient-Derived Glioblastoma Cells

Glioblastoma (GBM) is the most common, yet most lethal, central nervous system cancer. In recent years, many studies have focused on how the extracellular matrix (ECM) of the unique brain environment, such as hyaluronic acid (HA), facilitates GBM progression and invasion. However, most in vitro culture models include GBM cells outside of the context of an ECM. Murine xenografts of GBM cells are used commonly as well. However, in vivo models make it difficult to isolate the contributions of individual features of the complex tumor microenvironment to tumor behavior. Here, we describe an HA hydrogel-based, three-dimensional (3D) culture platform that allows researchers to independently alter HA concentration and stiffness. High molecular weight HA and polyethylene glycol (PEG) comprise hydrogels, which are crosslinked via Michael-type addition in the presence of live cells. 3D hydrogel cultures of patient-derived GBM cells exhibit viability and proliferation rates as good as, or better than, when cultured as standard gliomaspheres. The hydrogel system also enables incorporation of ECM-mimetic peptides to isolate effects of specific cell-ECM interactions. Hydrogels are optically transparent so that live cells can be imaged in 3D culture. Finally, HA hydrogel cultures are compatible with standard techniques for molecular and cellular analyses, including PCR, Western blotting and cryosectioning followed by immunofluorescence staining.

Here, we present a protocol for three-dimensional culture of patient-derived glioblastoma cells within orthogonally tunable biomaterials designed to mimic the brain matrix. This approach provides an in vitro, experimental platform that maintains many characteristics of in vivo glioblastoma cells typically lost in culture.

حمض الهيالورونيك أساس الهلاميات المائية للثقافة 3-الأبعاد من الخلايا جليوبلاستوما المستمدة من المريض

Glioblastoma (GBM) is the most common, yet most lethal, central nervous system cancer. In recent years, many studies have focused on how the extracellular ...

Mouse Model of Pressure Ulcers After Spinal Cord Injury

Pressure ulcers (PUs) are common debilitating complications of traumatic spinal cord injury (SCI) and tend to occur in soft tissues around bony prominences. There is, however, little known about the impact of SCI on skin wound healing in the context of animal models in controlled experimental settings. In this study, a simple, non-invasive, reproducible and clinically relevant mouse model of PUs in the context of complete SCI is presented. Adult male mice (Balb/c, 10 weeks old) were shaved and depilated. Post-depilation (24 h), mice were subjected to laminectomy followed by complete spinal cord transection (T9-T10 vertebrae). Immediately after, a skin fold on the back of the mice was lifted and sandwiched between two magnetic discs held in place for next 12 h, thus creating an ischemic area that developed into a PU over the following days. The wounded areas demonstrated tissue edema and epidermal disappearance by day 3 post-magnet application. PUs spontaneously developed and healed. Healing was, however, slower in the SCI mice compared to control non-SCI mice when the wound was created below the level of SCI. Conversely, no difference in healing was seen between SCI and control non-SCI mice when the wound was created above the level of SCI. This model is a potentially useful tool to study the dynamics of skin PU development and healing after SCI, as well as to test therapeutic approaches that may help heal such wounds.

Here, we describe a simple method to induce clinically relevant skin pressure ulcers (PUs) in a mouse model of spinal cord injury (SCI). This model can be used in pre-clinical studies to screen for different therapeutics for healing PUs in SCI patients.