Este trabajo fue financiado, en parte, por las subvenciones del NIH HL087653 y HL105314. Algunos de los métodos se han desarrollado en el laboratorio del Dr. Robert Mecham en la Escuela de Medicina de la Universidad de Washington.

1. La ecografía y la presión del sistema <ol><li> Inicie el sistema de ultrasonido de acuerdo a las instrucciones del fabricante (Vevo 770, Visualsonics). Llene la sonda apropiada (años de edad E18 - P7 = modelo 708, edad&gt; = P7 modelo 707B) con agua destilada y conectar con el sistema de ultrasonido. Coloque la sonda en el soporte ajustable a la orientación aproximada necesaria para obtener un LV en el eje largo de un ratón montado en la plataforma de imágenes para que el ápex del VI es apuntada hacia el brazo de la inyección. </li><li> El sistema de presión consiste en un transductor de presión llena de líquido, un amplificador de puente, el sistema de adquisición de datos y software de grabación de datos (LabChart). Las conexiones consisten en llaves de paso de tres vías, tubos, cerraduras Luer y para tubos. Una jeringa de 20 ml se llenó con 10% de solución salina heparinizada para el lavado en un extremo. El otro extremo se conecta a una aguja y un cuerpo de jeringa de 3 ml se modificó para su uso como una envoltura para mantener el tubo de la aguja en el brazo de la inyección (Figura 1). </li><li&gt; Calibrar el sistema de transductor de presión con un manómetro. </li><li> Montar el tubo de la aguja y la carcasa en el brazo de inyección del sistema de ultrasonidos. Fijar el transductor de presión en un soporte de anillo a la altura aproximada de la plataforma de imágenes. Colocar una aguja apropiada para la edad del ratón (edad E18 - P3 = 30G, edad&gt; = 25G P3) al tubo de la aguja. Agujas más pequeñas se obstruyen más fácil, son más difíciles de avanzar a través de la pared torácica, y tienen un tiempo de respuesta más lento. Por lo tanto, el mayor tamaño de aguja que se ajusta en el lumen del VI se utiliza para cada edad. </li><li> Colocar un montículo de gel de ultrasonido en la plataforma de formación de imágenes y cuidadosamente alinear la sonda usando el soporte ajustable de modo que la aguja se puede avanzar directamente en el gel bajo el centro de la sonda de imagen (Figura 2). La aguja debe ser lo suficientemente debajo de la sonda para no romper la cubierta de la sonda, pero lo suficientemente cerca como para estar dentro de la profundidad de la sonda de coordinación. Si es necesario, la aguja puede ser doblada por la mano de modo que permanece en ªe plano correcto a lo largo de su recorrido. </li><li> El mantenimiento de la alineación, retraer la aguja y elevar la sonda de imagen para colocar un cursor sobre la plataforma de formación de imágenes. Lavar la aguja para eliminar cualquier gel que puede haber entrado en la punta. </li></ol> 2. Ratón de preparación <ol><li> Todos los métodos que se muestran en este protocolo ha sido aprobado por el Cuidado de Animales institucional y el empleo. Anestesie una madre embarazada cronometrado (E18) o el ratón recién nacido (P1 - 20) por inhalación continua de isoflurano del 1,5%. Tubería puede ser insertado en un cono de nariz estándar para acomodar la cabeza pequeña de un ratón neonatal temprana (P1 - 15). </li><li> Asegure el ratón a la plataforma de imágenes del sistema de ultrasonidos en una posición de decúbito dorsal, con el ápex del VI apuntando hacia el brazo de la inyección. Para las madres embarazadas, aplicar gel para ultrasonidos para monitorizar la frecuencia cardíaca con el adjunto detector de ECG e inserte el termómetro rectal para el control de retroalimentación de la temperatura del cuerpo. Ratones recién nacidos son muy pequeños fo estos detectores, por lo que el ritmo cardíaco se controla durante las mediciones de presión y la temperatura corporal se mantiene con una lámpara de calor externo. </li><li> Retire el cabello del abdomen de la madre embarazada o en el pecho de la joven ratón con una crema depilatoria. Ratones recién nacidos (P1 - 10) no requieren ningún tipo de depilación. </li><li> Para las madres embarazadas, cortar y abrir el abdomen con unas tijeras y pinzas de disección curvas. Externalizar un cuerno uterino y el lugar en una gasa humedecida con solución salina caliente. Cuidadosamente manipular un embrión en la posición adecuada para obtener una vista paraesternal eje largo del VI utilizando la sonda de ultrasonido. Medir la presión en todos los embriones de este lado antes de la externalización de la trompa uterina otro. Mantenga todos los embriones y el abdomen de la madre húmedo con adición periódica de solución salina caliente. </li></ol> 3. Medición de presión <ol><li> Lugar precalentado, gel de ultrasonido desgasificado del ratón embrionario o neonatal. Ratones recién nacidos que no han sido ddepilado debe tener una pequeña cantidad de gel de ultrasonido se frota sobre su pecho antes de que el gel de ultrasonido restante se aplica para mejorar el acoplamiento. Bajar la sonda de imagen y ajustar el ángulo de la plataforma de imágenes para obtener una óptima paraesternal vista LV largo del eje. No ajustar el ángulo de la sonda debido a que la alineación aguja se perderán. </li><li> Mientras que el control de la imagen de LV en la pantalla del ultrasonido, avanzar lentamente la aguja hasta que esté cerca de la parte inferior de la sonda. Ajustar la posición de la aguja y la sonda, si es necesario, para corregir los cambios de alineación. Lave suavemente la aguja con solución salina. Iniciar el registro de datos de presión y poner a cero el transductor de presión con el software LabChart. El transductor se desplaza