فإن الكتاب أود أن أشكر الدكتور تشارلز Keese، الدكتور كريستيان Renken، كريستيان Dehnert (التطبيقية الفيزياء الحيوية وشركة)، والدكتور أولف Radler (ibidi شركة محدودة) لنصائحهم، ومساعدة ومناقشات مثمرة خلال إعداد هذه المخطوطة. مزيد نود أن نشكر يان فان بيزو لدعمه فنية ممتازة.

<ol>
	<li>Giaever, I., Keese, C. 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+morphological+biosensor+for+mammalian+cells.">A morphological biosensor for mammalian cells.</a> Nature. 366 (6455), 591-592 (1993).</li><li>Giaever, I., Keese, C. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Micromotion+of+mammalian+cells+measured+electrically.">Micromotion of mammalian cells measured electrically.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 88 (17), 7896-7900 (1991).</li><li>Lo, C. M., Keese, C. R., Giaever, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cell-substrate+contact:+another+factor+may+influence+transepithelial+electrical+resistance+of+cell+layers+cultured+on+permeable+filters.">Cell-substrate contact: another factor may influence transepithelial electrical resistance of cell layers cultured on permeable filters.</a> Exp. Cell Res. 250 (2), 576-580 (1999).</li><li>Wegener, J., Sieber, M., Galla, 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=Impedance+analysis+of+epithelial+and+endothelial+cell+monolayers+cultured+on+gold+surfaces.">Impedance analysis of epithelial and endothelial cell monolayers cultured on gold surfaces.</a> J. Biochem. Biophys. Methods. 32 (3), 151-170 (1996).</li><li>P&#228;nke, O., Balkenhohl, T., Kafka, J., Sch&#228;fer, D., Lisdat, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Impedance+spectroscopy+and+biosensing.">Impedance spectroscopy and biosensing.</a> Adv. Biochem. Eng. Biotechnol. 109 (11/2007), 195-237 (2008).</li><li>Wegener, J., Zink, S., R&#246;sen, P., Galla, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Use+of+electrochemical+impedance+measurements+to+monitor+beta-adrenergic+stimulation+of+bovine+aortic+endothelial+cells.">Use of electrochemical impedance measurements to monitor beta-adrenergic stimulation of bovine aortic endothelial cells.</a> Pflugers Arch. 437 (6), 925-934 (1999).</li><li>Eker, B., Meissner, R., Bertsch, A., Mehta, K., Renaud, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Label-free+recognition+of+drug+resistance+via+impedimetric+screening+of+breast+cancer+cells.">Label-free recognition of drug resistance via impedimetric screening of breast cancer cells.</a> PloS ONE. 8 (3), (2013).</li><li>Nacke, T., Anhalt, M., Frense, D., Beckmann, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Anwendungsm&#246;glichkeiten+der+Impedanzspektroskopie+in+der+Biotechnologie+(Application+of+the+Impedance+Spectroscopy+in+the+Biotechnology).">Anwendungsm&#246;glichkeiten der Impedanzspektroskopie in der Biotechnologie (Application of the Impedance Spectroscopy in the Biotechnology).</a> Technisches Messen. 69 (1/2002), 12-18 (2002).</li><li>DePaola, , et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrical+impedance+of+cultured+endothelium+under+fluid+flow.">Electrical impedance of cultured endothelium under fluid flow.</a> Ann. Biomed. Eng. 29 (8), 648-656 (2001).</li><li>Pietrosimone, K. M., Yin, X., Knecht, D. A., Lynes, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measurement+of+Cellular+Chemotaxis+with+ECIS/Taxis.">Measurement of Cellular Chemotaxis with ECIS/Taxis.</a> J. Vis. Exp. (62), (2012).</li><li>Wegener, J., Keese, C. R., Giaever, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electric+cell-substrate+impedance+sensing+(ECIS)+as+a+noninvasive+means+to+monitor+the+kinetics+of+cell+spreading+to+artificial+surfaces.">Electric cell-substrate impedance sensing (ECIS) as a noninvasive means to monitor the kinetics of cell spreading to artificial surfaces.</a> Exp. Cell Res. 259 (1), 158-166 (2000).</li><li>Lo, C. M., Keese, C. R., Giaever, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Impedance+analysis+of+MDCK+cells+measured+by+electric+cell-substrate+impedance+sensing.">Impedance analysis of MDCK cells measured by electric cell-substrate impedance sensing.</a> Biophys. J. 69 (6), 2800-2807 (1995).</li><li>Lo, C. M., Keese, C. R., Giaever, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Monitoring+motion+of+confluent+cells+in+tissue+culture.">Monitoring motion of confluent cells in tissue culture.</a> Exp. Cell Res. 204 (1), 102-109 (1993).</li><li>Opp, D., Wafula, B., Lim, J., Huang, E., Lo, J. C., Lo, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Use+of+electric+cell-substrate+impedance+sensing+to+assess+in+vitro+cytotoxicity.">Use of electric cell-substrate impedance sensing to assess in vitro cytotoxicity.</a> Biosens. Bioelectron. 24 (8), 2625-2629 (2009).</li><li>Szulcek, R., Beckers, C. M. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Localized+RhoA+GTPase+activity+regulates+dynamics+of+endothelial+monolayer+integrity.">Localized RhoA GTPase activity regulates dynamics of endothelial monolayer integrity.</a> Cardiovasc. Res. 99 (3), 471-482 (2013).</li><li>Liang, C. -. C., Park, A. Y., Guan, J. -. L. <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+scratch+assay:+a+convenient+and+inexpensive+method+for+analysis+of+cell+migration+in+vitro.">In vitro scratch assay: a convenient and inexpensive method for analysis of cell migration in vitro.</a> Nat. Protoc. 2 (2), 329-333 (2007).</li><li>Keese, C. R., Wegener, J., Walker, S. R., Giaever, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrical+wound-healing+assay+for+cells+in+vitro.">Electrical wound-healing assay for cells in vitro.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 101 (6), 1554-1559 (2004).</li><li>Krishnan, R., Klumpers, D. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Substrate+stiffening+promotes+endothelial+monolayer+disruption+through+enhanced+physical+forces.">Substrate stiffening promotes endothelial monolayer disruption through enhanced physical forces.</a> Am. J. Physiol., Cell Physiol. 300 (1), 146-154 (2011).</li><li>Van Nieuw Amerongen, P. G., van Delft, S., Ma Vermeer, M., Collard, J. G., van Hinsbergh, V. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Activation+of+RhoA+by+thrombin+in+endothelial+hyperpermeability:+role+of+Rho+kinase+and+protein+tyrosine+kinases.">Activation of RhoA by thrombin in endothelial hyperpermeability: role of Rho kinase and protein tyrosine kinases.</a> Circ. Res. 87 (4), 335-340 (2000).</li><li>Aman, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effective+treatment+of+edema+and+endothelial+barrier+dysfunction+with+imatinib.">Effective treatment of edema and endothelial barrier dysfunction with imatinib.</a> Circulation. 126 (23), 2728-2738 (2012).</li></ol>

تغطية التطبيقية الفيزياء الحيوية شركة الرسوم النفاذ المفتوح، في حين بقيت هيكل ومحتوى المادة المسؤولية الكاملة للمؤلفين.

