Les auteurs remercient Reiner Schultheiss et Wolfgang Schaden pour leur inspiration pour ce modèle. Nous remercions également Christian Dorfmüller pour ses tous temps des efforts considérables pour soutenir notre recherche. Un grand merci à Robert Göschl et Hans Hohenegger pour la réalisation technique rigoureuse de nos idées!

Permission éthique Après avoir obtenu le consentement éclairé des patients, le cordon ombilical ont été obtenus à partir de la césarienne au Département de gynécologie pour l&#39;isolement de cellules endothéliales de veine ombilicale humaine (HUVEC). Autorisation a été donnée par le comité d&#39;éthique de l&#39;Université médicale d&#39;Innsbruck (n ° UN4435). 1. Préparer la IVSWT bain d&#39;eau <ol><li> Préparer 3,5 L d&#39;eau du robinet dans un réservoir approprié. Doit être chauffé à 37 ° C (voir le protocole n ° 6) de l&#39;eau. </li><li> Remplir l&#39;eau dans le bain-marie jusqu&#39;à ce que le niveau d&#39;eau est d&#39;environ 3 cm en dessous du bord. L&#39;esprit pour couvrir complètement la membrane avec de l&#39;eau. Ce sera environ de la prêt de 3,5 L. </li><li> Connectez le capteur de température à l&#39;alimentation. </li><li> Mettre le capteur dans le raccord prévu sur la paroi arrière du bain d&#39;eau. </li><li> Se connecter à l&#39;alimentation électrique du chauffage de la sonde de température. Ne pas le faire sansl&#39;eau dans le bain que le chauffe ferait fondre le plexiglas. </li><li> Attendez que l&#39;eau a atteint une température stable de 37 ° C. Incorporer l&#39;eau régulièrement avec une sorte de bâton pour garantir une température constante tout au long de la salle de bain de l&#39;eau. </li></ol> 2. Préparer les cellules et les flacons Culture <ol><li> des cellules de semences pendant une nuit à la densité désirée dans des flacons de culture T25 ou les cellules dans des flacons de culture directement jusqu&#39;à ce qu&#39;ils aient atteint la confluence souhaitée. </li><li> Avant l&#39;expérience, les flacons aligner verticalement. </li><li> Remplir les flacons de culture avec un milieu de culture jusqu&#39;à ce que juste en dessous du cou. Ne pas trop remplir milieu dans les flacons que le milieu en contact à la nuque ou le bouchon de fermeture serait être contaminé. </li><li> Visser les flacons avec des bouchons solides sans filtres pour empêcher la contamination de l&#39;eau. L&#39;esprit que l&#39;eau dans le bain et le bain lui-même ne sont pas stériles. </li><li> Sceller les bouchons avec Parafilm avant l&#39;insertion dans le bain d&#39;eau. </li> &lt;li&gt; Correction des flacons de culture scellées dans le support fourni. </li><li> Insérer ballon fixe dans le bain d&#39;eau. Veiller à ce que le milieu de la fiole de culture cellulaire est à la même hauteur que le centre de la membrane de l&#39;onde de choc applicateur. Une ligne à côté de la salle de bain vous guide. </li></ol> 3. Définir des paramètres de traitement <ol><li> Définir la distance entre la source d&#39;ondes de choc et de l&#39;échantillon. Identifier les paramètres de traitement idéal en effectuant l&#39;expérience pilote paramètre de constatation de la manière décrite à la Figure 6. </li><li> Choisir les paramètres de traitement de droite (densité de flux d&#39;énergie, fréquence) sur le dispositif à ondes de choc. Encore une fois, reportez-vous à la figure 6. </li></ol> 4. Shock application Vague <ol><li> Mettre des quantités d&#39;abondance de gel disponibles dans le commerce de transmission d&#39;ultrasons sur l&#39;applicateur d&#39;onde de choc, ainsi que sur la membrane du bain d&#39;eau. Il s&#39;agit d&#39;assurer le couplage. Pas de bulles d&#39;air ou de l&#39;air devraient être entre l&#39;applicateur et la membraneil serait absorber des ondes de choc. </li><li> Raccorder applicateur de la membrane et la maintenir stable au centre de la membrane. Veillez à ce que il est aligné horizontalement. </li><li> Assurez-vous que la position verticale correcte de la sonde à l&#39;intérieur du bain d&#39;eau est en conformité avec la spécification de marquage sur le côté de la baignoire. </li><li> Tenez centres de l&#39;applicateur et la stabilité du ballon dans une ligne horizontale. </li><li> Activer le dispositif à ondes de choc et d&#39;appliquer les impulsions tout en maintenant le flacon de culture, ainsi que l&#39;applicateur dans une position stable pendant toute la procédure. </li></ol> 5. Après traitement <ol><li> Prendre le flacon de culture hors du bain d&#39;eau. </li><li> Sécher avec des serviettes en papier ordinaires. </li><li> Essuyez le ballon avec précision agents désinfectants. </li><li> Retirez le Parafilm étanchéité et le bouchon. </li><li> Introduire à la pipette la moyenne à l&#39;intérieur des flacons dans des tubes centrifuges. </li><li> Centrifuger de façon appropriée. Centrifugation paramètres dépendent du type de cellule utilisée, <em&gt; Par exemple. pour HUVEC, utiliser 290 g à température ambiante. </li><li> Ajouter 5 ml de milieu de culture cellulaire dans le flacon. Remettre en suspension le culot de cellules centrifugé avec 2 ml de milieu de culture cellulaire. Introduire à la pipette la suspension dans le ballon. Ainsi, des fragments de cellules ou de cellules qui peuvent avoir été détachés pendant le traitement ne se perdent pas. </li></ol> Pièges <ol><li> Préparation ainsi que le traitement doivent être effectuées dans des conditions stériles à l&#39;intérieur de l&#39;écoulement laminaire pour éviter la contamination de la culture cellulaire. </li><li> Les bonnes pratiques de culture cellulaire est recommandé d&#39;éviter la contamination des sondes. En particulier la désinfection de l&#39;extérieur des flacons est fortement recommandé avant de les remettre à l&#39;incubateur. Le bain d&#39;eau, ainsi que l&#39;intérieur de l&#39;eau, n&#39;est pas stérile! </li><li> Ne pas brancher le chauffe-eau à l&#39;alimentation à moins que le bain d&#39;eau est rempli d&#39;eau pour éviter d&#39;endommager les plexiglas bain construites. </li><li> Utilisez une quantité généreuse de gel d&#39;ultrasons sur le appl d&#39;onde de chocicator et garantissent un bon couplage et de propagation de l&#39;onde dans le bain. Les bulles d&#39;air de l&#39;air et même de petits font absorber les ondes de choc! </li><li> Vérifier la position des sondes à l&#39;intérieur du bain d&#39;eau par rapport à l&#39;applicateur pour assurer un traitement de la totalité de la zone de croissance. </li><li> Ne pas tremper les sondes trop profondément dans l&#39;eau pour éviter la contamination. </li></ol>