con la temperatura y la posición, lo que es importante para que cero justo antes de medir la presión en cada ratón. </li><li> Lentamente avanzar la aguja hasta que pueda ser visto en el borde de la imagen de ultrasonidos, pero no todavía en el VI. Ajuste la posición de la aguja, si es necesario, para entrar en el ventrículo izquierdo en elápice. Ajustar la posición de la sonda, si es necesario, para mantener una imagen clara de la aguja. Avance la aguja en el lumen del VI (Figura 3), durante la grabación de los datos de presión y seguimiento de la localización de la aguja en la imagen de ultrasonido. El inicio de grabaciones pulsátiles del transductor de presión confirma la ubicación dentro del lumen del VI (Figura 4). </li><li> Si la aguja parece estar en el lumen del VI, pero los registros de presión no son pulsátil, a ras con un ligero golpe en el émbolo de la jeringa, sólo hasta un aumento de presión es detectado (alrededor de 5 a 10 l de volumen). Esto debería eliminar cualquier obstrucción que pueden ser evitadas con una lectura precisa. Si las lecturas de presión no son todavía pulsátil, la aguja puede estar por encima o por debajo del plano correcto y no se inserta en el lumen del VI. Retirar la aguja, lavar con solución salina, y avanzar de nuevo. Si las lecturas pulsátiles aún no se obtuvo, mueva el ratón a la próxima. Utilice una aguja nueva para cada ratón. </li><li> El éxito de las lecturas de presión puede obtenerse a partir de 75% delos ratones embrionarios y neonatales intentado. Las lecturas deben tomar 5 - 10 minutos cada uno y los datos de presión para un ratón no debe ser incluido si la frecuencia cardíaca son muy diferentes de lo esperado (Figura 5). La frecuencia cardíaca tiene un efecto significativo sobre las medidas cardiovasculares y las tasas de alteración del corazón son indicativos de angustia cardíaca. Malestar embrionario ocurre generalmente 1 - 1,5 horas después de la externalización primero del útero, por lo que la velocidad es importante para la medición de presiones en una camada entera. </li></ol> 4. Los resultados representativos Todos los resultados mostrados son para ratones C57BL6J. Una imagen de la aguja en el lumen LV para un ratón en P1 se muestra en la Figura 3. La aguja es necesario perforar la pared del pecho y tener acceso a la pequeña luz del VI, pero aumenta significativamente el tiempo de respuesta del sistema de presión. Cuando un aumento de paso aproximada de la presión se aplica manualmente al sistema, el tiempo para alcanzar el 67% de la presión máxima es de 0.067 síc con el tubo sólo (lo más probable indicativo del tiempo real para aplicar el paso de presión), 0,105 seg con una aguja 25 G y 0,529 seg con una aguja G 30. El retraso en alcanzar la presión máxima se puede ver en los trazados completos mostrados en la Figura 4A y 4C. Aunque el tiempo de respuesta es más lenta con la aguja 30G, la forma de onda está mejor capturado en las etapas embrionarias y neonatal precoz, debido a la frecuencia cardíaca aumenta con la edad en los ratones 5. A pesar de esta limitación, la presión sistólica puede ser calculado suponiendo que el verdadero diastólica (mínima) la presión es cero, y la presión sistólica (máxima) de presión del ventrículo izquierdo es dos veces la media de presión del VI determina a partir de las lecturas en estado estacionario (Figura 4B y 4D ) 6. En general se supone que la sistólica y la presión arterial son iguales. Los ritmos cardíacos medidos y calculados presiones LV para varias edades entre E18 y P14 se muestran en la Figura 5. <img src="/files/ftp_upload/3756/3756fig1.jpg" /> Figura 1. Imagen del transductor de presión con los adjuntos de tres vías llaves de paso, del sexo masculino (M) y femenino (F) conexiones Luer, púas de mangueras, tubos, jeringas y agujas. <img src="/files/ftp_upload/3756/3756fig2.jpg" /> Figura 2. Imagen de la. Creado para alinear la aguja con la sonda de imagen (A) La plataforma de imágenes se hace girar de modo que el ápice del VI del ratón que se enfrenta el brazo de la inyección. La sonda está montada en el soporte ajustable en la orientación necesaria para obtener una aproximación del VI eje largo de la imagen. La carcasa tubo de la aguja está montado en el brazo de la inyección. La aguja se introduce en un montículo de gel de ultrasonido en la plataforma de formación de imágenes para determinar el ángulo correcto y la posición vertical y horizontal con respecto a la sonda de imagen (B). <img src="/files/ftp_upload/3756/3756fig3.jpg" /> Figura 3. Imagen de la aguja (N) avanza a través de la pared del pecho (CW) yen el lumen del VI en un ratón P1. Barra de escala = 0,1 mm. <img src="/files/ftp_upload/3756/3756fig4.jpg" /> Figura 4. Ejemplo de lecturas de la presión pulsátil que la aguja entra en el ventrículo izquierdo de un E18 (A) y P14 (C) del ratón. Existe un retraso en alcanzar un estado estacionario, debido al tiempo de respuesta del sistema con la aguja. Ampliación de puntos de vista de las lecturas en estado de equilibrio se muestran en la B y D. Nótese que las presiones mínimas E18 LV están cerca de cero, pero la forma de onda completa desde cero hasta la máxima presión no se puede grabar en los ritmos cardíacos más altos de p14 ratones. Las presiones medias se miden a partir de las lecturas de estado estable y se supone que la presión sistólica del VI = 2 x mide la presión media. <img src="/files/ftp_upload/3756/3756fig5.jpg" /> Figura 5 medidos frecuencia cardíaca (A) y se calcularon las presiones sistólica del VI (B) para E18 -. P14 ratones. N = 7 para E18, 5 para P1, P3 para 22, 23 para P7 y P14 16 para <sup&gt; 7.5.

