نشكر الدكتور جيفري كابلان لتدريبه والمشورة بشأن التصوير متحد البؤر. نحن نشكر أيضا الكترون مختبر المجهر كيك والدكتور تشاو يينغ ني للحصول على المساعدة ووزارة شؤون المرأة. ويتم تمويل هذا العمل من قبل المعاهد الوطنية لل(وNIDCD، R01DC008965 R01DC011377) الصحة. يقر ABZ NSF التكاملية العليا التعليم والبحث العلمي، تدرب برنامج (IGERT) للحصول على التمويل.

1. الجمعية تفاعلات الاحيائية (فيديو 1) <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> جعل العفن الألومنيوم (يموت دائرية + فاصل دبوس) مع الأبعاد الداخلية والخارجية محددة سلفا (الشكل 1). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> باستخدام قالب من الخطوة 1.1، افتعال غشاء السيليكون (قطر: 42 مم، سماكة: 1.5 مم، الشكل 1) مع الأكمام الراسخة (قطر: 12 مم، سماكة 0.25 مم ~، التي شكلتها دبوس الفاصل في الشكل 1) في منتصف باستخدام المتاحة تجاريا السيليكون عدة المطاط الصناعي. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> جعل زوج من كتل الاكريليك (الشكل 2 (4، 5)) مع فتحة دائرية (قطر: 24 مم) في الوسط، نقش أعلى (1.8 سم) وأسفل (0.9 سم) مع كتل مطابقة التلال والأخاديد 10 </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ساندويتش غشاء السيليكون بين الكتل الاكريليك المقترنة. تأمين التجمع مع أربعة مسامير الزاوية باستخدام مفك البراغي عزم الدوران الدقيقة تعيين إلى قوة ثابتة (35 CN · م). ونتيجة لذلك، ضيق في الماء، 24 ميتم إنشاء مترا و 18 مم غرفة الاهتزاز العميق (الشكل 2C). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> جبل 3 &quot;مجموعة موسعة مصغرة مكبر الصوت (الشكل 2D، 8 Ω/20 W) تحت غرفة الاهتزاز من خلال مجموعة أخرى من مسامير الزاوية على كتلة الاكريليك القاع. عند هذه النقطة، يتم تجميعها وحدة اهتزاز الفردية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تكرار سبع وحدات إضافية الاهتزاز. يضعوا أربعة منهم إلى واحد من اثنين من قضبان الألومنيوم ثابتة (40 سم × 10 سم × 2.5 سم) من خلال وضع قواعد مكبر الصوت في فتحات دائرية متباعدة بشكل متساو (الإطارات: 7 سم، وسمك: 2 سم) يقتطع من القضبان. استقرار لكل متكلم عن طريق إدخال المسمار من خلال الجانب من شريط الألمنيوم في كل حفرة دائرية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> السيطرة بشكل فردي عن طريق مكبرات الصوت المتكلم محدد. ربط مكبرات الصوت الفردي إلى محدد عن طريق ربط أسلاك إلى المدخلات الإيجابية والسلبية على الجسم المتكلم ثم إلى النواتج المقابلة على محدد. يسمح محدد المتكلم الإشارة من روقال انه وظيفة مولد، بعد مروره عبر مكبر للصوت السلطة، للوصول إلى جميع المتحدثين ثمانية في آن واحد (الشكل 2E). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وضع اثنين من صفائف غرفة، محدد المتكلم والإلكترونيات المرتبطة في ضميمة مكافحة الرطوبة. إيواء التجمع بأكمله في المجال التجاري حاضنة الثقافة الخلية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تغذية الكابلات الرئيسية (من خلال أنابيب PVC الصف الطبية) الذي يربط السلطة مكبر للصوت المتكلم ومحدد من خلال التجميع مرشح في الجزء الخلفي من الحاضنة. </li></ol> 2. تصنيع وتوصيف سقالة <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> حل الكريات PCL في الكلوروفورم بتركيز 15٪ بالوزن. تحميل الحل في حقنة 10 مل توج مع 21 G-كليلة العضوية الإبرة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> قفل الحقنة على مضخة المحاقن برمجة وضبط معدل التدفق في 1 مل / ساعة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وضع الألمنيوم المغطاة احباط جامع على الجانب الآخر من الإبرة أفقيا، مع إبرة مسافة طرف إلى هواة جمع ~ 18 سم. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> المشبك المعلى إيجابيةمقطع التمساح إلى منتصف الإبرة، والتمساح كليب الأرض إلى مجمع الألومنيوم، ثم تعيين الجهد على الجهد العالي امدادات الطاقة في 15 كيلو فولت. تنبيه: عالية الجهد، والحفاظ على مسافة واحدة من الإبرة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بدوره بالتتابع على ضخ حقنة وإمدادات الطاقة؛ بسرعة نظيفة / إزالة حل البوليمر المتبقية المحيطة غيض من إبرة باستخدام منشفة ورقية جافة قبل طائرات الألياف مستقرة وتتشكل تايلور مخروط 19. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تسمح للألياف تتراكم على جامع آل إلى سمك 250-300 ميكرون ~ (~ 7 ساعة في ظل الظروف الحالية الغزل). تخزين السقالات الناتجة في مجفف فراغ لمدة 1-2 أيام لإزالة أي المذيبات المتبقية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> صورة السقالات، تفل المغلفة بالذهب، وذلك باستخدام مجهر المسح الإلكتروني لتظهر مورفولوجيا الألياف متسقة. 10 </li></ol> 3. الجمعية تفاعلات الاحيائية وتوصيف <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> لكمة قرص اسطواني (قطر: 8 ملم) مع أربعة أذرع (طول: 2مم) من PCL حصيرة (الشكل 2A)، ونسج من قبل أول استخدام 12 ملم خزعة قطر لكمة لخفض القطر الخارجي للقرص. ثم استخدم في الثانية، 8 ملم خزعة لكمة لتقديم أربعة 2 مم الشقوق طويلة متباعدة بشكل متساو في جميع أنحاء شفرة دائرية ليسجل أين هي الأسلحة إلى قطع. بعد أن سجل مع 8 مم لكمة، واستخدام شفرة مشرط لقطع حواف الأسلحة إلى الخارج. إدراج السقالة في أخدود من غشاء السيليكون عن طريق الأسلحة الموسعة (فيديو 1). تتسطح السقالة إدراجها عن طريق الضغط بلطف على سطح مسطح الرأس باستخدام الملقط. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> نعلق قطعة صغيرة رقيقة آل احباط (8 مم × 2 مم، شكل متعامد الشكل 2B) لالسقالة PCL لمساعدة انعكاس الليزر. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تأمين السيليكون الغشاء / السقالة PCL تجميعها (كما هو موضح في الخطوة 1.4) في غرفة الاهتزاز. إضافة 1.5 مل من الماء في غرفة من أجل ترطيب السقالة PCL قبل الاهتزاز. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> باستخدام مولد وظيفة، وإدخال علامة الاهتزازالمرض (على سبيل المثال، 200 هرتز موجات جيبية مع الجهد الذروة إلى الذروة، بي بي، من 0.1 V) إلى غرفة تقع الاكريليك. استخدام الفولتميتر لقياس بدقة الجهد في كل المدخلات المتكلم. ملاحظة: سوف قراءات بي بي من مولد وظيفة تختلف عن الجهد في نهاية المطاف تسليمها للمتكلم. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تجميع LDV نقطة واحدة وتأمين الليزر رئيس جهاز استشعار الألياف البصرية لترايبود رئيس عموم إمالة. زاوية رئيس مجس بحيث يشير عمودي على الطاولة. ربط رئيس جهاز استشعار LDV إلى وحدة جمع البيانات عن طريق كابل متحد المحور ثم وحدة للمحمول عن طريق USB. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تركيز شعاع الليزر عموديا على مختلف النقاط المحددة سلفا على غشاء السيليكون (الشكل 2B والشكل 3). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> باستخدام برنامج الحصول على البيانات، وتسجيل تشريد منتصف الغشاء. انقر على زر &quot;إعدادات اقتناء&quot; من القائمة &quot;خيارات&quot;؛ ثم تغيير وضع قياس ل&quot;الاتحاد الفرنسي للتنس221؛ المقبل، انقر فوق &quot;القياس المستمر&quot; في شريط الأدوات الرئيسي ثم انقر فوق الذروة التي تشكل على التردد المختار (الشكل 6D) لتسجيل النزوح. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> رسم العادي النزوح منتصف الغشاء (ث 0) بوصفها وظيفة من الوضع النسبي عبر الركيزة. بناء خارطة الألوان 3D من التشكيل الجانبي اهتزازي السطح باستخدام البرمجيات المنشأ تحليل البيانات 8.5. </li></ol> 4. الاهتزازي خلية ثقافة <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> اللجان الدائمة المشتقة من نخاع العظام ثقافة فرعية الإنسان في T150 قوارير زراعة الأنسجة في كثافة البذر الأولي من 4،000-5،000 خلية / سم 2 في وسائل الإعلام MSC الصيانة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بعد 7-8 أيام من خلية ثقافة (ل~ 85٪ confluency)، يعرض للتريبسين الخلايا مع كاشف تفارق الخلية مثل accutase، عد باستخدام عدادة الكريات، الطرد المركزي (440 x ج لمدة 5 دقائق)، وإعادة تعليق بيليه خلية في وسائل الإعلام الجديدة الصيانة MSC بتركيز 4.5 × 10 6 خلية / مل. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تزج scaffo PCLدينار في الايثانول 70٪ O / N. بعد يبخر المذيب، وتعريض الجانبين من السقالة لضوء الأشعة فوق البنفسجية مبيد للجراثيم (254 نانومتر) ل5-8 دقيقة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> نقع السقالة PCL في حل فبرونيكتين 20 ميكروغرام / مل عند 37 درجة مئوية لمدة 1 ساعة. إدراج السقالة المغلفة فبرونيكتين في غشاء السيليكون. تجميع مفاعل حيوي على النحو المفصل في الخطوة 1. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> توزيع 40 ميكرولتر من تعليق الخلية بالتساوي على السقالة PCL المضمون. تسمح للخلايا لنعلق ل1-1.5 ساعة قبل إضافة إلى 1.5 مل إضافية وسائل الإعلام الجديدة إلى غرفة الاهتزاز. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ثقافة السقالة-MSC لادن PCL بشكل ثابت لمدة 3 أيام، وتحديث وسائل الإعلام عند الانتهاء من ثقافة ساكنة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> فرض أنظمة الاهتزاز المحددة إلى بنيات الخلوية. ملاحظة: وكمثال على ذلك، تتعرض الخلايا إلى 1-HR-على-1-HR-إيقاف (OF) اهتزاز عند 200 هرتز مع فصيل عبد الواحد 0 من ~ 40 ميكرون لمدة 12 ساعة في اليوم لمدة تصل إلى 7 أيام. يتم تعيين بنيات تعرض للالتحفيز اهتزازي كعينات VIB وتلك cultuأحمر ثابت في غرف الاهتزاز متطابقة خدمة ضوابط ثابتة مثل (ستات). </li></ol> 5. التقييم البيولوجي <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> جمع 200 ميكرولتر الخلية سائل الإعلام والثقافة من كل غرفة كل يوم (يوم 1 و 3 و 5 و 7) وتجميع مأخوذة من نفس العينة معا (800 ميكرولتر لكل منهما). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تحديد إنتاج الخلوية من مصفوفة الفلزي-1 (MMP1) وHA باستخدام عدة MMP1 ELISA التنمية وحمض الهيالورونيك تنافسية ELISA عدة، على التوالي، في أعقاب إجراء الصانعين. وفي الوقت نفسه، مقايسة إنتاج الإيلاستين للذوبان السلائف باتباع الإجراء ELISA ذكرت سابقا. 8 </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> عند الانتهاء من دورة اهتزاز مشاركة في اليوم 7، وإزالة بسرعة يبني الخلوية من غرف الاهتزاز باستخدام الملقط حادة وشطف لهم مع الفوسفات مخزنة المالحة الباردة (PBS، 4 ° C) لفترة وجيزة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ل/ تلطيخ ميتة حية، واحتضان يبني مع يوديد propidium (1:2،000 في برنامج تلفزيوني) وSyto-13 (1:1،000 في برنامج تلفزيوني) في وقت واحد لمدة 5 دقائق على RT. صورة بنيات ملطخة المجهر multiphoton متحد البؤر. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بشكل منفصل، الأداة الإضافية تجميد البنى الخلوية PBS تشطف على الثلج الجاف واستخراج الحمض النووي الريبي مجموع الخلوية التالية بروتوكول ذكرت سابقا لتحليل الجينات. 9 </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> التحقق من كمية ونوعية الحمض النووي الريبي المستخرج باستخدام مطياف الأشعة فوق البنفسجية فيز. وتستخدم عينات الحمض النووي الريبي مع A260/A280 وA260/A230 نسب 1.8-2.2 لتحليل QPCR اللاحقة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> عكس نسخ الحمض النووي الريبي (500 نانوغرام / عينة) في [كدنا] باستخدام مجموعة النسخ العكسي متاحة تجاريا. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> نفذ تفاعل PCR على الوقت الحقيقي نظام الكشف عن تسلسل باستخدام المتاحة تجاريا مزيج الرئيسي PCR باتباع الإجراء بالتفصيل سابقا. 8 </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تحليل النتائج باستخدام QPCR التجارية برمجيات تحليل البيانات QPCR. لضمان موثوقية من تحليل البيانات، ويعمل جينات مرجعية متعددة (YWHAZ، TBP، PPIA) ك intضوابط ernal، والتباين من الكفاءة التمهيدي محددة يتم أخذها بعين الاعتبار. 8 </li></ol>