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	<li>Haupt, G., Haupt, A., Ekkernkamp, A., Gerety, B., Chvapil, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Influence+of+shock+waves+on+fracture+healing.">Influence of shock waves on fracture healing.</a> Urology. 39, 529-532 (1992).</li><li>Schaden, W., Fischer, A., Sailler, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Extracorporeal+shock+wave+therapy+of+nonunion+or+delayed+osseous+union.">Extracorporeal shock wave therapy of nonunion or delayed osseous union.</a> Clin. Orthop. Relat. Res. 387, 90-94 (2001).</li><li>Schaden, W., 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=Shock+wave+therapy+for+acute+and+chronic+soft+tissue+wounds:+a+feasibility+study.">Shock wave therapy for acute and chronic soft tissue wounds: a feasibility study.</a> J. Surg. Res. 143, 1-12 (2007).</li><li>Tepek&#246;yl&#252;, C., 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=Shock+wave+treatment+induces+angiogenesis+and+mobilizes+endogenous+CD31/CD34-positive+endothelial+cells+in+a+hindlimb+ischemia+model:+Implications+for+angiogenesis+and+vasculogenesis.">Shock wave treatment induces angiogenesis and mobilizes endogenous CD31/CD34-positive endothelial cells in a hindlimb ischemia model: Implications for angiogenesis and vasculogenesis.</a> J. Thorac. Cardiovasc. Surg. 146, 971-978 (2013).</li><li>Nishida, T., 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=Extracorporeal+cardiac+shock+wave+therapy+markedly+ameliorates+ischemia-induced+myocardial+dysfunction+in+pigs+in+vivo.">Extracorporeal cardiac shock wave therapy markedly ameliorates ischemia-induced myocardial dysfunction in pigs in vivo.</a> Circulation. 110, 3055-3061 (2004).</li><li>Fukumoto, Y., 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=Extracorporeal+cardiac+shock+wave+therapy+ameliorates+myocardial+ischemia+in+patients+with+severe+coronary+artery+disease.">Extracorporeal cardiac shock wave therapy ameliorates myocardial ischemia in patients with severe coronary artery disease.</a> Coron. Artery Dis. 17, 63-70 (2006).</li><li>Gotte, G., Amelio, E., Russo, S., Marlinghaus, E., Musci, G., Suzuki, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Short-time+non-enzymatic+nitric+oxide+synthesis+from+L-arginine+and+hydrogen+peroxide+induced+by+shock+waves+treatment.">Short-time non-enzymatic nitric oxide synthesis from L-arginine and hydrogen peroxide induced by shock waves treatment.</a> FEBS Lett. 520, 153-155 (2002).</li><li>Wang, F. S., Wang, C. J., Huang, H. J., Chung, H., Chen, R. F., Yang, K. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Physical+shock+wave+mediates+membrane+hyperpolarization+and+Ras+activation+for+osteogenesis+in+human+bone+marrow+stromal+cells.">Physical shock wave mediates membrane hyperpolarization and Ras activation for osteogenesis in human bone marrow stromal cells.</a> Biochem. Biophys. Res. Commun. 287, 648-655 (2001).</li><li>Mittermayr, 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=Extracorporeal+shock+wave+therapy+(ESWT)+minimizes+ischemic+tissue+necrosis+irrespective+of+application+time+and+promotes+tissue+revascularization+by+stimulating+angiogenesis.">Extracorporeal shock wave therapy (ESWT) minimizes ischemic tissue necrosis irrespective of application time and promotes tissue revascularization by stimulating angiogenesis.</a> Ann. Surg. 253, 1024-1032 (2011).</li><li>Baker, M., 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=Use+of+the+mouse+aortic+ring+assay+to+study+angiogenesis.">Use of the mouse aortic ring assay to study angiogenesis.</a> Nat. Protoc. 22, 89-104 (2011).</li></ol>