ECIS هو أداة ممتازة لفحص خصائص الخلية والسلوك وكذلك لتقدير آثار المواد المعروفة وغير المعروفة. وبالتالي تقام الخلايا تحت الظروف القياسية الثقافة، مقاومة يمكن أن تراقب باستمرار مع القرار الزماني عالية وربطها الإشارات الضوئية. بهذه الطريقة نقطة الوقت الأمثل للتلاعب خلية يمكن اختيار على أساس الوضع الخلية المورفولوجية والوظيفية. للأسف، هذا القرار يأتي مع قياس عالية الثمن الذي تغييرات طفيفة في درجة الحرارة، ودرجة الحموضة أو التحفيز الميكانيكي للخلايا (تغيير المتوسطة) سوف تؤثر على إشارة مقاومة الفور. تطبيق القياس الحالي صغيرة لخلايا يجعل قياس ECIS موسع، غير تدميري، وخالية من التسمية، ولكن نتيجة لذلك فقط خصائص bioelectrical السلبي يمكن قياسها (أي إمكانات العمل). ومن السمات الرئيسية هي أن عددا من المعلمات يمكن أن يكون دير<html> IVED من قياس واحد، والجمع بين المعلومات من عدة فحوصات الكلاسيكية، مثل النفاذية أو المقايسات التئام الجروح. هنا جانب معين للاهتمام هو أن البيانات غرار رياضيا يمكن استخدامها لاستكشاف التغيرات في المقاومة والسعة وإحالتهم إلى الهياكل الخلوية متميزة (مثل خلايا الأسماء أو غشاء الخلية). المهم هو أن نلاحظ أن مقاومة الطيفي يوفر دائما إشارة متوسط ​​من جميع الخلايا على القطب الاستشعار عن بعد، والتي لا تسمح للدراسات على الخلايا واحد وأيضا نموذج رياضي صالحة فقط في طبقات الخلايا متموجة. ولذا ينبغي أن تعقد الخلايا البطانية في ولاية متكدسة ليوم واحد على الأقل قبل استخدامها للنمذجة لضمان ناضجة الخلايا وخلايا التصاقات هادئة. وبالمثل، ينبغي أن تطبق الجروح الكهربائية فقط إلى طبقات متموجة الخلية متعددة باستخدام نبضات جرح قصيرة مع الترددات العالية، لتحقيق أقصى قدر من الكفاءة وجرح منع الضرر من الأقطاب الكهربائية. jove_content &quot;&gt; للحصول على كمية ممكنة من المعلومات من قياس ECIS، كما هو الحال في كل فحص، العديد من المعلمات مثل الجمع بين مجموعة الركيزة، والطلاء وكثافة البذر لنوع من الخلايا الفردية تحتاج إلى اختبارها والأمثل أمام التجربة. وجود قيود كبيرة من ECIS هو أن القياس لا تقدم معلومات مباشرة على المستوى الجزيئي. وبالتالي قياسات ECIS وعادة ما تكون أكبر قدر من المعلومات في بداية سلسلة التجريبية للمساعدة في ربط مشكلة علمية مع الهياكل الخلوية أو خصائص وتوفير مدخلات هامة لتوليد فرضية قابلة للاختبار. وبالتالي فإن تصميم وحدات من ECIS يوفر مجموعة واسعة من التطبيقات مع إمكانية مصممة خصيصا المصفوفات. تشير آخر التطورات مجموعة التركيز في المستقبل على إنتاجية عالية مقاومة للعروض تكاثر الخلايا وجرح الكهربائية وتقدم صفائف تدفق خاصة لمحاكاة في الجسم الحي </eم&gt; إجهاد القص مع التشكيلات تدفق مختلفة. مزيد من الأدب يرجى الرجوع أيضا إلى صفحة ويب الفيزياء الحيوية التطبيقية (www.biophysics.com) لتطبيق مذكرات، ندوات وقائمة مفصلة من المطبوعات التي تغطي الطيف ECIS بأكمله.