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	<li>Ji, R. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Onset+of+cardiac+function+during+early+mouse+embryogenesis+coincides+with+entry+of+primitive+erythroblasts+into+the+embryo+proper.">Onset of cardiac function during early mouse embryogenesis coincides with entry of primitive erythroblasts into the embryo proper.</a> Circ. Res. 92 (2), 133-135 (2003).</li><li>Ishiwata, T., Nakazawa, M., Pu, W. T., Tevosian, S. G., Izumo, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Developmental+changes+in+ventricular+diastolic+function+correlate+with+changes+in+ventricular+myoarchitecture+in+normal+mouse+embryos.">Developmental changes in ventricular diastolic function correlate with changes in ventricular myoarchitecture in normal mouse embryos.</a> Circ. Res. 93 (9), 857-865 (2003).</li><li>Huang, Y., Guo, X., Kassab, G. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Axial+nonuniformity+of+geometric+and+mechanical+properties+of+mouse+aorta+is+increased+during+postnatal+growth.">Axial nonuniformity of geometric and mechanical properties of mouse aorta is increased during postnatal growth.</a> Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 290 (2), H657-H664 (2006).</li><li>Ishii, T., Kuwaki, T., Masuda, Y., Fukuda, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Postnatal+development+of+blood+pressure+and+baroreflex+in+mice.">Postnatal development of blood pressure and baroreflex in mice.</a> Auton. Neurosci. 94 (1-2), 34-41 (2001).</li><li>Le, V. P., Knutsen, R. H., Mecham, R. P., Wagenseil, J. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Decreased+aortic+diameter+and+compliance+precedes+blood+pressure+increases+in+postnatal+development+of+elastin-insufficient+mice.">Decreased aortic diameter and compliance precedes blood pressure increases in postnatal development of elastin-insufficient mice.</a> Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. , (2011).</li><li>Wagenseil, J. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reduced+vessel+elasticity+alters+cardiovascular+structure+and+function+in+newborn+mice.">Reduced vessel elasticity alters cardiovascular structure and function in newborn mice.</a> Circ. Res. 104 (10), 1217-1224 (2009).</li><li>Wagenseil, J. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+importance+of+elastin+to+aortic+development+in+mice.">The importance of elastin to aortic development in mice.</a> Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 299 (2), H257-H264 (2010).</li><li>Ramirez, F., Sakai, L. Y., Rifkin, D. B., Dietz, H. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Extracellular+microfibrils+in+development+and+disease.">Extracellular microfibrils in development and disease.</a> Cell. Mol. Life Sci. 64 (18), 2437-2446 (2007).</li><li>Li, D. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Elastin+point+mutations+cause+an+obstructive+vascular+disease,+supravalvular+aortic+stenosis.">Elastin point mutations cause an obstructive vascular disease, supravalvular aortic stenosis.</a> Hum. Mol. Genet. 6 (7), 1021-1028 (1997).</li><li>Roth, D. M., Swaney, J. S., Dalton, N. D., Gilpin, E. A., Ross, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Impact+of+anesthesia+on+cardiac+function+during+echocardiography+in+mice.">Impact of anesthesia on cardiac function during echocardiography in mice.</a> Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 282 (6), H2134-H2140 (2002).</li><li>Phoon, C. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Imaging+tools+for+the+developmental+biologist:+ultrasound+biomicroscopy+of+mouse+embryonic+development.">Imaging tools for the developmental biologist: ultrasound biomicroscopy of mouse embryonic development.</a> Pediatr. Res. 60 (1), 14-21 (2006).</li></ol>