Les auteurs n&#39;ont rien à révéler.

La signification du modèle proposé pour le traitement in vitro de l&#39;onde de choc dans le fait que les ondes peuvent se propager après le passage de la culture cellulaire, contrairement à des modèles existants. Ainsi, les effets physiques inquiétants tels que les forces de traction peuvent être évités. Le modèle ressemble plus étroitement les conditions in vivo que celle de l&#39;application d&#39;autres vagues de leurs flacons de culture cellulaire directement. <p c...

Les ondes de choc sont des ondes de pression acoustique résultant d&#39;une libération soudaine d&#39;énergie, par exemple. que le tonnerre quand la foudre. En médecine ondes de choc ont été utilisés depuis plus de 30 ans de lithotritie pour la désintégration de calculs rénaux. Depuis la découverte fortuite de l&#39;os iliaque épaississement chez les patients lithotritie au début des années 1980, les premières études ont été menées pour évaluer l&#39;effet du traitement par ondes de choc (SWT) sur l&#39;os de guérison 1. Des résultats impressionnants de l&#39;amélioration de la cicatrisation des pseudarthroses des os longs ont pu être observés 2. Par la suite, des indications ont été élargies à des blessures des tissus mous 3. Résultats de la recherche de base ont montré que les ondes de choc ne provoquent un stimulus biologique pour le tissu cible sans dommages ultérieurs. Libération de facteurs de croissance angiogéniques (par exemple, VEGF, PIGF, FGF) est suivie par une angiogenèse significative. Cela a conduit à une nouvelle expansion des indications vers les pathologies ischémiques. Notre groupe et d&#39;autres ont montré l&#39;eff positifect de SWT sur les maladies cardiaques ischémiques chez les modèles animaux, ainsi que dans des essais cliniques 4-6. Cependant, le mécanisme exact de la manière dont le stimulus physique de SWT est traduit en un signal biologique (mechanotransduction) reste en grande partie inconnue. Comme l&#39;intérêt dans SWT de plusieurs domaines de la médecine augmente continuellement, la quête du mécanisme est de plus en plus intense. Par conséquent, expériences in vitro d&#39;ondes de choc dans gagnent en importance. Outre la réduction de l&#39;expérimentation animale et de la rentabilité, le plus grand avantage de vitro traitement par ondes de choc dans (de IVSWT) peut être la possibilité d&#39;étudier le comportement spécifique d&#39;un certain type de cellule. Dans l&#39;onde de choc régénération tissulaire médiée probablement toutes les cellules du tissu traité sont en cause, même effets systémiques sont discutées. Néanmoins, chaque type de cellule joue un rôle spécifique et possède sa propre fonction intrinsèque. IVSWT nous permet de détecter cette fonction particulière d&#39;une nous donne ainsi une meilleure compréhension des processus sous-jacents complexes. Les connaissances actuelles sur les effets de l&#39;onde de choc sur les cultures de cellules comprend l&#39;augmentation de la prolifération, de la modification des récepteurs de la membrane cellulaire, l&#39;augmentation et l&#39;accélération de la différenciation cellulaire, la libération de facteurs de croissance et chimio-attractants ainsi qu&#39;une augmentation de la migration cellulaire 9.7. Effets physiques distrayantes dans la plupart des modèles in vitro diverses méthodes d&#39;application des ondes de choc sur des cultures de cellules ont été décrits. Ce fait conduit au problème qu&#39;il est très difficile de comparer les résultats, que les conditions physiques de la stimulation des cellules sont tout à fait différent entre ces modèles. En général, tous les modèles existants se concentrent sur la façon d&#39;appliquer les meilleures ondes de choc sur les cellules. Toutefois, cette question reste: Que deviennent les vagues après le passage de la culture cellulaire? Le problème principal est que la différence de l&#39;acoustiqueimpédance du milieu de culture cellulaire et de l&#39;air ambiant est très élevé, que plus de 99% des ondes de choc se traduit Figure 1. En raison de la différence d&#39;impédance acoustique des deux milieux ne sont pas les ondes reflétées mais seulement un déphasage de 180 ° se produit résultant en des forces de traction solides aux cellules Figure 2. L&#39;impédance acoustique est définie comme le produit de la densité d&#39;un matériau et sa vitesse de propagation Z = ρ x c. Pour l&#39;eau de l&#39;impédance acoustique est ZWater = 1440000 Ns / m 3, pour l&#39;air, il est à seulement 420 Ns / m 3. La grande différence entre ces deux valeurs donne la réflexion et le déphasage des ondes de choc. Le déphasage devient une impulsion de pression positive en une onde de traction. Même si cette force de traction n&#39;est pas nocif pour les cellules, elle interfère avec l&#39;idée d&#39;imiter des effets d&#39;ondes de choc vivo et in vitro. In vivo cesforces de traction à peine sont dues à de grandes structures de l&#39;organisme. En outre, le running back des vagues peut même déranger ceux entrants. Cela peut provoquer des interférences. Deux types d&#39;intervention sont connues. Une interférence constructive que les deux ondes sont ajoutés