ΩΩΩHere نقدم الكهربائية الخلوي الركيزة مقاومة الاستشعار، والمعروفة باسم ECIS، وهي طريقة محددة لقياس وتحليل الطيف مقاومة من الخلايا الملتصقة في الثقافة 1. والهدف من هذا البروتوكول هو تقديم دليل المطبقة عموما لاستخدام هذا نوع معين من مقاومة مقرها المقايسات الخلوية وتوفير بروتوكولات لبعض الوظائف الرئيسية من عدد متزايد باستمرار من التطبيقات. سيكون التركيز على دراسة تكاثر الخلايا، وظيفة الحاجز، تقاطعات الخلية، والحركة الخلية. منذ أن تم عرضه ECIS ونموذج المرتبط به لتحويل البيانات مقاومة الطيفي في المعايير ذات الصلة بيولوجيا في شكلها الحالي إلى المجتمع العلمي من خلال Giaever وKeese في عام 1991 2، وغالبا ما يشار إليها باسم نظام لقياس طير (العابرة الظهارة المقاومة الكهربائية)، وهي ليست دقيقة. الخلافات الهامشية يبدو في البداية، ولكنمهمة لتفسير البيانات. لقياسات طير الكلاسيكية، وتزرع الخلايا على مرشحات قابلة للاختراق لتوصيف آليات النقل paracellular، التي يسيطر عليها منعطفات ضيقة الظهارية أو الملتصقة البطانية تقاطعات 3. عادة، يتم استخدام قطبين وضعه فوق وتحت التصفية لتطبيق تيار مباشر (DC) تدفق أكثر من طبقة الخلايا وقطبين أخرى لقياس انخفاض الجهد الناتج 4. يتم حساب المقاومة الكهربائية باستخدام قانون أوم، الذي يسمح لوصف العددية للجودة حاجز الخلية. ECIS يتبع هذا المبدأ الأساسي، ويمتد ذلك. في نظام ECIS، وتزرع الخلايا على معارضته، أقطاب الذهب الدائرية التي هي جزء لا يتجزأ في الجزء السفلي من الأطباق خلية ثقافة خاصة. عدد من الأقطاب الكهربائية في الثقافة هو أيضا متغير، يعتمد على تطبيق والأقطاب ويبلغ قطرها 250 ميكرون مستوى، وفي بعض الحالات أكبر عداد كهربائييستخدم لاستكمال الدائرة. يستخدم ECIS على التيار المتردد المستمر (AC) من 1 أمبير مع تردد معين بدلا من التيار المباشر. يتم حساب مقاومة من التغييرات المقابلة في الجهد (في السيارات) بين الأقطاب. ECIS توفر إمكانية لقياس مقاومة على مجموعة من الترددات لدراسة الخصائص الخلوية تعتمد تردد، والتي لديها العديد من المزايا أكثر من طير وسيتم شرحها بالتفصيل في هذا المقال. الأولى، وقياس مقاومة معقدة تسمح فصل مقاومة الشاملة في مقاومة الجدار الخلوي والسعة الخلية. بالإضافة إلى ذلك، من خلال اتخاذ البيانات على ترددات متعددة وتطبيق نموذج رياضي، يمكن للمرء أن يفرق بين مقاومة صلي (ضيق من الاتصالات خلية خلية) ومقاومة الناجمة عن التفاعلات الخلية الركيزة (المسافة من غشاء الخلية القاعدية للمصفوفة الكامنة)، وكذلك مساهمة السعة غشاء الخلية. الثانية، تكاثر الخلايا وحركية يمكن تقييم، لأن الخليةو هي في اتصال مباشر مع الأقطاب. الثالث، والركيزة أقطاب هي رقيقة بما فيه الكفاية للسماح لحقل مشرق وعلى النقيض من المرحلة المجهري. أساس القياسات مقاومة: مقاومة ومعقدة أساس لقياس المعاوقة الكهربائية من الكائنات البيولوجية (مثل الخلايا) هو قانون أوم، وهو الكهربائية التقنية المبدأ الأساسي، الذي يصف العلاقة بين المقاومة (R)، التيار (I) والجهد (U) في الدائرة الكهربائية في وقت معينة (ر). المعمول بها في العاصمة الدائرة: R (ر) = U (ر) / I (ر) عند العمل في نظام التيار المتردد، التيار والجهد تختلف ليس فقط في السعة، ولكن أيضا في مرحلة من (φ). الآن، ومقاومة لم يعد كافيا لوصف هذه العلاقات. بدلا من ذلك، مقاومة المعقدة (Z) أو في معظم الحالات ضخامة مقاومة (| Z |) تستخدم، التي تحتوي على مقاومة أومية الموصوفة سابقا بالإضافة إلى مفاعلة (X)، والتي أعيدsults من AC تتدفق من خلال المكثفات والمحاثات قيادة مرحلة التحول بين الجهد والتيار 5. المعمول بها في الدائرة AC: | Z (و) | = √ (R 2 + X) و (2) φ = وظل الزاويه القوسي (X / R) عند تنفيذ قياسات مقاومة على خلايا سليمة، ويرجع ذلك إلى خصائص الغشاء، والخلايا بمثابة اتصال موازية المقاوم ومكثف. هنا، المقاومة يمثل المعارضة لتدفق الحالية، في حين أن السعة (C) يصف الفصل بين الناقلين الكهربائية في العزل ثنائية الطبقات من غشاء الخلية الذي يسبب الاستقطاب من الخلية. وبذلك يهيمن X من خصائص بالسعة من غشاء الخلية. X (و) ≈ (2 * بي * و * C الخليوي) -1 منذ العاشر هو تردد المعالين، اختلاف وتيرة قياس تمكن من دراسة مختلف الخصائص الوظيفية والهيكلية للخلية. التدابير جهاز ECIS كل من R و X، مما يسمح للحسابمن | Z |، C وφ. قياس طبقات الخلية بأكملها مع مقاومة الطيفي: الدائرة يعادل الكهربائية. كما هو موضح سابقا، عندما يتم إحضارها خلية في مجال كهربائي، لكنه يظهر خصائص المكونات الإلكترونية السلبي. إذا الآن، بدلا من خلية واحدة، يتم التحقيق فيها طبقة الخلية بأكملها نمت على رأس الأقطاب وتستكمل مع خلية ثقافة المتوسط، نموذج بسيط من المقاوم ومكثف يحتاج إلى أن تمتد إلى الشبكة الكهربائية بالكامل. في هذا ما يسمى دائرة ما يعادلها، مقاومة ثقافة المتوسط ​​(ميد R)، وكذلك السعة (C إلكترونيات) والمقاومة (R إلكترونيات) التي تميز التفاعل الكهربائي / بالكهرباء تحتاج إلى النظر فيها 3،6. A، مثلا عامة مبسطة من هذه الدائرة ما يعادلها للحصول على طبقة الخلايا الملتصقة المتزايدة يمكن العثور عليها في الشكل 1. ميزة مثل هذا والرياضيةpproach لوصف النظام البيولوجي هو أن تلك الدوائر يمكن أن يتم تكريره بالمال وبالشهرة أيضا الإعلانية وتعديلها على الأسئلة التجريبية محددة، على سبيل المثال من خلال النظر في مقاومة التي تسببها العضيات الخلوية داخل أو للتمييز تأثيرات خلية خلية (R Junc) والتصاقات خلية الركيزة (R الفرعية) على 7،8 مقاومة الشاملة. مع ذلك الهدف لنمذجة ينبغي أن يكون دائما إلى استخدام أقل عدد من العناصر التي تصف جميع ملامح الطيف مقاومة قياس للسماح الارتباطات ذات مغزى. <img alt="الشكل 1" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51300/51300fig1highres.jpg" width="500" /> الشكل 1. التخطيطي للنظام ECIS وممثل الدائرة المكافئة لطبقة الخلايا المتنامية ملتصقة. أ) عبر قسم من ثقافة ECIS جيدا. الخلايا تنمو على رأس الاستشعار عن بعد ومكافحة الكهربائي وإعادة مغطاة ثقافة المتوسط. يتم توصيل الأقطاب الكهربائية إلى مكبر للصوت للانغلاق ويتم تطبيقها في إشارة AC عبر المقاوم 1 MΩ لإنشاء مصدر تيار مستمر. يمكن إضافة مؤثرات مباشرة إلى مستنبت في أي نقطة في الوقت المناسب. ب) تدابير ECIS مجموع كل المساهمات الفردية للمقاومة. المقاومة من مستنبت (R ميد)، وكذلك مقاومة الناجمة عن واجهة القطب / المنحل بالكهرباء، والذي هو البساطة كما عرضت مجموعة موازية من المقاوم (R إلكترونيات) ومكثف (C إلكترونيات)، وكذلك الخصائص الكهربائية من غشاء الخلية، التي وصفها اتصال موازية المقاومة (R الخليوي) والسعة (C م)، وكلها تحتاج إلى النظر فيها. R الخلية هو متغير، لأنه يعتمد على نفاذية الخلية نحو الحالي. حلبة يعادل يمكن تمديدها والمكرر بالمال وبالشهرة أيضا الإعلانية. كمثال صلي (R Junc) كماوأضيفت أيضا تحت البطانة كمقاومة (R الفرعية) إلى الحلبة. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51300/51300fig1highres.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.</a> ومعنى مقاومة المعلمات البيولوجية المعلمتين الأكثر مباشرة المستمدة من قياسات مقاومة هي المقاومة والسعة من الخلايا. المقاومة تمثل الجودة وظيفة من الجدار الخلوي وبالتالي يأخذ في الاعتبار المقاومة نحو شبه وتدفق التيار عبر الخلوي. يوفر السعة تدبير التغطية الشاملة القطب. ميزة مميزة من ECIS هو أنه مع مساعدة من الدوائر المكافئة ونمذجة تلك المعايير العالمية تقديم رؤى على العديد من الخصائص أكثر الخلوية، بما في ذلك خلية خلية وخلية الركيزة التصاقات، والتي سيتم مناقشتها لاحقا في هذه المقالة. قبل البدء: conside التجريبيةحصص الإعداد القياس - يتكون من عدة عناصر الإعداد منفصلة: جهاز ECIS مع الالكترونيات القياس؛ PC للحصول على البيانات؛ حامل مجموعة ل8 - 96 أو نظام جيدا؛ صفائف ECIS وثقافة خلية من خيار. يجب وضع حامل مجموعة في حاضنة وتوصيلها إلى الجهاز ECIS خارج الحاضنة. الكمبيوتر يحتاج إلى أن تكون مجهزة مع برنامج ECIS (1.2.123.0 14 فبراير 2013) وتوصيلها إلى الجهاز ECIS. اختيار مجموعة - وهناك مجموعة متنوعة تزايد مستمر صفائف ECIS، والمصممة لتطبيقات متعددة. المصفوفات القياسية هي 8W1E وصفائف 8W10E، والتي تتكون من 8 آبار الثقافة (المشار إليها بواسطة W) تضم 1 أو 10 أقطاب القياس (المشار إليها بواسطة E)، على التوالي. A القطب