No hay conflictos de interés declarado.

El protocolo presentado aquí proporciona un método para medir la presión del VI en embrionario finales y principios de los ratones recién nacidos. La principal limitación de este protocolo es la resolución temporal del sistema de presión. La señal de presión se amortigua a medida que viaja desde el ventrículo izquierdo a través de la aguja al transductor, y sólo los valores medios de presión se puede grabar. La amortiguación puede minimizarse mediante el uso de la aguja más grande posible, pero la aguja d...

<table border="1"><tbody><tr><td> Nombre del reactivo / equipo </td><td> Empresa </td><td> Número de catálogo </td><td> Comentarios </td></tr><tr><td> De alta resolución del sistema de ultrasonido </td><td> Visualsonics </td><td> Vevo 770 </td><td> U otro sistema de ultrasonido apropiado </td></tr><tr><td> Alta frecuencia de ultrasonido sondas </td><td> Visualsonics </td><td> 708 y 707B </td><td></td></tr><tr><td> Imagen de plataforma y el brazo de la inyección </td><td> Visualsonics </td><td> Imagen Station 2 </td><td> Con el ECG y control de la temperatura de la plataforma de información </td></tr><tr><td> Transductor de presión </td><td> AD Instruments </td><td> MLT 844 </td><td></td></tr><tr><td> Puente del amplificador </td><td> AD Instruments </td><td> ML221 </td><td></td></tr><tr><td> Sistema de adquisición de datos </td&gt; <td> AD Instruments </td><td> ML866 </td><td></td></tr><tr><td> Los datos del software de grabación </td><td> AD Instruments </td><td> LabChart </td><td></td></tr><tr><td> Anillo de pie y sujetar </td><td> Varios proveedores </td><td></td><td> Para mantener transductor de presión durante las mediciones </td></tr><tr><td> Llaves de paso de 3 vías con conexión Luer lock macho </td><td> Cole Parmer </td><td> 30600-02 </td><td></td></tr><tr><td> 1/16 &quot;tubo Tygon de Identificación </td><td> Cole Parmer </td><td> 06408 </td><td></td></tr><tr><td> Luers masculinos y femeninos w / 1/16 &quot;lengüeta de la manguera </td><td> Cole Parmer </td><td> 45510-50 45510-00 </td><td></td></tr><tr><td> 24 &quot;tubos de macho y hembra Luer en cada extremo </td><td> Cole Parmer </td><td> 30600-60 </td><td></td></tr><tr><td> 3 y 10 ml jeringas </td><td> BD Biosciences </td><td></td><td></td></tr><tr><td> 30 y 25G agujas </td><td> BD Biosciences </td><td></td><td> 1,5 pulgadas de longitud </td></tr><tr><td> Big Ben manómetro </td><td> Riester </td><td> 1456-100 </td><td></td></tr><tr><td> Salina </td><td> Varios proveedores </td><td></td><td></td></tr><tr><td> La heparina </td><td> Varios proveedores </td><td></td><td></td></tr><tr><td> Ultrasonido de gel </td><td> Parker </td><td> Aquasonic 100 </td><td></td></tr><tr><td> Lociones para el cabello removedor </td><td> Nair </td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