<ol>
	<li>Titze, I. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanical-Stress+in+Phonation.">Mechanical-Stress in Phonation.</a> J. Voice. 8, 99-105 (1994).</li><li>Titze, I. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On+the+Relation+Between+Subglottal+Pressure+and+Fundamental-Frequency+in+Phonation.">On the Relation Between Subglottal Pressure and Fundamental-Frequency in Phonation.</a> J. Acoust. Soc. Am. 85, 901-906 (1989).</li><li>Gray, S. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cellular+physiology+of+the+vocal+folds.">Cellular physiology of the vocal folds.</a> Otolaryngol. Clin. N. Am. 33, 679-698 (2000).</li><li>Thibeault, S. L., Gray, S. D., Bless, D. M., Chan, R. W., Ford, C. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Histologic+and+rheologic+characterization+of+vocal+fold+scarring.">Histologic and rheologic characterization of vocal fold scarring.</a> J. Voice. 16, 96-104 (2002).</li><li>Hansen, J. K., Thibeault, S. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Current+understanding+and+review+of+the+literature:+Vocal+fold+scarring.">Current understanding and review of the literature: Vocal fold scarring.</a> J. Voice. 20, 110-120 (2006).</li><li>Pittenger, M. F., 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=Multilineage+potential+of+adult+human+mesenchymal+stem+cells.">Multilineage potential of adult human mesenchymal stem cells.</a> Science. 284, 143-147 (1999).</li><li>Hanson, S. E., 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=Characterization+of+Mesenchymal+Stem+Cells+From+Human+Vocal+Fold+Fibroblasts.">Characterization of Mesenchymal Stem Cells From Human Vocal Fold Fibroblasts.</a> Laryngoscope. 120, 546-551 (2010).</li><li>Tong, Z., Duncan, R. L., Jia, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Modulating+the+behaviors+of+mesenchymal+stem+cells+via+the+combination+of+high-frequency+vibratory+stimulations+and+fibrous+scaffolds.">Modulating the behaviors of mesenchymal stem cells via the combination of high-frequency vibratory stimulations and fibrous scaffolds.</a> Tissue Eng. Part A. 19, 1862-1878 (2013).</li><li>Tong, Z., Sant, S., Khademhosseini, A., Jia, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Controlling+the+Fibroblastic+Differentiation+of+Mesenchymal+Stem+Cells+Via+the+Combination+of+Fibrous+Scaffolds+and+Connective+Tissue+Growth+Factor.">Controlling the Fibroblastic Differentiation of Mesenchymal Stem Cells Via the Combination of Fibrous Scaffolds and Connective Tissue Growth Factor.</a> Tissue Eng. Part A. 17, 2773-2785 (2011).</li><li>Jones, D. L., Wagers, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=No+place+like+home:+anatomy+and+function+of+the+stem+cell+niche.">No place like home: anatomy and function of the stem cell niche.</a> Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 9, 11-21 (1038).</li><li>Wang, J. H., Thampatty, B. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanobiology+of+Adult+and+Stem+Cells.">Mechanobiology of Adult and Stem Cells.</a> Int. Rev. of Cell Mol. Biol. 271, 301-346 (2008).</li><li>Doroski, D. M., Levenston, M. E., Temenoff, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cyclic+tensile+culture+promotes+fibroblastic+differentiation+of+marrow+stromal+cells+encapsulated+in+poly+(ethylene+glycol)-based+hydrogels.">Cyclic tensile culture promotes fibroblastic differentiation of marrow stromal cells encapsulated in poly (ethylene glycol)-based hydrogels.</a> Tissue Eng. Part A. 16, 3457-3466 (2010).</li><li>Kim, B. S., Nikolovski, J., Bonadio, J., Mooney, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cyclic+mechanical+strain+regulates+the+development+of+engineered+smooth+muscle+tissue.">Cyclic mechanical strain regulates the development of engineered smooth muscle tissue.</a> Nat. Biotechnol. 17, 979-983 (1999).</li><li>Webb, K., 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=Cyclic+strain+increases+fibroblast+proliferation,+matrix+accumulation,+and+elastic+modulus+of+fibroblast-seeded+polyurethane+constructs.">Cyclic strain increases fibroblast proliferation, matrix accumulation, and elastic modulus of fibroblast-seeded polyurethane constructs.</a> J. Biomech. 39, 1136-1144 (2006).</li><li>Kim, Y. J., Sah, R. L. Y., Grodzinsky, A. J., Plaas, A. H. K., Sandy, J. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanical+Regulation+of+Cartilage+Biosynthetic+Behavior+-+Physical+Stimuli..">Mechanical Regulation of Cartilage Biosynthetic Behavior - Physical Stimuli..</a> Arch. Biochem. Biophys. 311, 1-12 (1994).</li><li>Titze, I. R., 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=Design+and+validation+of+a+bioreactor+for+engineering+vocal+fold+tissues+under+combined+tensile+and+vibrational+stresses.">Design and validation of a bioreactor for engineering vocal fold tissues under combined tensile and vibrational stresses.</a> J. Biomech. 37, 1521-1529 (2004).</li><li>Kutty, J. K., Webb, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Vibration+stimulates+vocal+mucosa-like+matrix+expression+by+hydrogel-encapsulated+fibroblasts.">Vibration stimulates vocal mucosa-like matrix expression by hydrogel-encapsulated fibroblasts.</a> J. Tissue Eng. Regen. Med. 4, 62-72 (2010).</li><li>Farran, A. J. E., 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=Design+and+Characterization+of+a+Dynamic+Vibrational+Culture+System.">Design and Characterization of a Dynamic Vibrational Culture System.</a> J. Tissue Eng. Regen. Med. , (2011).</li><li>Reneker, D. H., Yarin, A. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrospinning+jets+and+polymer+nanofibers.">Electrospinning jets and polymer nanofibers.</a> Polymer. 49, 2387-2425 (2008).</li><li>Wang, Y., Theobald, P., Tyrer, J., Lepper, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+application+of+scanning+vibrometer+in+mapping+ultrasound+fields.">The application of scanning vibrometer in mapping ultrasound fields.</a> J. Phys.: Conf. Ser. 1, 167-173 (2004).</li><li>Brown, W. S., Morris, R. J., Hollien, H., Howell, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Speaking+Fundamental-Frequency+Characteristics+as+a+Function+of+Age+and+Professional.">Speaking Fundamental-Frequency Characteristics as a Function of Age and Professional.</a> J. Voice. 5, 310-315 (1991).</li><li>Ingber, D. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cellular+mechanotransduction:+putting+all+the+pieces+together+again.">Cellular mechanotransduction: putting all the pieces together again.</a> Faseb J. 20, 811-827 (2006).</li><li>Titze, I. R., 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=Design+and+validation+of+a+bioreactor+for+engineering+vocal+fold+tissues+under+combined+tensile+and+vibrational+stresses.">Design and validation of a bioreactor for engineering vocal fold tissues under combined tensile and vibrational stresses.</a> J. Biomech. 37, 1521-1529 (2004).</li><li>Moore, J., Thibeault, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Insights+Into+the+Role+of+Elastin+in+Vocal+Fold+Health+and+Disease.">Insights Into the Role of Elastin in Vocal Fold Health and Disease.</a> J. Voice. 26, 269-275 (2012).</li><li>Thibeault, S. L., Bless, D. M., Gray, S. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Interstitial+protein+alterations+in+rabbit+vocal+fold+with+scar.">Interstitial protein alterations in rabbit vocal fold with scar.</a> J. Voice. 17, 377-383 (2003).</li><li>Branski, R. C., Verdolini, K., Sandulache, V., Rosen, C. A., Hebda, P. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Vocal+fold+wound+healing:+A+review+for+clinicians.">Vocal fold wound healing: A review for clinicians.</a> J. Voice. 20, 432-442 (2006).</li><li>Clark, I. A., Swingler, T. E., Sampieri, C. L., Edwards, D. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+regulation+of+matrix+metalloproteinases+and+their+inhibitors.">The regulation of matrix metalloproteinases and their inhibitors.</a> Int. J. Biochem. Cell B. 40, 1362-1378 (2008).</li><li>Silver, F. H., Horvath, I., Foran, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Viscoelasticity+of+the+vessel+wall:+The+role+of+collagen+and+elastic+fibers.">Viscoelasticity of the vessel wall: The role of collagen and elastic fibers.</a> Crit. Rev. Biomed. Eng. 29, 279-301 (2001).</li><li>Kutty, J. K., Webb, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tissue+Engineering+Therapies+for+the+Vocal+Fold+Lamina+Propria.">Tissue Engineering Therapies for the Vocal Fold Lamina Propria.</a> Tissue Eng. Part B: Rev. 15, 249-262 (2009).</li></ol>