المضاد كبيرة اكتمال الدائرة، ولكن مقاومة لها لا يكاد يذكر أساسا في القياس الفعلي 6. يمكن لل8 جيدا القياسية حامل مجموعة استضافة اثنين فيrrays، مما أدى إلى عدد 16 بئرا الثقافة. الأقطاب الذهب هي 50 نانومتر سميكة، ويرسم مع فيلم العازلة والتي شنت على إما واضحة بصريا يكسان الركيزة البولي أو لوحة الدوائر المطبوعة (PCB). صفائف PCB هي أكثر قوة وفعالية من حيث التكلفة. الشرائح شفافة تسمح للضوء والمناعي المجهري. ما يجب النظر هو أن مجموعة 1E يعزز التقلبات في إشارة المقاومة التي تسببها الاقتراحات خلية وهناك حاجة لدراسات التئام الجروح. بالإضافة إلى ذلك، واحد أقطاب تسمح ارتباط الإشارات الكهربائية والبصرية. في القطب صفائف متعددة، وبلغ متوسط ​​إشارة على مدى عدة أقطاب، الذي يشمل نظرا لزيادة منطقة القياس المزيد من الخلايا في القياس، ويحد من التحيز البيانات بواسطة التلقيح متفاوتة ونمو الخلايا ويقلل من وضوح للإشارة إلى الخلية بسبب الاقتراحات. وبالتالي، فإن القطب صفائف متعددة هي مفيدة لدراسة تكاثر الخلايا وتشكيل حاجز. قربالمصفوفات القياسية وهناك المصفوفات الخاصة المتاحة لتطبيق إجهاد القص 9، لدراسة الكيميائي 10، الهجرة الخلية، وانتشار وكذلك لوحات 96 جيدا للعروض إنتاجية عالية. على أن تبرم، مجموعة ليتم استخدامها وتعتمد بشدة على مسألة علمية ونوع من الخلايا وينبغي اختيار بعناية واختبارها. تردد القياس - النمذجة من الروبيديوم وألفا (انظر تحليل البيانات) يتطلب قياسات متعددة التردد (MFT). خلاف ذلك يمكن قياس مقاومة على مر الزمن في واحدة نوع من الخلايا تردد معين (SFT)، مع ميزة أنه يمكن جمع البيانات مع القرار الزماني أعلى. تردد القياس الأكثر حساسية لنوع خلية معينة يمكن العثور عليها عن طريق المسح الضوئي التردد. عندما بالتآمر على التوالي مقاومة المقاومة مقابل تردد في رسم بياني وتيرة تسجيل السجل حيث الفرق بين خالية من الخلايا والقطب المغطاة خلية هي أكبر هو التردد حيث منع خلايا تيانه الحالية أكثر فعالية. في حالة الخلايا البطانية (EC) هذا التردد هو في حوالي 4 كيلو هرتز. كثافة البذر - كما هو الحال في كل خلية مقرها كثافة البذر التجربة العادية يعتمد على المشكلة العلمية. عند دراسة التصاق ونشر أو تشكيل حاجز، ينبغي المصنفة الخلايا البطانية مع كثافة عالية من 40،000-60،000 خلية / سم 2 لضمان متموجة، حاجز مستقرة بعد 48 ساعة. إذا كان التركيز التجربة على الانتشار، ينبغي المصنفة الخلايا البطانية ذات الكثافة المنخفضة من حوالي 2،000-10،000 خلية / سم 2.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:1269px;" width="1269">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:255px;">Name of Material/Equipment</td>
			<td style="width:320px;">Company</td>
			<td style="width:247px;">Distributor Europe</td>
			<td style="width:119px;">Catalog Number</td>
			<td style="width:329px;">Comments/Description</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:255px;">ECIS Z&#952;</td>
			<td style="width:320px;">Applied Biophysics Inc., Troy, NY, USA</td>
			<td style="width:247px;">ibidi GmbH, Munich, Germany</td>
			<td>71617</td>
			<td><a href="http://www.biophysics.com/products-ecisz0.php">http://www.biophysics.com/products-ecisz0.php</a></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:255px;">8W1E PCB Electrode Array</td>
			<td style="width:320px;">Applied Biophysics Inc., Troy, NY, USA</td>
			<td style="width:247px;">ibidi GmbH, Munich, Germany</td>
			<td>70004</td>
			<td><a href="http://www.biophysics.com/cultureware.php">http://www.biophysics.com/cultureware.php</a></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:255px;">8W1E Lexan Electrode Array</td>
			<td style="width:320px;">Applied Biophysics Inc., Troy, NY, USA</td>
			<td style="width:247px;">ibidi GmbH, Munich, Germany</td>
			<td>70001</td>
			<td>http://www.biophysics.com/cultureware.php</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:255px;">8W10E PCB Electrode Array</td>
			<td style="width:320px;">Applied Biophysics Inc., Troy, NY, USA</td>
			<td style="width:247px;">ibidi GmbH, Munich, Germany</td>
			<td>70010</td>
			<td>http://www.biophysics.com/cultureware.php</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:255px;">L-Cystein</td>
			<td style="width:320px;">Merck Millipore</td>
			<td style="width:247px;">-</td>
			<td>102838</td>
			<td><a href="http://www.merckmillipore.com/germany/chemicals/l-cystein/MDA_CHEM-102838/p_GLOb.s1L7V8AAAEWL.EfVhTl?WFSimpleSearch_NameOrID=L-cystein&amp;BackButtonText=search+results">http://www.merckmillipore.com/germany/chemicals/l-cystein/MDA_CHEM-102838/p_GLOb.s1L7V8AAAEWL.EfVhTl?WFSimpleSearch_NameOrID=L-cystein&#38;BackButtonText=search+results</a></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:255px;">Gelatin</td>
			<td style="width:320px;">Merck Millipore</td>
			<td style="width:247px;">-</td>
			<td>104070</td>
			<td><a href="http://www.merckmillipore.com/germany/chemicals/gelatine/MDA_CHEM-104070/p_S7Wb.s1LadYAAAEWaOEfVhTl?WFSimpleSearch_NameOrID=gelatine&amp;BackButtonText=search+results">http://www.merckmillipore.com/germany/chemicals/gelatine/MDA_CHEM-104070/p_S7Wb.s1LadYAAAEWaOEfVhTl?WFSimpleSearch_NameOrID=gelatine&#38;BackButtonText=search+results</a></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:255px;">Bovine Thrombin</td>
			<td style="width:320px;">Merck Millipore</td>
			<td style="width:247px;">-</td>
			<td>604980</td>
			<td><a href="http://www.merckmillipore.com/germany/life-science-research/thrombin-bovine-high-activity/EMD_BIO-604980/p__pmb.s1LNsYAAAEWS2IfVhTm?PortalCatalogID=merck4biosciences">http://www.merckmillipore.com/germany/life-science-research/thrombin-bovine-high-activity/EMD_BIO-604980/p__pmb.s1LNsYAAAEWS2IfVhTm?PortalCatalogID=merck4biosciences</a></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:255px;">Albuman (Human Serum Albumin)</td>
			<td style="width:320px;">Sanquin</td>
			<td style="width:247px;">-</td>
			<td></td>
			<td><a href="http://www.sanquin.nl/en/products-services/plasma-products/">http://www.sanquin.nl/en/products-services/plasma-products/</a></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:255px;">Y-27632</td>
			<td style="width:320px;">Tocris Biosciences</td>
			<td style="width:247px;">-</td>
			<td>1254</td>
			<td><a href="http://www.tocris.com/dispprod.php?ItemId=1382#.UbiFNNish8E">http://www.tocris.com/dispprod.php?ItemId=1382#.UbiFNNish8E</a></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:255px;">EGM-2 BulletKit&#160;</td>
			<td style="width:320px;">Lonza</td>
			<td style="width:247px;">-</td>
			<td>CC-3162</td>
			<td><a href="http://www.lonza.com/products-services/bio-research/primary-and-stem-cells/human-cells-and-media/endothelial-cells-and-media/endothelial-cell-growth-media-kits.aspx">http://www.lonza.com/products-services/bio-research/primary-and-stem-cells/human-cells-and-media/endothelial-cells-and-media/endothelial-cell-growth-media-kits.aspx</a></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:255px;">Pen/Strep</td>
			<td style="width:320px;">Lonza</td>
			<td style="width:247px;">-</td>
			<td>17-602E</td>
			<td><a href="http://www.lonza.com/products-services/bio-research/cell-culture-products/reagents/antibiotics-antimycotics/penicillin-streptomycin.aspx">http://www.lonza.com/products-services/bio-research/cell-culture-products/reagents/antibiotics-antimycotics/penicillin-streptomycin.aspx</a></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