entraînant ainsi l&#39;amplitude doublé Figure 3. L&#39;interférence destructive se produit si les ondes se rencontrent diamétralement opposée. Il provoque l&#39;abolition des vagues (figure 3). Par conséquent, IVSWT a besoin d&#39;un modèle qui permet aux ondes de choc de se propager après le passage de la culture cellulaire. bain d&#39;eau IVSWT Considérations suivantes les préoccupations mentionnées ci-dessus nous conduisent à concevoir un bain d&#39;eau pour éviter les problèmes décrits Figure 4. Fondamentalement, il s&#39;agit d&#39;un plexiglas contenant construit avec une membrane de connecter tout type de applicateur d&#39;ondes de choc. Pour le couplage entre cette membrane et la transmission applicateur ultrasonore gel doit être utilisé. Le bain d&#39;eau est rempli d&#39;eau dégazée pour éviter la cavitation qui pourrait se produire si le gaz a été soluté dans l&#39;eau. Dispositif de chauffage par le bas avec un capteur de température relié à une unité de commande permet de réguler la température de l&#39;imitation de conditions in vivo et pour éviter des cultures de cellules de refroidir pendant la procédure. La température peut être maintenue stable à 37 degrés centigrades comme cela se fait dans un incubateur. Un support pour les échantillons de cellules permet une immersion de n&#39;importe quel type de ballon de culture ou d&#39;un tube. De ce fait, le réservoir d&#39;échantillon doit être complètement remplie de milieu de culture, comme des bulles d&#39;air pourraient bloquer les ondes de choc! Un absorbeur en forme de coin à la paroi arrière de la salle de bain destructs vagues pour ne pas se réfléchie et courir en arrière pour éviter les interférences. Un autre avantage pour d&#39;autres modèles de IVSWT est la possibilité de faire varier la distance entre l&#39;applicateur et les flacons de culture. Les résultats de notre groupe et d&#39;autres qui utilisent ce modèle s clairementfaçon que chaque type de cellule réagit très spécifiquement à différents paramètres de traitement. De plus, la définition de la distance entre la source des ondes et l&#39;échantillon est cruciale car elle nous permet de contrôler les cellules à se trouver à une position spécifique par rapport à l&#39;orientation de l&#39;applicateur d&#39;onde de choc.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="2002">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="17">
			<td height="17" style="height:17px;width:420px;">Orthogold shock wave device</td>
			<td colspan="2" style="width:756px;">Tissue Regeneration Technologies, Woodstock, GA &#8211; manufactured by MTS-Europe GmbH, Konstanz, Germany</td>
			<td style="width:827px;"></td>
		</tr>
		<tr height="17">
			<td height="17" style="height:17px;width:420px;">IVSWT Water Bath V2.0</td>
			<td style="width:537px;">Johann Hohenegger - Technical Products</td>
			<td style="width:219px;">-</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="17">
			<td height="17" style="height:17px;">EBM-2 Basal Medium 500 m +EGM-2 SingleQuot Suppl.&#38;Growth Factors</td>
			<td style="width:537px;">Lonza</td>
			<td style="width:219px;">CC-3156 &#38; CC-4176</td>
			<td>This medium was used for the shown experiments with HUVECs to fill the cell culture flask. For other cell types, use the recommended medium.</td>
		</tr>
		<tr height="17">
			<td height="17" style="height:17px;"><a href="http://www.labplanet.com/pechiney-parafilm-m-pm996.html">Pechiney&#160;Parafilm M PM996</a></td>
			<td style="width:537px;">Pechiney Plastic Packaging</td>
			<td>PH-LF-PM996-EA at labplanet.com</td>
			<td>for sealing flasks</td>
		</tr>
		<tr height="17">
			<td height="17" style="height:17px;width:420px;">Falcon Serological pipets 25ml</td>
			<td style="width:537px;">Becton Dickinson Labware</td>
			<td style="width:219px;">357525</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="17">
			<td height="17" style="height:17px;width:420px;">CellMate II Serological Pipette&#160;</td>
			<td style="width:537px;">Matrix Technologies</td>
			<td style="width:219px;">-</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="17">
			<td height="17" style="height:17px;width:420px;">Skintact Ultrasonic Gel</td>
			<td style="width:537px;">Skintact</td>
			<td style="width:219px;">UL-01 250 ml</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="17">
			<td height="17" style="height:17px;width:420px;">T25 cell culture flasks</td>
			<td style="width:537px;">COSTAR</td>
			<td style="width:219px;">3056</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="17">
			<td height="17" style="height:17px;width:420px;">mikrozid disinfectant</td>
			<td style="width:537px;">Sch&#252;lke</td>
			<td style="width:219px;">-</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="17">
			<td height="17" style="height:17px;width:420px;">3,5l degassed water</td>
			<td style="width:537px;"></td>
			<td style="width:219px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="17">
			<td height="17" style="height:17px;width:420px;">paper towels</td>
			<td style="width:537px;"></td>
			<td style="width:219px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