لا توجد المصالح المالية المتنافسة.

الهندسة ناجحة للأنسجة أضعاف صخبا وظيفية في المختبر يتطلب الترفيه من مثل أضعاف المكروية الصوتية للتوسط في سلوك خلايا متعددة القدرات. ومن المتفق عليه عموما أن النسيج أو العضو الهياكل تعكس المهام التي يتعين عليهم القيام بها. الأنسجة لل22 أضعاف صخبا، تقترح ال?...

حظيرة صخبا الإنسان، التي تتألف من طبقة الطلائية، الصفيحة المخصوصة (LP) والعضلات الصوتية، هو الأنسجة الرخوة المتخصصة الذي يحول تدفق الهواء من الرئتين إلى موجات الصوتية لإنتاج الصوت. 1 الطيات الصوتية تتذبذب بشكل منتظم خلال معالجة حكمية العادية، اظهار سلالات تصل إلى 30٪ عند ترددات الأساسية تتراوح 100-300 هرتز. 2 الكبار الصوتية أضعاف LP هو بنية التدرج تتألف من سطحية (SLP)، والمتوسطة (ILP) وعميقة (DLP) طبقة. مجموعات تصنيف مزيد من الظهارة وSLP كطبقة الغشاء المخاطي، ويجمع بين ILP وDLP في الرباط الصوتية. 3 يحتوي على طبقة SLP أساسا مصفوفة غير متبلور مع ألياف كولاجيني فرقت قليلة، في حين يتم تخصيبها في الرباط مع الكولاجين وألياف الإيلاستين ناضجة لتوفير قوة كافية. 4 هيكل وآليات الطيات الصوتية حديثي الولادة تختلف كثيرا عن نظرائهم ناضجة. على الرغم من أن آليةلا تزال غير مفهومة و تنظيم التنمية أضعاف صخبا والنضج الكامل، وأشارت الأدلة التجريبية إلى الأدوار المميزة للإجهاد الناجم عن النطق. العديد من الظروف الطبية، بما في ذلك الإساءة صوت، والالتهابات، والمهيجات الكيميائية العمليات الجراحية، يمكن أن تلحق الضرر أضعاف صخبا. اضطرابات أضعاف الصوتية تؤثر على ما يقدر ب 3-9٪ من سكان الولايات المتحدة. طرق العلاج الحالية لاضطرابات أضعاف صخبا تقتصر 5 وبرز نهج هندسة الأنسجة القائمة على الخلايا الجذعية باعتبارها استراتيجية واعدة لاستعادة وظيفة أضعاف صخبا. الخلايا الجذعية الوسيطة (اللجان الدائمة) هي بديل مناسب للالليفية أضعاف صخبا صخبا الرئيسي لهندسة الأنسجة أضعاف. يتم بوساطة 6-9 مصير الخلايا الجذعية مواصفات والتنمية الأنسجة لاحق من مكانة محددة يقيمون في، منها الحالة الميكانيكية هو عامل حيوي 10 القوات الميكانيكية والمنظمين أساسيا من الأنسجة التشكل والثانية التوازن، وخاصة بالنسبة الأنسجة التي تتعرض بشكل روتيني لتحميل 11 من منظور هندسة الأنسجة، فقد ثبت أن التعرض لمن الناحية الفسيولوجية ذات الصلة بالتحفيز الميكانيكي يعزز تمايز الخلايا الجذعية والأنسجة محددة مصفوفة إعادة عرض. 12-15 تم تصميم المفاعلات الحيوية زراعة الأنسجة لمحاكاة البيئة الفسيولوجية المطلوب لنمو الخلايا أو الأنسجة في المختبر. لصخبا هندسة الأنسجة أضعاف، فمن الأهمية بمكان وخاصة لإعادة البيئة الميكانيكية من الطيات الصوتية phonating. مثالية الصوتية أضعاف مفاعل حيوي يجب أن يدلي نحو فعال العظة اهتزازي إلى خلايا الثقافة، والسماح التحكم السهل على التردد، السعة ومدة الاهتزازات. Titze وزملاء العمل وضعت مفاعل حيوي الصوتية أضعاف (T1 مفاعل حيوي) 16 الذي يجمع بين تمتد ثابت مع ارتفاع وتيرة (20-200 هرتز) التذبذبات لتحفيز إنتاج البروتينات الخلوية المصفوفة. النقيبز هذه مفاعل حيوي، ودرس ويب وزملاؤه 17 من آثار 10 يوما، الاهتزازات 100 هرتز على الخلايا الليفية الجلدية مثقف في حمض الهيالورونيك (HA) على أساس هيدروجيل. يبني يتعرض للاهتزاز عرضت تعبير مرتفعة من سينسيز HA-2 (HAS2)، decorin، fibromodulin ومصفوفة الفلزي-1 (MMP1)، نسبة إلى ضوابط ثابتة. تم العثور على آثار تنشيطية ليكون الوقت قد حان التابعة. في الآونة الأخيرة، وتجميعها لدينا مجموعة 18 مفاعل حيوي أضعاف الصوتية (J1 مفاعل حيوي) باستخدام مكبر للصوت السلطة، ومولد وظيفة، وهو المتكلم بصوت عال المغلقة وغشاء السيليكون الراسية محيطي التي تنقل الهواء تتأرجح إلى الخلايا المرفقة. وتعرض الخلايا الليفية القلفة حديثي الولادة المزروعة في مفاعل حيوي J1 إلى 1 ساعة من الاهتزاز عند 60، 110 أو 300 هرتز، مع الضغط في الطائرة تصل إلى 0.05٪. اقترح نتائج QPCR أن التعبير عن بعض الجينات ECM تم تغيير معتدلة ردا على الترددات الاهتزازية متنوعةوسعة. هذه التصاميم مفاعل حيوي، في حين فضول، لديها العديد من القيود. على سبيل المثال، يتطلب النظام T1 عدد كبير من الروابط والقضبان لاقتران الميكانيكية، والحد الأقصى للترددات يمكن بلوغه. علاوة على ذلك، قد يتعرض لخلايا غير مرغوبة الميكانيكية التحريض والسوائل الاضطراب التي تعقد تفسير البيانات. مفاعل حيوي J1، من ناحية أخرى، يسلك منخفضة نسبيا كفاءة تحويل الطاقة وليس سهل الاستعمال. بالإضافة إلى ذلك، في كثير من الأحيان الاهتزاز يفصل يبني خلايا لادن من غشاء السيليكون الأساسية. وJ2 أضعاف صخبا مفاعل حيوي ذكرت هنا، والمصممة على أساس المبدأ نفسه كإصدار J1، هو الأمثل من أجل التناسق والتكاثر. يتم إنشاء الاهتزازات محاكاة معالجة حكمية ديناميكية هوائية في غرف الاهتزاز تركيبها بشكل فردي حيث MSC-بالسكان بولي الليفية (ε-caprolactone) (PCL) السقالات هي فعاليهتأمين اعل. الليزر دوبلر Vibrometry (LDV) يسمح للمستخدم للتحقق من البيانات الشخصية اهتزازي للجمعية الغشاء / السقالة. في مظاهرة لدينا، ويتعرض اللجان الدائمة إلى 200 هرتز الاهتزازات الجيبية مع (من) نمط 1-HR-على-1-HR-قبالة ليصبح المجموع 12 ساعة يوميا لمدة 7 أيام. يتم التحقيق في الاستجابات الخلوية لمنبهات اهتزازي فرض منهجي. وعموما، فإن أضعاف صخبا J2 يوفر معظم ميزات سهلة الاستخدام، مما يسمح لإجراء دراسات ثقافة الخلية الحيوية في إنتاجية عالية والأزياء استنساخه.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="853">
	<tbody>
		<tr height="16">
			<td height="16" style="height:17px;width:248px;">silicone elastomer kit</td>
			<td style="width:188px;">Dow Corning</td>
			<td style="width:124px;">Sylgard 184</td>
			<td style="width:293px;">cure the membrane at 100 C for 2 hr</td>
		</tr>
		<tr height="16">
			<td height="16" style="height:17px;">PCL</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>440744-500G</td>
			<td>Mn ~ 80 kDa, dissolve overnight</td>
		</tr>
		<tr height="16">
			<td height="16" style="height:17px;">chloroform</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>C7559-5VL</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="16">
			<td height="16" style="height:17px;">human bone marrow-derived MSCs</td>
			<td>Lonza</td>
			<td>PT-2501</td>
			<td>received with passage 2</td>
		</tr>
		<tr height="33">
			<td height="33" style="height:33px;">MSC maintenance media</td>
			<td>Lonza</td>
			<td>PT-3001</td>
			<td style="width:293px;">10% FBS in basal media supplemented 
			with L-glutamine, gentamicin and amphotericin</td>
		</tr>
		<tr height="16">
			<td height="16" style="height:17px;">Accutase cell dissociation reagent</td>
			<td>Life Technologies</td>
			<td>A11105-01</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="16">
			<td height="16" style="height:17px;">ethanol</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>E7023-500ML</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="16">
			<td height="16" style="height:17px;">fibronectin</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>F2006-1MG</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="16">
			<td height="16" style="height:17px;">MMP1 DuoSet ELISA kit</td>
			<td>R&#38;D systems</td>
			<td>DY901</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="17">