electric cell-substrate impedance sensing for the quantification of endothelial proliferation, barrier function, and motility

الكهربائية الخلوي الركيزة مقاومة الاستشعار (ECIS) هو نظام قياس مقاومة في المختبر لتحديد سلوك الخلايا داخل طبقات الخلايا الملتصقة. تحقيقا لهذه الغاية، وتزرع الخلايا في غرف خاصة الثقافة على رأس الخصم أقطاب الذهب دائرية. يتم تطبيق صغيرة بالتناوب تيار مستمر بين الأقطاب والمحتملة عبر يقاس. خصائص العزل من غشاء الخلية إنشاء المقاومة تجاه تدفق التيار الكهربائي مما أدى إلى زيادة الجهد الكهربائي بين الأقطاب. قياس مقاومة الخلوية في هذه الطريقة تسمح للدراسة الآلي للمرفق الخلية، والنمو، مورفولوجيا، وظيفة، والحركة. على الرغم من أن قياس ECIS نفسها هي واضحة وسهلة التعلم، نظرية الأساسية هي معقدة واختيار الإعدادات الصحيحة والتحليل الصحيح وتفسير البيانات ليست واضحة بذاتها. حتى الآن، وبروتوكول واضح واصفا الخطوات الفردية من التجريبيةتصميم لإعداد وتحقيق، وتحليل التجربة غير متوفر. في هذه المقالة مبدأ القياس الأساسية، فضلا عن التطبيقات الممكنة، وتناقش الاعتبارات التجريبية، ومزايا وقيود النظام ECIS. يتم توفير دليل لدراسة مرفق الخلية، ونشر وانتشار؛ الكمي للسلوك الخلية في طبقة متموجة، فيما يتعلق ظيفة الحاجز، حركية الخلية، ونوعية الخلايا خلايا والخلية الركيزة التصاقات؛ النوعي والكمي لالتئام الجروح و الاستجابات الخلوية للمؤثرات فعال في الأوعية. وتناقش نتائج ممثلة على أساس الاوعية الدموية الدقيقة الإنسان (MVEC) والخلايا البطانية الوريد السري الإنسان (HUVEC)، ولكن لا ينطبق على جميع الخلايا المتنامية ملتصقة.

Watch this Scientific Journal Video about Electric Cell-substrate Impedance Sensing for the Quantification of Endothelial Proliferation, Barrier Function, and Motility at JoVE.com

Electric Cell-substrate Impedance Sensing for the Quantification of Endothelial Proliferation, Barrier Function, and Motility

يستعرض هذا البروتوكول الكهربائية الخلوي الركيزة مقاومة الاستشعار، وهي طريقة لتسجيل وتحليل الطيف مقاومة من الخلايا الملتصقة لتقدير حجم مرفق الخلية، والانتشار، حركية، والاستجابات الخلوية للمؤثرات الدوائية والسمية. وأكد الكشف عن نفاذية البطانية وتقييم خلية خلية وخلية الركيزة الاتصالات.

الكهربائية الخلوي الركيزة مقاومة استشعار لتقدير حجم انتشار غشائي، الحاجز وظيفة، والحركة

Electric Cell-substrate Impedance Sensing (ECIS) is an in vitro impedance measuring system to quantify the behavior of cells within adherent cell layers. ...

electric-cell-substrate-impedance-sensing-for-quantification

Research

Education

JoVE Journal

JoVE Core

Electrical Engineering

Physics

Bioengineering

Unit 1

Three-Phase Circuits

Alternating-Current Circuits

SCIENTISTS IN ACTION

56.7K Views.  Institute for Cardiovascular Research, VU University Medical Center.  يستعرض هذا البروتوكول الكهربائية الخلوي الركيزة مقاومة الاستشعار، وهي طريقة لتسجيل وتحليل الطيف مقاومة من الخلايا الملتصقة لتقدير حجم مرفق الخلية، والانتشار، حركية، والاستجابات الخلوية للمؤثرات الدوائية والسمية. وأكد الكشف عن نفاذية ا...