measuring left ventricular pressure in late embryonic and neonatal mice

La presión arterial aumenta de forma significativa durante el desarrollo embrionario y postnatal en animales vertebrados. En el ratón, el flujo sanguíneo es detectable primero alrededor del día embrionario (E) 8,5 1. Sistólica del ventrículo izquierdo (VI) la presión es de 2 mmHg en E9.5 y E14.5 11 mmHg en dos. En estas etapas mediados de los embriones, el VI es claramente visible a través de la pared torácica para la medición de presión invasiva, porque las costillas y la piel no están completamente desarrollados. Entre E14.5 y el parto (aproximadamente E21) los métodos de imagen debe ser usado para ver el VI. Después del nacimiento, la media de aumento de la presión arterial de 30 a 70 mmHg desde el primer día postnatal (P) 2 - 35 3. Más allá de P20, la presión arterial se puede medir con catéteres de estado sólido (es decir, Millar o Scisense). Antes de P20, estos catéteres son demasiado grandes para el desarrollo de las arterias de ratones y la presión arterial debe ser medida con la costumbre sacó catéteres de plástico unidos a transductores de presión llenas de líquido o de vidrio 3 micropipetas attardía en deseos de servo transductores de presión nula 4. Nuestro trabajo reciente ha demostrado que el mayor aumento de la presión arterial se produce durante los fines de embriones con el período postnatal temprano en ratones de 5-7. Este gran aumento de la presión arterial puede influir en las células musculares lisas (SMC) fenotipo en las arterias en desarrollo y desencadenar eventos importantes mecanotransducción. En la enfermedad humana, donde las propiedades mecánicas de las arterias en desarrollo se ven comprometidos por defectos en las proteínas de la matriz extracelular (Síndrome de esto es de Marfan 8 y estenosis aórtica supravalvular 9) los rápidos cambios en la presión arterial durante este período puede contribuir a fenotipo de la enfermedad y la gravedad a través de alteraciones en mecanotransducción señales. Por lo tanto, es importante ser capaz de medir los cambios de presión sanguínea durante embrionario finales y los períodos neonatales en modelos de ratón de la enfermedad humana. Se describe un método para medir la presión del VI a finales deembrionario (E18) y postnatal (P1 - 20) ratones. Una aguja conectada a un transductor de presión llena de líquido se introduce en el ventrículo izquierdo bajo guía ecográfica. Hay que tener cuidado para mantener la función cardiaca normal durante el protocolo experimental, sobre todo para los embriones de ratones. Los datos representativos se presentan y las limitaciones del protocolo se discuten.

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Measuring Left Ventricular Pressure in Late Embryonic and Neonatal Mice

Medición de la presión del ventrículo izquierdo (VI) en embriones de ratones y neonatal se describe. La presión se mide mediante la inserción de una aguja conectada a un transductor lleno de líquido en el ventrículo izquierdo bajo la guía del ultrasonido. Se debe tener cuidado para mantener la función cardiaca normal durante el protocolo experimental.

Medición de la presión del ventrículo izquierdo a finales de embriones de ratones y Neonatal

Blood pressure increases significantly during embryonic and postnatal development in vertebrate animals. In the mouse, blood flow is first detectable ...

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Research

JoVE Journal

Bioengineering

13.8K vistas.  Saint Louis University. Medición de la presión del ventrículo izquierdo (VI) en embriones de ratones y neonatal se describe. La presión se mide mediante la inserción de una aguja conectada a un transductor lleno de líquido en el ventrículo izquierdo bajo la guía del ultrasonido. Se debe tener cuidado para mantener la función cardiaca normal durante el protocolo experimental.

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Measuring and Modeling Contractile Drying in Human Stratum Corneum

Stratum corneum (SC) is the most superficial skin layer. Its contact with the external environment means that this tissue layer is subjected to both cleansing agents and daily variations in ambient moisture; both of which can alter the water content of the tissue. Reductions in water content from severe barrier dysfunction or low humidity environments can alter SC stiffness and cause a build-up of drying stresses. In extreme conditions, these factors can cause mechanical rupture of the tissue. We have established a high throughput method of quantifying dynamic changes in the mechanical properties of SC upon drying. This technique can be employed to quantify changes in the drying behavior and mechanical properties of SC with cosmetic cleanser and moisturizer treatments. This is achieved by measuring dynamic variations in spatially resolved in-plane drying displacements of circular tissue samples adhered to an elastomer substrate. In-plane radial displacements acquired during drying are azimuthally averaged and fitted with a profile based on a linear elastic contractility model. Dynamic changes in drying stress and SC elastic modulus can then be extracted from the fitted model profiles.