			<td height="17" style="height:17px;">HA ELISA kit</td>
			<td>Echelon Biosciences</td>
			<td>&#160;K-1200&#160;&#160;</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="16">
			<td height="16" style="height:17px;">PBS</td>
			<td>Life Technologies</td>
			<td>14190-136</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="16">
			<td height="16" style="height:17px;">propidium iodide&#160;</td>
			<td>Life Technologies</td>
			<td>P1304MP</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="16">
			<td height="16" style="height:17px;">Syto-13&#160;</td>
			<td>Life Technologies</td>
			<td>S7575</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="16">
			<td height="16" style="height:17px;">QuantiTect reverse transcription kit&#160;</td>
			<td>Qiagen</td>
			<td>205311</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="16">
			<td height="16" style="height:17px;">SYBR Green PCR master mix</td>
			<td>Life Technologies</td>
			<td>4309155</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="33">
			<td height="33" style="height:33px;">replacement speaker</td>
			<td style="width:188px;">DAYTON audio 
			(via Parts Express)</td>
			<td>DS90-8</td>
			<td>paper cone, full range (80-13000 Hz), 85dB</td>
		</tr>
		<tr height="16">
			<td height="16" style="height:17px;">Ergo Micro torque screwdriver</td>
			<td>Mountz</td>
			<td># 020377</td>
			<td>torque range: 20-120 cN.m</td>
		</tr>
		<tr height="16">
			<td height="16" style="height:17px;">stereo speaker selector</td>
			<td>RadioShack</td>
			<td>40-244</td>
			<td>maximum power handling 50 W</td>
		</tr>
		<tr height="17">
			<td height="17" style="height:17px;">function generator&#160;</td>
			<td>Agilent&#160;</td>
			<td>33220A</td>
			<td>frequency range 1 &#181;Hz- 20 MHz</td>
		</tr>
		<tr height="33">
			<td height="33" style="height:33px;">power amplifier&#160;</td>
			<td>PYLE audio</td>
			<td>PylePro PT2400</td>
			<td style="width:293px;">frequency response: 10 Hz-50 kHz, two speaker 
			channels</td>
		</tr>
		<tr height="16">
			<td height="16" style="height:17px;">cell culture incubator&#160;</td>
			<td>Thermo Fisher&#160;</td>
			<td>Steri-Cult 3307</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="16">
			<td height="16" style="height:17px;">syringe pump&#160;</td>
			<td>New Era Pump Systems</td>
			<td>NE-300</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="16">
			<td height="16" style="height:17px;">High voltage power supply</td>
			<td>Spellman</td>
			<td>CZE 1000R</td>
			<td>output voltage: 0-30 kV</td>
		</tr>
		<tr height="16">
			<td height="16" style="height:17px;">scanning electron microscope&#160;</td>
			<td>JEOL-USA</td>
			<td>JSM-7400F</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="16">
			<td height="16" style="height:17px;">desk gold sputter coater</td>
			<td>Denton Vacuum</td>
			<td>DSK00V-0013</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="16">
			<td height="16" style="height:17px;">Doppler laser vibrometer&#160;</td>
			<td>Polytec</td>
			<td>PDV-100</td>
			<td>non-contact velocity measurement (0-22 kHz)</td>
		</tr>
		<tr height="16">
			<td height="16" style="height:17px;">PCR sequence detection system&#160;</td>
			<td>Applied Biosystems</td>
			<td>ABI7300</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="16">
			<td height="16" style="height:17px;">multiphoton confocal microscope</td>
			<td>Zeiss</td>
			<td>Zeiss 510Meta NLO</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="33">
			<td height="33" style="height:33px;">UV-VIS Spectrophotometer&#160;</td>
			<td style="width:188px;">NanoDrop Products 
			via Thermo Scientific</td>
			<td>ND-2000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="16">
			<td height="16" style="height:17px;">VibSoft Data Acquisition Software</td>
			<td>Polytec</td>
			<td></td>
			<td>acquisition bandwidth up to 40 MHz</td>
		</tr>
		<tr height="16">
			<td height="16" style="height:17px;">Origin 8.5 data analysis software&#160;</td>
			<td>OriginLab</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="16">
			<td height="16" style="height:17px;">qbasePlus qPCR data analysis software&#160;</td>
			<td>Biogazelle</td>
			<td>V2.3</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="16">
			<td height="16" style="height:17px;">aluminium alloy&#160;</td>
			<td>McMaster-Carr</td>
			<td>Alloy 6061</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="16">
			<td height="16" style="height:17px;">acrylic blocks</td>
			<td>McMaster-Carr</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="27">
			<td height="27" style="height:27px;">polycarbonate anti-humidity chamber</td>
			<td>McMaster-Carr</td>
			<td></td>
			<td style="width:293px;">Impact-Resistant&#160;Polycarbonate</td>
		</tr>
		<tr height="16">
			<td height="16" style="height:17px;">screws&#160;</td>
			<td>McMaster-Carr</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="16">
			<td height="16" style="height:17px;">electronic cable/wire</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="16">
			<td height="16" style="height:17px;">medical grade PVC tubing</td>
			<td>US Plastic Corp.</td>
			<td>Tygon S-50-HL</td>
			<td>clear, biocompatible</td>
		</tr>
		<tr height="16">
			<td height="16" style="height:17px;">10 mL syringe&#160;</td>
			<td>Becton Dickinson</td>
			<td>309604</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="16">
			<td height="16" style="height:17px;">21 G blunt ended needle</td>
			<td>Small Parts</td>
			<td>NE-213PL-25</td>
			<td>1-1/2&#34; length</td>
		</tr>
		<tr height="16">
			<td height="16" style="height:17px;">Alligator clip adapters&#160;</td>
			<td>RadioShack</td>
			<td>270-354</td>
			<td>fully insulated</td>
		</tr>
		<tr height="17">
			<td height="17" style="height:17px;">8 mm biopsy punch</td>
			<td><a href="http://www.sklarcorp.com/ProductListUS.aspx?DepartmentID=10&amp;CategoryID=96">Sklar&#160;Surgical Instruments</a></td>
			<td>96-1152</td>
			<td>sterile, disposable</td>
		</tr>
		<tr height="16">
			<td height="16" style="height:17px;">12 mm biopsy punch</td>
			<td>Acuderm (via Fisher Scientific)</td>
			<td style="width:124px;">NC9998681</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="16">
			<td height="16" style="height:17px;">tissue culture flasks</td>
			<td>Corning</td>
			<td></td>
			<td>cell culture treated</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