Video: Electric Cell-substrate Impedance Sensing for the Quantification of Endothelial Proliferation, Barrier Function, and Motility

Hollow Microneedle-based Sensor for Multiplexed Transdermal Electrochemical Sensing

The development of a minimally invasive multiplexed monitoring system for rapid analysis of biologically-relevant molecules could offer individuals suffering from chronic medical conditions facile assessment of their immediate physiological state. Furthermore, it could serve as a research tool for analysis of complex, multifactorial medical conditions. In order for such a multianalyte sensor to be realized, it must be minimally invasive, sampling of interstitial fluid must occur without pain or harm to the user, and analysis must be rapid as well as selective.
Initially developed for pain-free drug delivery, microneedles have been used to deliver vaccines and pharmacologic agents (e.g., insulin) through the skin.1-2 Since these devices access the interstitial space, microneedles that are integrated with microelectrodes can be used as transdermal electrochemical sensors. Selective detection of glucose, glutamate, lactate, hydrogen peroxide, and ascorbic acid has been demonstrated using integrated microneedle-electrode devices with carbon fibers, modified carbon pastes, and platinum-coated polymer microneedles serving as transducing elements.3-7,8
This microneedle sensor technology has enabled a novel and sophisticated analytical approach for in situ and simultaneous detection of multiple analytes. Multiplexing offers the possibility of monitoring complex microenvironments, which are otherwise difficult to characterize in a rapid and minimally invasive manner. For example, this technology could be utilized for simultaneous monitoring of extracellular levels of, glucose, lactate and pH,9 which are important metabolic indicators of disease states7,10-14 (e.g., cancer proliferation) and exercise-induced acidosis.15

This article details the construction of a multiplexed microneedle-based sensor. The device is being developed for in situ sampling and electrochemical analysis of multiple analytes in a rapid and selective manner. We envision clinical medicine and biomedical research uses for these microneedle-based sensors.

أجوف Microneedle المستندة إلى الاستشعار عن تعدد في الإرسال الاستشعار الكهروكيميائية عبر الجلد

The development of a minimally invasive multiplexed monitoring system for rapid analysis of biologically-relevant molecules could offer individuals ...

Sensing of Barrier Tissue Disruption with an Organic Electrochemical Transistor

The gastrointestinal tract is an example of barrier tissue that provides a physical barrier against entry of pathogens and toxins, while allowing the passage of necessary ions and molecules. A breach in this barrier can be caused by a reduction in the extracellular calcium concentration. This reduction in calcium concentration causes a conformational change in proteins involved in the sealing of the barrier, leading to an increase of the paracellular flux. To mimic this effect the calcium chelator ethylene glycol-bis(beta-aminoethyl ether)-N,N,N&#39;,N&#39;-tetra acetic acid (EGTA) was used on a monolayer of cells known to be representative of the gastrointestinal tract. Different methods to detect the disruption of the barrier tissue already exist, such as immunofluorescence and&#160;permeability assays. However, these methods are time-consuming and costly and not suited to dynamic or high-throughput measurements. Electronic methods for measuring barrier tissue integrity also exist for measurement of the transepithelial resistance (TER), however these are often costly and complex. The development of rapid, cheap, and sensitive methods is urgently needed as the integrity of barrier tissue is a key parameter in drug discovery and pathogen/toxin diagnostics. The organic electrochemical transistor (OECT) integrated with barrier tissue forming cells has been shown as a new device capable of dynamically monitoring barrier tissue integrity. The device is able to measure minute variations in ionic flux with unprecedented temporal resolution and sensitivity, in real time, as an indicator of barrier tissue integrity. This new method is based on a simple device that can be compatible with high throughput screening applications and fabricated at low cost.

The Organic Electrochemical Transistor is integrated with live cells and used to monitor ion flux across the gastrointestinal epithelial barrier. In this study, an increase in ion flux, related to disruption of tight junctions, induced by the presence of the calcium chelator EGTA (ethylene glycol-bis(beta-aminoethyl ether)-N,N,N',N'-tetra acetic acid), is measured.

الاستشعار من الجدار الأنسجة تعطيل مع الترانزستور العضوي الكهروكيميائية

The gastrointestinal tract is an example of barrier tissue that provides a physical barrier against entry of pathogens and toxins, while allowing the ...

Quantification and Size-profiling of Extracellular Vesicles Using Tunable Resistive Pulse Sensing

Extracellular vesicles (EVs), including &#8216;microvesicles&#8217; and &#8216;exosomes&#8217;, are highly abundant in bodily fluids. Recent years have witnessed a tremendous increase in interest in EVs. EVs have been shown to play important roles in various physiological and pathological processes, including coagulation, immune responses, and cancer. In addition, EVs have potential as therapeutic agents, for instance as drug delivery vehicles or as regenerative medicine. Because of their small size (50 to 1,000 nm) accurate quantification and size profiling of EVs is technically challenging.
This protocol describes how tunable resistive pulse sensing (tRPS) technology, using the qNano system, can be used to determine the concentration and size of EVs. The method, which relies on the detection of EVs upon their transfer through a nano sized pore, is relatively fast, suffices the use of small sample volumes and does not require the purification and concentration of EVs. Next to the regular operation protocol an alternative approach is described using samples spiked with polystyrene beads of known size and concentration. This real-time calibration technique can be used to overcome technical hurdles encountered when measuring EVs directly in biological fluids.

Extracellular vesicles play important roles in physiological and pathological processes, including coagulation, immune responses, and cancer or as potential therapeutic agents in drug delivery or regenerative medicine. This protocol presents methods for the quantification and size characterization of isolated and non-isolated extracellular vesicles in various fluids using tunable resistive pulse sensing.

الكمي والحجم التنميط من خارج الخلية عن طريق الحويصلات الانضباطي مقاوم نبض الاستشعار

Extracellular vesicles (EVs), including &#8216;microvesicles&#8217; and &#8216;exosomes&#8217;, are highly abundant in bodily fluids. Recent years have ...