shock wave application to cell cultures

Les ondes de choc sont aujourd&#39;hui bien connus pour leurs effets régénérateurs. Résultats de la recherche de base ont montré que les ondes de choc ne provoquent un stimulus biologique pour cibler les cellules ou les tissus sans aucun dommage ultérieur. Par conséquent, des expériences in vitro sont d&#39;un intérêt croissant. Différents procédés d&#39;application des ondes de choc sur des cultures de cellules ont été décrites. En général, tous les modèles existants se concentrent sur la façon d&#39;appliquer les meilleures ondes de choc sur les cellules. Toutefois, cette question reste: Que deviennent les vagues après le passage de la culture cellulaire? La différence de l&#39;impédance acoustique du milieu de culture cellulaire et de l&#39;air ambiant est très élevé, que plus de 99% des ondes de choc se traduit! Nous avons donc développé un modèle qui se compose essentiellement d&#39;un récipient construit en plexiglas qui permet aux ondes de se propager dans l&#39;eau après passage de la culture cellulaire. Cela permet d&#39;éviter les effets de cavitation ainsi que la réflexion des ondes qui seraient autrement perturber ceux à venir. Wie ce modèle, nous sommes en mesure de reproduire les conditions in vivo et ainsi gagner de plus en plus de connaissances sur la façon dont le stimulus physique des ondes de choc se traduit en un signal de cellule biologique (&quot;mécanotransduction&quot;).

En utilisant le procédé décrit, nous avons appliqué les ondes de choc à des cellules endotheliales de veine ombilicale humaine (HUVEC) qui nous mentionné ci isolé à partir de cordons ombilicaux. Cordon ombilical ont été obtenus à partir de césariennes électives. Les cellules HUVEC ont été traitées à une confluence de 90% dans un flacon de culture de cellules T25 avec un système de thérapie par ondes de choc électro-hydraulique. les paramètres de traitement étaient une d...

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Shock Wave Application to Cell Cultures

Les ondes de choc sont aujourd&#39;hui bien connus pour leurs effets régénérateurs. Par conséquent, des expériences in vitro sont d&#39;un intérêt croissant. Nous avons donc développé un modèle in vitro pour les essais d&#39;ondes de choc dans (de IVSWT) qui nous permet de mimer les conditions in vivo, évitant ainsi les effets physiques distrayantes.

Shock Wave application cultures cellulaires

Shock waves nowadays are well known for their regenerative effects. Basic research findings showed that shock waves do cause a biological stimulus to ...