construction and characterization of a novel vocal fold bioreactor

In vitro engineering of mechanically active tissues requires the presentation of physiologically relevant mechanical conditions to cultured cells. To emulate the dynamic environment of vocal folds, a novel vocal fold bioreactor capable of producing vibratory stimulations at fundamental phonation frequencies is constructed and characterized. The device is composed of a function generator, a power amplifier, a speaker selector and parallel vibration chambers. Individual vibration chambers are created by sandwiching a custom-made silicone membrane between a pair of acrylic blocks. The silicone membrane not only serves as the bottom of the chamber but also provides a mechanism for securing the cell-laden scaffold. Vibration signals, generated by a speaker mounted underneath the bottom acrylic block, are transmitted to the membrane aerodynamically by the oscillating air. Eight identical vibration modules, fixed on two stationary metal bars, are housed in an anti-humidity chamber for long-term operation in a cell culture incubator. The vibration characteristics of the vocal fold bioreactor are analyzed non-destructively using a Laser Doppler Vibrometer (LDV). The utility of the dynamic culture device is demonstrated by culturing cellular constructs in the presence of 200-Hz sinusoidal vibrations with a mid-membrane displacement of 40 &#181;m. Mesenchymal stem cells cultured in the bioreactor respond to the vibratory signals by altering the synthesis and degradation of vocal fold-relevant, extracellular matrix components. The novel bioreactor system presented herein offers an excellent in vitro platform for studying vibration-induced mechanotransduction and for the engineering of functional vocal fold tissues.

السقالات PCL ملفقة من قبل electrospinning تحتوي على مسام ميكرون الخلالي الحجم والألياف عشوائيا متشابكا مع متوسط ​​قطرها 4.7 ميكرون (الشكل 4A). في التكبير العالي، الأخاديد النانو والمسام واضحة على ألياف الفردية (الشكل 4B). طلاء من السقالات مع فبرونيكتين يحسن hydr...

Watch this Scientific Journal Video about Construction and Characterization of a Novel Vocal Fold Bioreactor at JoVE.com

Construction and Characterization of a Novel Vocal Fold Bioreactor

A novel vocal fold bioreactor capable of delivering physiologically relevant, vibratory stimulation to cultured cells is constructed and characterized. This dynamic culture device, when combined with a fibrous poly(&#949;-caprolactone) scaffold, creates a vocal fold-mimetic environment that modulates the behaviors of mesenchymal stem cells.

البناء وتوصيف من طية تفاعلات الاحيائية الرواية الصوتية

In vitro engineering of mechanically active tissues requires the presentation of physiologically relevant mechanical conditions to cultured cells. To ...

construction-and-characterization-of-a-novel-vocal-fold-bioreactor

Research

JoVE Journal

Bioengineering

9.1K Views.  University of Delaware. A novel vocal fold bioreactor capable of delivering physiologically relevant, vibratory stimulation to cultured cells is constructed and characterized. This dynamic culture device, when combined with a fibrous poly(ε-caprolactone) scaffold, creates a vocal fold-mimetic environment that modulates the behaviors of mesenchymal stem cells.

Video: Construction and Characterization of a Novel Vocal Fold Bioreactor

Engineering Biological-Based Vascular Grafts Using a Pulsatile Bioreactor

Much effort has been devoted to develop and advance the methodology to regenerate functional small-diameter arterial bypasses. In the physiological environment, both mechanical and chemical stimulation are required to maintain the proper development and functionality of arterial vessels1,2.
Bioreactor culture systems developed by our group are designed to support vessel regeneration within a precisely controlled chemo-mechanical environment mimicking that of native vessels. Our bioreactor assembly and maintenance procedures are fairly simple and highly repeatable3,4. Smooth muscle cells (SMCs) are seeded onto a tubular polyglycolic acid (PGA) mesh that is threaded over compliant silicone tubing and cultured in the bioreactor with or without pulsatile stimulation for up to 12 weeks. There are four main attributes that distinguish our bioreactor from some predecessors. 1) Unlike other culture systems that simulate only the biochemical surrounding of native blood vessels, our bioreactor also creates a physiological pulsatile environment by applying cyclic radial strain to the vessels in culture. 2) Multiple engineered vessels can be cultured simultaneously under different mechanical conditions within a controlled chemical environment. 3) The bioreactor allows a mono layer of endothelial cells (EC) to be easily coated onto the luminal side of engineered vessels for animal implantation models. 4) Our bioreactor can also culture engineered vessels with different diameter size ranged from 1 mm to 3 mm, saving the effort to tailor each individual bioreactor to fit a specific diameter size. 
The engineered vessels cultured in our bioreactor resemble native blood vessels histologically to some degree. Cells in the vessel walls express mature SMC contractile markers such as smooth muscle myosin heavy chain (SMMHC)3. A substantial amount of collagen is deposited within the extracellular matrix, which is responsible for ultimate mechanical strength of the engineered vessels5. Biochemical analysis also indicates that collagen content of engineered vessels is comparable to that of native arteries6. Importantly, the pulsatile bioreactor has consistently regenerated vessels that exhibit mechanical properties that permit successful implantation experiments in animal models3,7. Additionally, this bioreactor can be further modified to allow real-time assessment and tracking of collagen remodeling over time, non-invasively, using a non-linear optical microscopy (NLOM)8. To conclude, this bioreactor should serve as an excellent platform to study the fundamental mechanisms that regulate the regeneration of functional small-diameter vascular grafts.

Our group has developed a bioreactor culture system that mimics the physiological pulsatile stresses of the cardiovascular system to regenerate implantable small-diameter vascular grafts.

الطعوم الوعائية الهندسة البيولوجية ، عن طريق بناء مفاعل حيوي نابض

Much effort has been devoted to develop and advance the methodology to regenerate functional small-diameter arterial bypasses. In the physiological ...

Synthetic, Multi-Layer, Self-Oscillating Vocal Fold Model Fabrication

Sound for the human voice is produced via flow-induced vocal fold vibration. The vocal folds consist of several layers of tissue, each with differing material properties 1. Normal voice production relies on healthy tissue and vocal folds, and occurs as a result of complex coupling between aerodynamic, structural dynamic, and acoustic physical phenomena. Voice disorders affect up to 7.5 million annually in the United States alone 2 and often result in significant financial, social, and other quality-of-life difficulties. Understanding the physics of voice production has the potential to significantly benefit voice care, including clinical prevention, diagnosis, and treatment of voice disorders.
Existing methods for studying voice production include in vivo experimentation using human and animal subjects, in vitro experimentation using excised larynges and synthetic models, and computational modeling. Owing to hazardous and difficult instrument access, in vivo experiments are severely limited in scope. Excised larynx experiments have the benefit of anatomical and some physiological realism, but parametric studies involving geometric and material property variables are limited. Further, they are typically only able to be vibrated for relatively short periods of time (typically on the order of minutes).
Overcoming some of the limitations of excised larynx experiments, synthetic vocal fold models are emerging as a complementary tool for studying voice production. Synthetic models can be fabricated with systematic changes to geometry and material properties, allowing for the study of healthy and unhealthy human phonatory aerodynamics, structural dynamics, and acoustics. For example, they have been used to study left-right vocal fold asymmetry 3,4, clinical instrument development 5, laryngeal aerodynamics 6-9, vocal fold contact pressure 10, and subglottal acoustics 11 (a more comprehensive list can be found in Kniesburges et al. 12)
Existing synthetic vocal fold models, however, have either been homogenous (one-layer models) or have been fabricated using two materials of differing stiffness (two-layer models). This approach does not allow for representation of the actual multi-layer structure of the human vocal folds 1 that plays a central role in governing vocal fold flow-induced vibratory response. Consequently, one- and two-layer synthetic vocal fold models have exhibited disadvantages 3,6,8 such as higher onset pressures than what are typical for human phonation (onset pressure is the minimum lung pressure required to initiate vibration), unnaturally large inferior-superior motion, and lack of a "mucosal wave" (a vertically-traveling wave that is characteristic of healthy human vocal fold vibration).
In this paper, fabrication of a model with multiple layers of differing material properties is described. The model layers simulate the multi-layer structure of the human vocal folds, including epithelium, superficial lamina propria (SLP), intermediate and deep lamina propria (i.e., ligament; a fiber is included for anterior-posterior stiffness), and muscle (i.e., body) layers 1. Results are included that show that the model exhibits improved vibratory characteristics over prior one- and two-layer synthetic models, including onset pressure closer to human onset pressure, reduced inferior-superior motion, and evidence of a mucosal wave.