Using Cell-substrate Impedance and Live Cell Imaging to Measure Real-time Changes in Cellular Adhesion and De-adhesion Induced by Matrix Modification

Cell-matrix adhesion plays a key role in controlling cell morphology and signaling. Stimuli that disrupt cell-matrix adhesion (e.g., myeloperoxidase and other matrix-modifying oxidants/enzymes released during inflammation) are implicated in triggering pathological changes in cellular function, phenotype and viability in a number of diseases. Here, we describe how cell-substrate impedance and live cell imaging approaches can be readily employed to accurately quantify real-time changes in cell adhesion and de-adhesion induced by matrix modification (using endothelial cells and myeloperoxidase as a pathophysiological matrix-modifying stimulus) with high temporal resolution and in a non-invasive manner. The xCELLigence cell-substrate impedance system continuously quantifies the area of cell-matrix adhesion by measuring the electrical impedance at the cell-substrate interface in cells grown on gold microelectrode arrays. Image analysis of time-lapse differential interference contrast movies quantifies changes in the projected area of individual cells over time, representing changes in the area of cell-matrix contact. Both techniques accurately quantify rapid changes to cellular adhesion and de-adhesion processes. Cell-substrate impedance on microelectrode biosensor arrays provides a platform for robust, high-throughput measurements. Live cell imaging analyses provide additional detail regarding the nature and dynamics of the morphological changes quantified by cell-substrate impedance measurements. These complementary approaches provide valuable new insights into how myeloperoxidase-catalyzed oxidative modification of subcellular extracellular matrix components triggers rapid changes in cell adhesion, morphology and signaling in endothelial cells. These approaches are also applicable for studying cellular adhesion dynamics in response to other matrix-modifying stimuli and in related adherent cells (e.g., epithelial cells).

Here, we present a protocol to continuously quantify cell adhesion and de-adhesion processes with high temporal resolution in a non-invasive manner by cell-substrate impedance and live cell imaging analyses. These approaches reveal the dynamics of cell adhesion/de-adhesion processes triggered by matrix modification and their temporal relationship to adhesion-dependent signaling events.

باستخدام الممانعة الخلوي الركيزة ويعيش التصوير خلية قياس التغييرات في الوقت الحقيقي في التصاق الخلوية ودي التصاق المستحث بواسطة مصفوفة تعديل

Cell-matrix adhesion plays a key role in controlling cell morphology and signaling. Stimuli that disrupt cell-matrix adhesion (e.g., myeloperoxidase and ...

Finite Element Modelling of a Cellular Electric Microenvironment

Clinical studies show electrical stimulation (ES) to be a potential therapy for the healing and regeneration of various tissues. Understanding the mechanisms of cell response when exposed to electrical fields can therefore guide the optimization of clinical applications. In vitro experiments aim to help uncover those, offering the advantage of wider input and output ranges that can be ethically and effectively assessed. However, the advancements in in vitro experiments are difficult to reproduce directly in clinical settings. Mainly, that is because the ES devices used in vitro differ significantly from the ones suitable for patient use, and the path from the electrodes to the targeted cells is different. Translating the in vitro results into in vivo procedures is therefore not straightforward. We emphasize that the cellular microenvironment's structure and physical properties play a determining role in the actual experimental testing conditions and suggest that measures of charge distribution can be used to bridge the gap between in vitro and in vivo. Considering this, we show how in silico finite element modelling (FEM) can be used to describe the cellular microenvironment and the changes generated by electric field (EF) exposure. We highlight how the EF couples with geometric structure to determine charge distribution. We then show the impact of time dependent inputs on charge movement. Finally, we demonstrate the relevance of our new in silico model methodology using two case studies: (i) in vitro fibrous Poly(3,4-ethylenedioxythiophene) poly(styrenesulfonate) (PEDOT-PSS) scaffolds and (ii) in vivo collagen in extracellular matrix (ECM).

This paper presents a strategy for building finite element models of fibrous conductive materials exposed to an electric field (EF). The models can be used to estimate the electrical input that cells seeded in such materials receive and assess the impact of changing the scaffold's constituent material properties, structure or orientation.

نمذجة العناصر المحدودة لبيئة كهربائية خلوية

Clinical studies show electrical stimulation (ES) to be a potential therapy for the healing and regeneration of various tissues. Understanding the ...

Electric and Magnetic Field Devices for Stimulation of Biological Tissues

Electric fields (EFs) and magnetic fields (MFs) have been widely used by tissue engineering to improve cell dynamics such as proliferation, migration, differentiation, morphology, and molecular synthesis. However, variables such stimuli strength and stimulation times need to be considered when stimulating either cells, tissues or scaffolds. Given that EFs and MFs vary according to cellular response, it remains unclear how to build devices that generate adequate biophysical stimuli to stimulate biological samples. In fact, there is a lack of evidence regarding the calculation and distribution when biophysical stimuli are applied. This protocol is focused on the design and manufacture of devices to generate EFs and MFs and implementation of a computational methodology to predict biophysical stimuli distribution inside and outside of biological samples. The EF device was composed of two parallel stainless-steel electrodes located at the top and bottom of biological cultures. Electrodes were connected to an oscillator to generate voltages (50, 100, 150 and 200 Vp-p) at 60 kHz. The MF device was composed of a coil, which was energized with a transformer to generate a current (1 A) and voltage (6 V) at 60 Hz. A polymethyl methacrylate support was built to locate the biological cultures in the middle of the coil. The computational simulation elucidated the homogeneous distribution of EFs and MFs inside and outside of biological tissues. This computational model is a promising tool that can modify parameters such as voltages, frequencies, tissue morphologies, well plate types, electrodes and coil size to estimate the EFs and MFs to achieve a cellular response.

This protocol describes the step-by-step process to build both electrical and magnetic stimulators used to stimulate biological tissues. The protocol includes a guideline to simulate computationally electric and magnetic fields and manufacture of stimulator devices.

أجهزة المجال الكهربائي والمغناطيسي لتحفيز الأنسجة البيولوجية

Electric fields (EFs) and magnetic fields (MFs) have been widely used by tissue engineering to improve cell dynamics such as proliferation, migration, ...

Quantification of Mouse Heart Left Ventricular Function, Myocardial Strain, and Hemodynamic Forces by Cardiovascular Magnetic Resonance Imaging

Mouse models have contributed significantly to understanding genetic and physiological factors involved in healthy cardiac function, how perturbations result in pathology, and how myocardial diseases may be treated. Cardiovascular magnetic resonance imaging (CMR) has become an indispensable tool for a comprehensive in vivo assessment of cardiac anatomy and function. This protocol shows detailed measurements of mouse heart left ventricular function, myocardial strain, and hemodynamic forces using 7-Tesla CMR. First, animal preparation and positioning in the scanner are demonstrated. Survey scans are performed for planning imaging slices in various short- and long-axis views. A series of prospective ECG-triggered short-axis (SA) movies (or CINE images) are acquired covering the heart from apex to base, capturing end-systolic and end-diastolic phases. Subsequently, single-slice, retrospectively gated CINE images are acquired in a midventricular SA view, and in 2-, 3-, and 4-chamber views, to be reconstructed into high-temporal resolution CINE images using custom-built and open-source software. CINE images are subsequently analyzed using dedicated CMR image analysis software.
Delineating endomyocardial and epicardial borders in SA end-systolic and end-diastolic CINE images allows for the calculation of end-systolic and end-diastolic volumes, ejection fraction, and cardiac output. The midventricular SA CINE images are delineated for all cardiac time frames to extract a detailed volume-time curve. Its time derivative allows for the calculation of the diastolic function as the ratio of the early filling and atrial contraction waves. Finally, left ventricular endocardial walls in the 2-, 3-, and 4-chamber views are delineated using feature-tracking, from which longitudinal myocardial strain parameters and left ventricular hemodynamic forces are calculated. In conclusion, this protocol provides detailed in vivo quantification of the mouse cardiac parameters, which can be used to study temporal alterations in cardiac function in various mouse models of heart disease.