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Vidéo: Shock Wave Application to Cell Cultures

Design of a Cyclic Pressure Bioreactor for the Ex Vivo Study of Aortic Heart Valves

The aortic valve, located between the left ventricle and the aorta, allows for unidirectional blood flow, preventing backflow into the ventricle. Aortic valve leaflets are composed of interstitial cells suspended within an extracellular matrix (ECM) and are lined with an endothelial cell monolayer. The valve withstands a harsh, dynamic environment and is constantly exposed to shear, flexion, tension, and compression. Research has shown calcific lesions in diseased valves occur in areas of high mechanical stress as a result of endothelial disruption or interstitial matrix damage1-3. Hence, it is not surprising that epidemiological studies have shown high blood pressure to be a leading risk factor in the onset of aortic valve disease4. 
The only treatment option currently available for valve disease is surgical replacement of the diseased valve with a bioprosthetic or mechanical valve5. Improved understanding of valve biology in response to physical stresses would help elucidate the mechanisms of valve pathogenesis. In turn, this could help in the development of non-invasive therapies such as pharmaceutical intervention or prevention. Several bioreactors have been previously developed to study the mechanobiology of native or engineered heart valves6-9. Pulsatile bioreactors have also been developed to study a range of tissues including cartilage10, bone11 and bladder12. The aim of this work was to develop a cyclic pressure system that could be used to elucidate the biological response of aortic valve leaflets to increased pressure loads. 
The system consisted of an acrylic chamber in which to place samples and produce cyclic pressure, viton diaphragm solenoid valves to control the timing of the pressure cycle, and a computer to control electrical devices. The pressure was monitored using a pressure transducer, and the signal was conditioned using a load cell conditioner. A LabVIEW program regulated the pressure using an analog device to pump compressed air into the system at the appropriate rate. The system mimicked the dynamic transvalvular pressure levels associated with the aortic valve; a saw tooth wave produced a gradual increase in pressure, typical of the transvalvular pressure gradient that is present across the valve during diastole, followed by a sharp pressure drop depicting valve opening in systole. The LabVIEW program allowed users to control the magnitude and frequency of cyclic pressure. The system was able to subject tissue samples to physiological and pathological pressure conditions. This device can be used to increase our understanding of how heart valves respond to changes in the local mechanical environment.

Design of a Cyclic Pressure Bioreactor for the Ex Vivo Study of Aortic Heart Valves

A cyclic pressure bioreactor capable of subjecting heart valve tissue to physiological and pathological pressure conditions has been designed. A LabVIEW program allows users to control pressure magnitude, amplitude and frequency. This device can be used to study the mechanobiology of heart valve tissue or isolated cells.

Conception d&#39;un bioréacteur pour la pression cyclique Ex Vivo Étude des valves cardiaques aortiques

The aortic valve, located between the left ventricle and the aorta, allows for unidirectional blood flow, preventing backflow into the ventricle. Aortic ...

Recherche

Bio-ingénierie

Engineering Fibrin-based Tissue Constructs from Myofibroblasts and Application of Constraints and Strain to Induce Cell and Collagen Reorganization

Collagen content and organization in developing collagenous tissues can be influenced by local tissue strains and tissue constraint. Tissue engineers aim to use these principles to create tissues with predefined collagen architectures. A full understanding of the exact underlying processes of collagen remodeling to control the final tissue architecture, however, is lacking. In particular, little is known about the (re)orientation of collagen fibers in response to changes in tissue mechanical loading conditions. We developed an in&#160;vitro model system, consisting of biaxially-constrained myofibroblast-seeded fibrin constructs, to further elucidate collagen (re)orientation in response to i) reverting biaxial to uniaxial static loading conditions and ii) cyclic uniaxial loading of the biaxially-constrained constructs before and after a change in loading direction, with use of the Flexcell FX4000T loading device. Time-lapse confocal imaging is used to visualize collagen (re)orientation in a nondestructive manner.
Cell and collagen organization in the constructs can be visualized in real-time, and an internal reference system allows us to relocate cells and collagen structures for time-lapse analysis. Various aspects of the model system can be adjusted, like cell source or use of healthy and diseased cells. Additives can be used to further elucidate mechanisms underlying collagen remodeling, by for example adding MMPs or blocking integrins. Shape and size of the construct can be easily adapted to specific needs, resulting in a highly tunable model system to study cell and collagen (re)organization.

This model system starts from a myofibroblast-populated fibrin gel that can be used to study endogenous collagen (re)organization real-time in a nondestructive manner. The model system is very tunable, as it can be used with different cell sources, medium additives, and can be adapted easily to specific needs.

Ingénierie à base de fibrine constructions de tissu de myofibroblastes et application des contraintes et de déformation à Provoquer Organisation cellulaire et collagène (Re)

Collagen content and organization in developing collagenous tissues can be influenced by local tissue strains and tissue constraint. Tissue engineers aim ...