This article describes a method of quantifying the dynamic drying behavior and mechanical properties of stratum corneum by measuring spatially resolved in-plane drying displacements of circular tissue samples adhered to an elastomer substrate. This technique can be used to measure how different chemical treatments alter drying and tissue mechanical properties.

La medición y Modelado contráctil que se secan en humano estrato córneo

Stratum corneum (SC) is the most superficial skin layer. Its contact with the external environment means that this tissue layer is subjected to both ...

Investigación

Bioingeniería

Ammonia Synthesis at Low Pressure

Ammonia can be synthesized at low pressure by the use of an ammonia selective absorbent. The process can be driven with wind energy, available locally in areas requiring ammonia for synthetic fertilizer. Such wind energy is often called &#34;stranded,&#34; because it is only available far from population centers where it can be directly used.
In the proposed low pressure process, nitrogen is made from air using pressure swing absorption, and hydrogen is produced by electrolysis of water. While these gases can react at approximately 400 &#176;C in the presence of a promoted conventional catalyst, the conversion is often limited by the reverse reaction, which makes this reaction only feasible at high pressures. This limitation can be removed by absorption on an ammine-like calcium or magnesium chloride. Such alkaline metal halides can effectively remove ammonia, thus suppressing the equilibrium constraints of the reaction. In the proposed absorption-enhanced ammonia synthesis process, the rate of reaction may then be controlled not by the chemical kinetics nor the absorption rates, but by the rate of the recycle of unreacted gases. The results compare favorably with ammonia made from a conventional small scale Haber-Bosch process.

Ammonia can be synthesized at low pressure by using a conventional catalyst and an ammonia selective absorbent.

Síntesis del amoníaco a baja presión

Ammonia can be synthesized at low pressure by the use of an ammonia selective absorbent. The process can be driven with wind energy, available locally in ...

Anatomically Realistic Neonatal Heart Model for Use in Neonatal Patient Simulators

Neonatal patient simulators (NPS) are artificial patient surrogates used in the context of medical simulation training. Neonatologists and nursing staff practice clinical interventions such as chest compressions to ensure patient survival in the case of bradycardia or cardiac arrest. The simulators used currently are of low physical fidelity and therefore cannot provide qualitative insight into the procedure of chest compressions. The embedding of an anatomically realistic heart model in future simulators enables the detection of cardiac output generated during chest compressions; this can provide clinicians with an output parameter, which can deepen the understanding of the effect of the compressions in relation to the amount of blood flow generated. Before this monitoring can be achieved, an anatomically realistic heart model must be created containing: two atria, two ventricles, four heart valves, pulmonary veins and arteries, and systemic veins and arteries. This protocol describes the procedure for creating such a functional artificial neonatal heart model by utilizing a combination of magnetic resonance imaging (MRI), 3D printing, and casting in the form of cold injection molding. Using this method with flexible 3D printed inner molds in the injection molding process, an anatomically realistic heart model can be obtained.

This protocol describes a procedure for creating functional artificial neonatal heart models by utilizing a combination of magnetic resonance imaging, 3D printing, and injection molding. The purpose of these models is for integration into the next generation of neonatal patient simulators and as a tool for physiological and anatomical studies.

Modelo corazón Neonatal anatómicamente realista para el uso en simuladores de paciente Neonatal

Neonatal patient simulators (NPS) are artificial patient surrogates used in the context of medical simulation training. Neonatologists and nursing staff ...

Mouse Model of Pressure Ulcers After Spinal Cord Injury

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

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

Modelo de ratón de úlceras por presión después de lesión de médula espinal

Pressure ulcers (PUs) are common debilitating complications of traumatic spinal cord injury (SCI) and tend to occur in soft tissues around bony ...

Measuring Global Cellular Matrix Metalloproteinase and Metabolic Activity in 3D Hydrogels

Three-dimensional (3D) cell culture systems often more closely recapitulate in vivo cellular responses and functions than traditional two-dimensional (2D) culture systems. However, measurement of cell function in 3D culture is often more challenging. Many biological assays require retrieval of cellular material which can be difficult in 3D cultures. One way to address this challenge is to develop new materials that enable measurement of cell function within the material. Here, a method is presented for measurement of cellular matrix metalloproteinase (MMP) activity in 3D hydrogels in a 96-well format. In this system, a poly(ethylene glycol) (PEG) hydrogel is functionalized with a fluorogenic MMP cleavable sensor. Cellular MMP activity is proportional to fluorescence intensity and can be measured with a standard microplate reader. Miniaturization of this assay to a 96-well format reduced the time required for experimental set up by 50% and reagent usage by 80% per condition as compared to the previous 24-well version of the assay. This assay is also compatible with other measurements of cellular function. For example, a metabolic activity assay is demonstrated here, which can be conducted simultaneously with MMP activity measurements within the same hydrogel. The assay is demonstrated with human melanoma cells encapsulated across a range of cell seeding densities to determine the appropriate encapsulation density for the working range of the assay. After 24 h of cell encapsulation, MMP and metabolic activity readouts were proportional to cell seeding density. While the assay is demonstrated here with one fluorogenic degradable substrate, the assay and methodology could be adapted for a wide variety of hydrogel systems and other fluorescent sensors. Such an assay provides a practical, efficient and easily accessible 3D culturing platform for a wide variety of applications.