This study describes a comprehensive cardiovascular magnetic resonance imaging (CMR) protocol to quantify the left ventricular functional parameters of the mouse heart. The protocol describes the acquisition, post-processing, and analysis of the CMR images as well as assessment of different cardiac functional parameters.

القياس الكمي لوظيفة البطين الأيسر لقلب الفأر، وسلالة عضلة القلب، والقوى الديناميكية الدموية عن طريق التصوير بالرنين المغناطيسي القلبي الوعائي

Mouse models have contributed significantly to understanding genetic and physiological factors involved in healthy cardiac function, how perturbations ...

Layer Microdissection of Tricuspid Valve Leaflets for Biaxial Mechanical Characterization and Microstructural Quantification

The tricuspid valve (TV) regulates the unidirectional flow of unoxygenated blood from the right atrium to the right ventricle. The TV consists of three leaflets, each with unique mechanical behaviors. These variations among the three TV leaflets can be further understood by examining their four anatomical layers, which are the atrialis (A), spongiosa (S), fibrosa (F), and ventricularis (V). While these layers are present in all three TV leaflets, there are differences in their thicknesses and microstructural constituents that further influence their respective mechanical behaviors. 
This protocol includes four steps to elucidate the layer-specific differences: (i) characterize the mechanical and collagen fiber architectural behaviors of the intact TV leaflet, (ii) separate the composite layers (A/S and F/V) of the TV leaflet, (iii) carry out the same characterizations for the composite layers, and (iv) perform post-hoc histology assessment. This experimental framework uniquely allows the direct comparison of the intact TV tissue to each of its composite layers. As a result, detailed information regarding the microstructure and biomechanical function of the TV leaflets can be collected with this protocol. Such information can potentially be used to develop TV computational models that seek to provide guidance for the clinical treatment of TV disease.

This protocol describes the biaxial mechanical characterization, polarized spatial frequency domain imaging-based collagen quantification, and microdissection of tricuspid valve leaflets. The provided method elucidates how the leaflet layers contribute to the holistic leaflet behaviors.

التشريح المجهري للطبقة من وريقات الصمام ثلاثي الشرف للتوصيف الميكانيكي ثنائي المحور والتكميم الهيكلي الدقيق

The tricuspid valve (TV) regulates the unidirectional flow of unoxygenated blood from the right atrium to the right ventricle. The TV consists of three ...

Experimental Quantification of Interactions Between Drug Delivery Systems and Cells In Vitro: A Guide for Preclinical Nanomedicine Evaluation

A major component of designing drug delivery systems concerns how to amplify or attenuate interactions with specific cell types. For instance, a chemotherapeutic might be functionalized with an antibody to enhance binding to cancer cells (&#34;targeting&#34;) or functionalized with polyethylene glycol to help evade immune cell recognition (&#34;stealth&#34;). Even at a cellular level, optimizing the binding and uptake of a drug carrier is a complex biological design problem. Thus, it is valuable to separate how strongly a new carrier interacts with a cell from the functional efficacy of a carrier&#39;s cargo once delivered to that cell.
To continue the chemotherapeutic example, &#34;how well it binds to a cancer cell&#34; is a separate problem from &#34;how well it kills a cancer cell&#34;. Quantitative in vitro assays for the latter are well established and usually rely on measuring viability. However, most published research on cell-carrier interactions is qualitative or semiquantitative. Generally, these measurements rely on fluorescent labeling of the carrier and, consequently, report interactions with cells in relative or arbitrary units. However, this work can be standardized and be made absolutely quantitative with a small number of characterization experiments. Such absolute quantification is valuable, as it facilitates rational, inter- and intra-class comparisons of various drug delivery systems-nanoparticles, microparticles, viruses, antibody-drug conjugates, engineered therapeutic cells, or extracellular vesicles.
Furthermore, quantification is a prerequisite for subsequent meta-analyses or in silico modeling approaches. In this article, video guides, as well as a decision tree for how to achieve in vitro quantification for carrier drug delivery systems, are presented, which take into account differences in carrier size and labeling modality. Additionally, further considerations for the quantitative assessment of advanced drug delivery systems are discussed. This is intended to serve as a valuable resource to improve rational evaluation and design for the next generation of medicine.

Experimental Quantification of Interactions Between Drug Delivery Systems and Cells In Vitro: A Guide for Preclinical Nanomedicine Evaluation

A workflow is demonstrated for the absolute quantification of drug carrier-cell interactions using flow cytometry to allow better rational evaluation of novel drug delivery systems. This workflow is applicable to drug carriers of any type.

القياس الكمي التجريبي للتفاعلات بين أنظمة توصيل الدواء والخلايا في المختبر: دليل لتقييم الطب النانوي قبل السريري

A major component of designing drug delivery systems concerns how to amplify or attenuate interactions with specific cell types. For instance, a ...

إنتاج عالي الكفاءة لجذور فول الصويا المشعرة المعدلة وراثيا

Soybean Hairy Root Transformation for the Analysis of Gene Function

Soybean (Glycine max) is a valuable crop in agriculture that has thousands of industrial uses. Soybean roots are the primary site of interaction with soil-borne microbes that form symbiosis to fix nitrogen and pathogens, which makes research involving soybean root genetics of prime importance to improve its agricultural production. The genetic transformation of soybean hairy roots (HRs) is mediated by the Agrobacterium rhizogenes strain NCPPB2659 (K599) and is an efficient tool for studying gene function in soybean roots, taking only 2 months from start to finish. Here, we provide a detailed protocol that outlines the method for overexpressing and silencing a gene of interest in soybean HRs. This methodology includes soybean seed sterilization, infection of cotyledons with K599, and the selection and harvesting of genetically transformed HRs for RNA isolation and, if warranted, metabolite analyses. The throughput of the approach is sufficient to simultaneously study several genes or networks and could determine the optimal engineering strategies prior to committing to long-term stable transformation approaches.

تسليط الضوء على المؤلف: تحويل جذر فول الصويا المشعر لتحليل وظيفة الجينات  

Here, we present a protocol for the high-efficiency production of transgenic soybean hairy roots.

تحويل جذر فول الصويا المشعر لتحليل وظيفة الجينات

Soybean (Glycine max) is a valuable crop in agriculture that has thousands of industrial uses. Soybean roots are the primary site of interaction with ...