Tissue Engineering of Tumor Stromal Microenvironment with Application to Cancer Cell Invasion

3D organotypic cultures of epithelial cells on a matrix embedded with mesenchymal cells are widely used to study epithelial cell differentiation and invasion. Rat tail type I collagen and/or matrix derived from Engelbreth-Holm-Swarm mouse sarcoma cells have been traditionally employed as the substrates to model the matrix or stromal microenvironment into which mesenchymal cells (usually fibroblasts) are populated. Although experiments using such matrices are very informative, it can be argued that due to an overriding presence of a single protein (such as in type I Collagen) or a high content of basement membrane components and growth factors (such as in matrix derived from mouse sarcoma cells), these substrates do not best reflect the contribution to matrix composition made by the stromal cells themselves. To study native matrices produced by primary dermal fibroblasts isolated from patients with a tumor prone, genetic blistering disorder (recessive dystrophic epidermolysis bullosa), we have adapted an existing native matrix protocol to study tumor cell invasion. Fibroblasts are induced to produce their own matrix over a prolonged period in culture. This native matrix is then detached from the culture dish and epithelial cells are seeded onto it before the entire coculture is raised to the air-liquid interface. Cellular differentiation and/or invasion can then be assessed over time. This technique provides the ability to assess epithelial-mesenchymal cell interactions in a 3D setting without the need for a synthetic or foreign matrix with the only disadvantage being the prolonged period of time required to produce the native matrix. Here we describe the application of this technique to assess the ability of a single molecule expressed by fibroblasts, type VII collagen, to inhibit tumor cell invasion.

Tissue engineered fibroblast-derived native matrix is an emerging tool to generate a stromal substrate which supports epithelial cell proliferation and differentiation. Here a protocol applying this methodology to assess the impact of different stromal cell types on tumor cell biology is presented.

Ingénierie tissulaire de la tumeur stromale Microenvironnement avec application de Cancer Cell Invasion

3D organotypic cultures of epithelial cells on a matrix embedded with mesenchymal cells are widely used to study epithelial cell differentiation and ...

In Vitro Model of Physiological and Pathological Blood Flow with Application to Investigations of Vascular Cell Remodeling

Vascular disease is a common cause of death within the United States. Herein, we present a method to examine the contribution of flow dynamics towards vascular disease pathologies. Unhealthy arteries often present with wall stiffening, scarring, or partial stenosis which may all affect fluid flow rates, and the magnitude of pulsatile flow, or pulsatility index. Replication of various flow conditions is the result of tuning a flow pressure damping chamber downstream of a blood pump. Introduction of air within a closed flow system allows for a compressible medium to absorb pulsatile pressure from the pump, and therefore vary the pulsatility index. The method described herein is simply reproduced, with highly controllable input, and easily measurable results. Some limitations are recreation of the complex physiological pulse waveform, which is only approximated by the system. Endothelial cells, smooth muscle cells, and fibroblasts are affected by the blood flow through the artery. The dynamic component of blood flow is determined by the cardiac output and arterial wall compliance. Vascular cell mechano-transduction of flow dynamics may trigger cytokine release and cross-talk between cell types within the artery. Co-culture of vascular cells is a more accurate picture reflecting cell-cell interaction on the blood vessel wall and vascular response to mechanical signaling. Contribution of flow dynamics, including the cell response to the dynamic and mean (or steady) components of flow, is therefore an important metric in determining disease pathology and treatment efficacy. Through introducing an in vitro co-culture model and pressure damping downstream of blood pump which produces simulated cardiac output, various arterial disease pathologies may be investigated.

In Vitro Model of Physiological and Pathological Blood Flow with Application to Investigations of Vascular Cell Remodeling

This protocol replicates physiological or pathological blood flow in vitro to aid in determining cell response in disease pathologies. By introducing a pressure damping chamber downstream of a blood pump, blood flow across the vasculature can be recapitulated and imposed on a monolayer of vascular endothelium or a mimetic co-culture.

Modèle in vitro de physiologiques et pathologiques Blood Flow avec application aux enquêtes de cellules vasculaires Rénovation

Vascular disease is a common cause of death within the United States. Herein, we present a method to examine the contribution of flow dynamics towards ...

Synthesis of Biocompatible Liquid Crystal Elastomer Foams as Cell Scaffolds for 3D Spatial Cell Cultures

Here, we present a step-by-step preparation of a 3D, biodegradable, foam-like cell scaffold. These scaffolds were prepared by cross-linking star block co-polymers featuring cholesterol units as side-chain pendant groups, resulting in smectic-A (SmA) liquid crystal elastomers (LCEs). Foam-like scaffolds, prepared using metal templates, feature interconnected microchannels, making them suitable as 3D cell culture scaffolds. The combined properties of the regular structure of the metal foam and of the elastomer result in a 3D cell scaffold that promotes not only higher cell proliferation compared to conventional porous templated films, but also better management of mass transport (i.e., nutrients, gases, waste, etc.). The nature of the metal template allows for the easy manipulation of foam shapes (i.e., rolls or films) and for the preparation of scaffolds of different pore sizes for different cell studies while preserving the interconnected porous nature of the template. The etching process does not affect the chemistry of the elastomers, preserving their biocompatible and biodegradable nature. We show that these smectic LCEs, when grown for extensive time periods, enable the study of clinically relevant and complex tissue constructs while promoting the growth and proliferation of cells.