The methodology for fabricating synthetic vocal fold models is described. The models are life-sized and mimic the multi-layer structure of the human vocal folds. Results show the models to self-oscillate at pressures comparable to lung pressure and demonstrate flow-induced vibratory responses that are similar to those of human vocal folds.

الاصطناعية ، ومتعدد الطبقات ، الذاتي تتأرجح صوتي تصنيع الغطاء النموذجي

Sound for the human voice is produced via flow-induced vocal fold vibration. The vocal folds consist of several layers of tissue, each with differing ...

Design of a Biaxial Mechanical Loading Bioreactor for Tissue Engineering

We designed a loading device that is capable of applying uniaxial or biaxial mechanical strain to a tissue engineered biocomposites fabricated for transplantation. While the device primarily functions as a bioreactor that mimics the native mechanical strains, it is also outfitted with a load cell for providing force feedback or mechanical testing of the constructs. The device subjects engineered cartilage constructs to biaxial mechanical loading with great precision of loading dose (amplitude and frequency) and is compact enough to fit inside a standard tissue culture incubator. It loads samples directly in a tissue culture plate, and multiple plate sizes are compatible with the system. The device has been designed using components manufactured for precision-guided laser applications. Bi-axial loading is accomplished by two orthogonal stages. The stages have a 50 mm travel range and are driven independently by stepper motor actuators, controlled by a closed-loop stepper motor driver that features micro-stepping capabilities, enabling step sizes of less than 50 nm. A polysulfone loading platen is coupled to the bi-axial moving platform. Movements of the stages are controlled by Thor-labs Advanced Positioning Technology (APT) software. The stepper motor driver is used with the software to adjust load parameters of frequency and amplitude of both shear and compression independently and simultaneously. Positional feedback is provided by linear optical encoders that have a bidirectional repeatability of 0.1 &mu;m and a resolution of 20 nm, translating to a positional accuracy of less than 3 &mu;m over the full 50 mm of travel. These encoders provide the necessary position feedback to the drive electronics to ensure true nanopositioning capabilities. In order to provide the force feedback to detect contact and evaluate loading responses, a precision miniature load cell is positioned between the loading platen and the moving platform. The load cell has high accuracies of 0.15% to 0.25% full scale.

We designed a novel mechanical loading bioreactor that can apply uniaxial or biaxial mechanical strain to a cartilage biocomposite prior to transplantation into an articular cartilage defect.

تصميم مفاعل حيوي ذو محورين الميكانيكية جار للهندسة الأنسجة

We  designed a loading device that is capable of applying uniaxial or biaxial  mechanical strain to a tissue engineered biocomposites fabricated for  ...

Operation of a Benchtop Bioreactor

Fermentation systems are used to provide an optimal growth environment for many different types of cell cultures. The ability afforded by fermentors to carefully control temperature, pH, and dissolved oxygen concentrations in particular makes them essential to efficient large scale growth and expression of fermentation products. This video will briefly describe the advantages of the fermentor over the shake flask. It will also identify key components of a typical benchtop fermentation system and give basic instruction on setup of the vessel and calibration of its probes. The viewer will be familiarized with the sterilization process and shown how to inoculate the growth medium in the vessel with culture. Basic concepts of operation, sampling, and harvesting will also be demonstrated. Simple data analysis and system cleanup will also be discussed.

Fermentors are used to increase culture yield and productivity of bioengineered cells. After screening multiple microbial or animal cell culture candidates in shake flasks, the next logical step is to increase the selected culture&#x2019;s biomass with the fermentor. This video demonstrates the setup and operation of a typical benchtop bioreactor system.

تشغيل الفوق تفاعلات الاحيائية

Fermentation systems are used to provide an optimal growth environment for many different types of cell cultures. The ability afforded by fermentors to ...

Nonhuman Primate Lung Decellularization and Recellularization Using a Specialized Large-organ Bioreactor

There are an insufficient number of lungs available to meet current and future organ transplantation needs. Bioartificial tissue regeneration is an attractive alternative to classic organ transplantation. This technology utilizes an organ&#39;s natural biological extracellular matrix (ECM) as a scaffold onto which autologous or stem/progenitor cells may be seeded and cultured in such a way that facilitates regeneration of the original tissue. The natural ECM is isolated by a process called decellularization. Decellularization is accomplished by treating tissues with a series of detergents, salts, and enzymes to achieve effective removal of cellular material while leaving the ECM intact. Studies conducted utilizing decellularization and subsequent recellularization of rodent lungs demonstrated marginal success in generating pulmonary-like tissue which is capable of gas exchange in vivo. While offering essential proof-of-concept, rodent models are not directly translatable to human use. Nonhuman primates (NHP) offer a more suitable model in which to investigate the use of bioartificial organ production for eventual clinical use.
The protocols for achieving complete decellularization of lungs acquired from the NHP rhesus macaque are presented. The resulting acellular lungs can be seeded with a variety of cells including mesenchymal stem cells and endothelial cells. The manuscript also describes the development of a bioreactor system in which cell-seeded macaque lungs can be cultured under conditions of mechanical stretch and strain provided by negative pressure ventilation as well as pulsatile perfusion through the vasculature; these forces are known to direct differentiation along pulmonary and endothelial lineages, respectively. Representative results of decellularization and cell seeding are provided.

Whole-organ decellularization produces natural biological scaffolds that may be used for regenerative medicine. The description of a nonhuman primate model of lung regeneration in which whole lungs are decellularized and then seeded with adult stem cells and endothelial cells in a bioreactor that facilitates vascular circulation and liquid media ventilation is presented.

There are an insufficient number of lungs available to meet current and future organ transplantation needs. Bioartificial tissue regeneration is an ...

Investigating the Three-dimensional Flow Separation Induced by a Model Vocal Fold Polyp

The fluid-structure energy exchange process for normal speech has been studied extensively, but it is not well understood for pathological conditions. Polyps and nodules, which are geometric abnormalities that form on the medial surface of the vocal folds, can disrupt vocal fold dynamics and thus can have devastating consequences on a patient&#39;s ability to communicate. Our laboratory has reported particle image velocimetry (PIV) measurements, within an investigation of a model polyp located on the medial surface of an in&#160;vitro driven vocal fold model, which show that such a geometric abnormality considerably disrupts the glottal jet behavior. This flow field adjustment is a likely reason for the severe degradation of the vocal quality in patients with polyps. A more complete understanding of the formation and propagation of vortical structures from a geometric protuberance, such as a vocal fold polyp, and the resulting influence on the aerodynamic loadings that drive the vocal fold dynamics, is necessary for advancing the treatment of this pathological condition. The present investigation concerns the three-dimensional flow separation induced by a wall-mounted prolate hemispheroid with a 2:1 aspect ratio in cross flow, i.e. a model vocal fold polyp, using an oil-film visualization technique. Unsteady, three-dimensional flow separation and its impact of the wall pressure loading are examined using skin friction line visualization and wall pressure measurements.