Here, a protocol is presented for encapsulating and culturing cells in poly(ethylene glycol) (PEG) hydrogels functionalized with a fluorogenic matrix metalloproteinase (MMP)-degradable peptide. Cellular MMP and metabolic activity are measured directly from the hydrogel cultures using a standard microplate reader.

Medición de metaloproteinasa de la matriz celular Global y actividad metabólica en hidrogeles 3D

Three-dimensional (3D) cell culture systems often more closely recapitulate in vivo cellular responses and functions than traditional two-dimensional (2D) ...

Methods for In Vivo Biomechanical Testing on Brachial Plexus in Neonatal Piglets

Neonatal brachial plexus palsy (NBPP) is a stretch injury that occurs during the birthing process in nerve complexes located in the neck and shoulder regions, collectively referred to as the brachial plexus (BP). Despite recent advances in obstetrical care, the problem of NBPP continues to be a global health burden with an incidence of 1.5 cases per 1,000 live births. More severe types of this injury can cause permanent paralysis of the arm from the shoulder down. Prevention and treatment of NBPP warrants an understanding of the biomechanical and physiological responses of newborn BP nerves when subjected to stretch. Current knowledge of the newborn BP is extrapolated from adult animal or cadaveric BP tissue instead of in vivo neonatal BP tissue. This study describes an in vivo mechanical testing device and procedure to conduct in vivo biomechanical testing in neonatal piglets. The device consists of a clamp, actuator, load cell, and camera system that apply and monitor in vivo strains and loads until failure. The camera system also allows monitoring of the failure location during rupture. Overall, the presented method allows for a detailed biomechanical characterization of neonatal BP when subjected to stretch.

Methods for In Vivo Biomechanical Testing on Brachial Plexus in Neonatal Piglets

Presented here are methods to perform in vivo biomechanical testing on brachial plexus in a neonatal piglet model.

Métodos para ensayos biomecánicos In Vivo en el plexo braquial en lechones neonatales

Neonatal brachial plexus palsy (NBPP) is a stretch injury that occurs during the birthing process in nerve complexes located in the neck and shoulder ...

Optical Imaging of Isolated Murine Ventricular Myocytes

The ability to isolate adult cardiac myocytes has permitted researchers to study a variety of cardiac pathologies at the single cell level. While advances in calcium sensitive dyes have permitted the robust optical recording of single cell calcium dynamics, recording of robust transmembrane optical voltage signals has remained difficult. Arguably, this is because of the low single to noise ratio, phototoxicity, and photobleaching of traditional potentiometric dyes. Therefore, single cell voltage measurements have long been confined to the patch clamp technique which while the gold standard, is technically demanding and low throughput. However, with the development of novel potentiometric dyes, large, fast optical responses to changes in voltage can be obtained with little to no phototoxicity and photobleaching. This protocol describes in detail how to isolate adult murine myocytes which can be used for cellular shortening, calcium, and optical voltage measurements. Specifically, the protocol describes how to use a ratiometric calcium dye, a single-excitation calcium dye, and a single excitation voltage dye. This approach can be used to assess the cardiotoxicity and arrhythmogenicity of various chemical agents. While phototoxicity is still an issue at the single cell level, methodology is discussed on how to reduce it.

We present the methodology for the isolation of murine myocytes and how to obtain voltage or calcium traces simultaneously with sarcomere shortening traces using fluorescence photometry with simultaneous digital cell geometry measurements.

Imágenes ópticas de miocitos ventriculares murinos aislados

The ability to isolate adult cardiac myocytes has permitted researchers to study a variety of cardiac pathologies at the single cell level. While advances ...