Vocal fold polyps can disrupt vocal fold dynamics and thus can have devastating consequences on a patient&#39;s ability to communicate. Three-dimensional flow separation induced by a wall-mounted model polyp and its impact on the wall pressure loading are examined using particle image velocimetry, skin friction line visualization, and wall pressure measurements.

التحقيق في فصل التدفق ثلاثي الأبعاد الناجم عن نموذج بوليب أضعاف الصوتية

The fluid-structure energy exchange process for normal speech has been studied extensively, but it is not well understood for pathological conditions. ...

Characterization of Leukocyte-platelet Rich Fibrin, A Novel Biomaterial

Autologous platelet concentrates represent promising innovative tools in the field of regenerative medicine and have been extensively used in oral surgery. Unlike platelet rich plasma (PRP) that is a gel or a suspension, Leukocyte-Platelet Rich Fibrin (L-PRF) is a solid 3D fibrin membrane generated chair-side from whole blood containing no anti-coagulant. The membrane has a dense three dimensional fibrin matrix with enriched platelets and abundant growth factors. L-PRF is a popular adjunct in surgeries because of its superior handling characteristics as well as its suturability to the wound bed. The goal of the study is to demonstrate generation as well as provide detailed characterization of relevant properties of L-PRF that underlie its clinical success.

Leucocyte-Platelet Rich Fibrin (L-PRF) represents an FDA cleared preparation of autologous platelet concentrates that possesses unique fibrin architecture, enriched platelets and abundant growth factors. Here, we present a protocol for chair-side generation of L-PRF as well as evaluate its mechanical properties including uniaxial testing and suture retention strength testing.

توصيف خلايا الدم البيضاء، الصفائح الدموية الغنية الليفين، رواية بيولوجية

Autologous platelet concentrates represent promising innovative tools in the field of regenerative medicine and have been extensively used in oral ...

A Novel Bioreactor for High Density Cultivation of Diverse Microbial Communities

A novel reactor design, coined a high density bioreactor (HDBR), is presented for the cultivation and study of high density microbial communities. Past studies have evaluated the performance of the reactor for the removal of COD1 and nitrogen species2-4 by heterotrophic and chemoautotrophic bacteria, respectively. The HDBR design eliminates the requirement for external flocculation/sedimentation processes while still yielding effluent containing low suspended solids. In this study, the HDBR is applied as a photobioreactor (PBR) in order to characterize the nitrogen removal characteristics of an algae-based photosynthetic microbial community. As previously reported for this HDBR design, a stable biomass zone was established with a clear delineation between the biologically active portion of the reactor and the recycling reactor fluid, which resulted in a low suspended solid effluent. The algal community in the HDBR was observed to remove 18.4% of total nitrogen species in the influent. Varying NH4+ and NO3- concentrations in the feed did not have an effect on NH4+ removal (n=44, p=0.993 and n=44, p=0.610 respectively) while NH4+ feed concentration was found to be negatively related with NO3- removal (n=44, p=0.000) and NO3- feed concentration was found to be positively correlated with NO3- removal (n=44, p=0.000). Consistent removal of NH4+, combined with the accumulation of oxidized nitrogen species at high NH4+ fluxes indicates the presence of ammonia- and nitrite-oxidizing bacteria within the microbial community.

A novel reactor design, coined a high density bioreactor (HDBR), is presented for the cultivation and study of high density microbial communities. Here, the HDBR is successfully applied in a photobioreactor (PBR) configuration for the study of nitrogen metabolism by a mixed high density algal community.

مفاعل حيوي رواية لزراعة ارتفاع كثافة المجتمعات الميكروبية متنوعة

A novel reactor design, coined a high density bioreactor (HDBR), is presented for the cultivation and study of high density microbial communities. Past ...

Construction and Setup of a Bench-scale Algal Photosynthetic Bioreactor with Temperature, Light, and pH Monitoring for Kinetic Growth Tests

The optimal design and operation of photosynthetic bioreactors (PBRs) for microalgal cultivation is essential for improving the environmental and economic performance of microalgae-based biofuel production. Models that estimate microalgal growth under different conditions can help to optimize PBR design and operation. To be effective, the growth parameters used in these models must be accurately determined. Algal growth experiments are often constrained by the dynamic nature of the culture environment, and control systems are needed to accurately determine the kinetic parameters. The first step in setting up a controlled batch experiment is live data acquisition and monitoring. This protocol outlines a process for the assembly and operation of a bench-scale photosynthetic bioreactor that can be used to conduct microalgal growth experiments. This protocol describes how to size and assemble a flat-plate, bench-scale PBR from acrylic. It also details how to configure a PBR with continuous pH, light, and temperature monitoring using a data acquisition and control unit, analog sensors, and open-source data acquisition software.

This paper describes the assembly process and operation of a bench-scale photosynthetic bioreactor that can be used, in conjunction with other methods, to estimate pertinent kinetic growth parameters. This system continuously monitors the pH, light, and temperature using sensors, a data acquisition and control unit, and open-source data acquisition software.

إنشاء وتركيب مقياس حيوي مفاعل حيوي متعدد الطحالب مع درجة الحرارة والضوء ودرجة الحموضة رصد اختبارات النمو الحركية

The optimal design and operation of photosynthetic bioreactors (PBRs) for microalgal cultivation is essential for improving the environmental and economic ...

Preparation and Characterization of Novel HDL-mimicking Nanoparticles for Nerve Growth Factor Encapsulation

The objective of this article is to introduce preparation and characterization methods for nerve growth factor (NGF)-loaded, high-density, lipoprotein (HDL)-mimicking nanoparticles (NPs). HDLs are endogenous NPs and have been explored as vehicles for the delivery of therapeutic agents. Various methods have been developed to prepare HDL-mimicking NPs. However, they are generally complicated, time consuming, and difficult for industrial scale-up. In this study, one-step homogenization was used to mix the excipients and form the prototype NPs. NGF is a water-soluble protein of 26 kDa. To facilitate the encapsulation of NGF into the lipid environment of HDL-mimicking NPs, protamine USP was used to form an ion-pair complex with NGF to neutralize the charges on the NGF surface. The NGF/protamine complex was then introduced into the prototype NPs. Apolipoprotein A-I was finally coated on the surface of the NPs. NGF HDL-mimicking NPs showed preferable properties in terms of particle size, size distribution, entrapment efficiency, in vitro release, bioactivity, and biodistribution. With the careful design and exploration of homogenization in HDL-mimicking NPs, the procedure was greatly simplified, and the NPs were made scalable. Moreover, various challenges, such as separating unloaded NGF from the NPs, conducting reliable in vitro release studies, and measuring the bioactivity of the NPs, were overcome.

Simple homogenization was used to prepare novel, high-density, lipoprotein-mimicking nanoparticles to encapsulate nerve growth factor. Challenges, detailed protocols for nanoparticle preparation, in vitro characterization, and in vivo studies are described in this article.

إعداد وتوصيف رواية هدل-محاكاة الجسيمات النانوية لتغليف عامل النمو العصبي

The objective of this article is to introduce preparation and characterization methods for nerve growth factor (NGF)-loaded, high-density, lipoprotein ...