Patterning the Geometry of Human Embryonic Stem Cell Colonies on Compliant Substrates to Control Tissue-Level Mechanics

Human embryonic stem cells demonstrate a unique ability to respond to morphogens in vitro by self-organizing patterns of cell fate specification that correspond to primary germ layer formation during embryogenesis. Thus, these cells represent a powerful tool with which to examine the mechanisms that drive early human development. We have developed a method to culture human embryonic stem cells in confined colonies on compliant substrates that provides control over both the geometry of the colonies and their mechanical environment in order to recapitulate the physical parameters that underlie embryogenesis. The key feature of this method is the ability to generate polyacrylamide hydrogels with defined patterns of extracellular matrix ligand at the surface to promote cell attachment. This is achieved by fabricating stencils with the desired geometric patterns, using these stencils to create patterns of extracellular matrix ligand on glass coverslips, and transferring these patterns to polyacrylamide hydrogels during polymerization. This method is also compatible with traction force microscopy, allowing the user to measure and map the distribution of cell-generated forces within the confined colonies. In combination with standard biochemical assays, these measurements can be used to examine the role mechanical cues play in fate specification and morphogenesis during early human development.

Extracellular matrix ligands can be patterned onto polyacrylamide hydrogels to enable the culture of human embryonic stem cells in confined colonies on compliant substrates. This method can be combined with traction force microscopy and biochemical assays to examine the interplay between tissue geometry, cell-generated forces, and fate specification.

Patrón de la geometría de las colonias de células madre embrionarias humanas en sustratos compatibles para controlar la mecánica de nivel de tejido

Human embryonic stem cells demonstrate a unique ability to respond to morphogens in vitro by self-organizing patterns of cell fate specification that ...

Evaluation of Left Ventricular Structure and Function using 3D Echocardiography

Three-dimensional (3D) quantification of the left ventricle (LV) provides significant added value in terms of diagnostic accuracy and precise risk stratification in various cardiac disorders. Recently, 3D echocardiography became available in routine cardiology practice; however, high-quality image acquisition and subsequent analysis have a steep learning curve. The present article aims to guide the reader through a detailed 3D protocol by presenting tips and tricks and also by highlighting the potential pitfalls to facilitate the widespread but technically sound use of this important technique concerning the LV. First and foremost, we show the acquisition of a high-quality 3D dataset with optimal spatial and temporal resolution. Then, we present the analytical steps toward a detailed quantification of the LV by using one of the most widely applied built-in software. We will quantify LV volumes, sphericity, mass and also systolic function by measuring ejection fraction and myocardial deformation (longitudinal and circumferential strain). We will discuss and provide clinical examples about the essential scenarios where the transition from a conventional echocardiographic approach to a 3D-based quantification is highly recommended.

In this article, we provide a step-by-step acquisition and analysis protocol for the volumetric assessment and speckle-tracking analysis of the left ventricle by 3D echocardiography, particularly focusing on practical aspects that maximize the feasibility of this technique.

Evaluación de la estructura y función del ventrículo izquierdo mediante ecocardiografía 3D

Three-dimensional (3D) quantification of the left ventricle (LV) provides significant added value in terms of diagnostic accuracy and precise risk ...

Measuring 3D In-vivo Shoulder Kinematics using Biplanar Videoradiography

The shoulder is one of the human body's most complex joint systems, with motion occurring through the coordinated actions of four individual joints, multiple ligaments, and approximately 20 muscles. Unfortunately, shoulder pathologies (e.g., rotator cuff tears, joint dislocations, arthritis) are common, resulting in substantial pain, disability, and decreased quality of life. The specific etiology for many of these pathologic conditions is not fully understood, but it is generally accepted that shoulder pathology is often associated with altered joint motion. Unfortunately, measuring shoulder motion with the necessary level of accuracy to investigate motion-based hypotheses is not trivial. However, radiographic-based motion measurement techniques have provided the advancement necessary to investigate motion-based hypotheses and provide a mechanistic understanding of shoulder function. Thus, the purpose of this article is to describe the approaches for measuring shoulder motion using a custom biplanar videoradiography system. The specific objectives of this article are to describe the protocols to acquire biplanar videoradiographic images of the shoulder complex, acquire CT scans, develop 3D bone models, locate anatomical landmarks, track the position and orientation of the humerus, scapula, and torso from the biplanar radiographic images, and calculate the kinematic outcome measures. In addition, the article will describe special considerations unique to the shoulder when measuring joint kinematics using this approach.

Biplane videoradiography can quantify shoulder kinematics with a high degree of accuracy. The protocol described herein was specifically designed to track the scapula, humerus, and the ribs during planar humeral elevation, and outlines the procedures for data collection, processing, and analysis. Unique considerations for data collection are also described.

Medición de la cinemática del hombro 3D in vivo mediante videorradiografía biplanar

The shoulder is one of the human body's most complex joint systems, with motion occurring through the coordinated actions of four individual joints, ...