This study presents a methodology to prepare 3D, biodegradable, foam-like cell scaffolds based on biocompatible side-chain liquid crystal elastomers (LCEs). Confocal microscopy experiments show that foam-like LCEs allow for cell attachment, proliferation, and the spontaneous alignment of C2C12s myoblasts.

Synthèse de cristaux liquides biocompatibles mousses élastomères comme échafaudages cellulaires pour les cultures de cellules spatiales 3D

Here, we present a step-by-step preparation of a 3D, biodegradable, foam-like cell scaffold. These scaffolds were prepared by cross-linking star block ...

Large-area Scanning Probe Nanolithography Facilitated by Automated Alignment and Its Application to Substrate Fabrication for Cell Culture Studies

Scanning probe microscopy has enabled the creation of a variety of methods for the constructive (&#39;additive&#39;) top-down fabrication of nanometer-scale features. Historically, a major drawback of scanning probe lithography has been the intrinsically low throughput of single probe systems. This has been tackled by the use of arrays of multiple probes to enable increased nanolithography throughput. In order to implement such parallelized nanolithography, the accurate alignment of probe arrays with the substrate surface is vital, so that all probes make contact with the surface simultaneously when lithographic patterning begins. This protocol describes the utilization of polymer pen lithography to produce nanometer-scale features over centimeter-sized areas, facilitated by the use of an algorithm for the rapid, accurate, and automated alignment of probe arrays. Here, nanolithography of thiols on gold substrates demonstrates the generation of features with high uniformity. These patterns are then functionalized with fibronectin for use in the context of surface-directed cell morphology studies.

Here we present a protocol for wide-area scanning probe nanolithography enabled by the iterative alignment of probe arrays, as well as the utilization of lithographic patterns for cell-surface interaction studies.

Grande surface balayage sonde nanolithographie facilitée par alignement automatisé et son Application à la Fabrication de substrat pour les études de Culture de cellules

Scanning probe microscopy has enabled the creation of a variety of methods for the constructive (&#39;additive&#39;) top-down fabrication of ...

Establishing Single-Cell Based Co-Cultures in a Deterministic Manner with a Microfluidic Chip

Cell co-culture assays have been widely used for studying cell-cell interactions between different cell types to better understand the biology of diseases including cancer. However, it is challenging to clarify the complex mechanism of intercellular interactions in highly heterogeneous cell populations using conventional co-culture systems because the heterogeneity of the cell subpopulation is obscured by the average values; the conventional co-culture systems can only be used to describe the population signal, but are incapable of tracking individual cells behavior. Furthermore, conventional single-cell experimental methods have low efficiency in cell manipulation because of the Poisson distribution. Microfabricated devices are an emerging technology for single-cell studies because they can accurately manipulate single cells at high-throughput and can reduce sample and reagent consumption. Here, we describe the concept and application of a microfluidic chip for multiple single-cell co-cultures. The chip can efficiently capture multiple types of single cells in a culture chamber (~46%) and has a sufficient culture space useful to study the cells&#39; behavior (e.g., migration, proliferation, etc.) under cell-cell interaction at the single-cell level. Lymphatic endothelial cells and oral squamous cell carcinoma were used to perform a single-cell co-culture experiment on the microfluidic platform for live multiple single-cell interaction studies.

This report describes a microfluidic chip-based method to set up a single cell culture experiment in which high-efficiency pairing and microscopic analysis of multiple single cells can be achieved.

Établir des co-cultures à base de cellules uniques dans une manière déterministe avec une puce microfluidique

Cell co-culture assays have been widely used for studying cell-cell interactions between different cell types to better understand the biology of diseases ...

Increasing Durability of Dissociated Neural Cell Cultures Using Biologically Active Coralline Matrix

Cultures of dissociated hippocampal neuronal and glial cells are a valuable experimental model for studying neural growth and function by providing high cell isolation and a controlled environment. However, the survival of hippocampal cells in vitro is compromised: most cells die during the first week of culture. It is therefore of great importance to identify ways to increase the durability of neural cells in culture.
Calcium carbonate in the form of crystalline aragonite derived from the skeleton of corals can be used as a superior, active matrix for neural cultures. By nurturing, protecting, and activating glial cells, the coral skeleton enhances the survival and growth of these cells in vitro better than other matrices.
This protocol describes a method for cultivating hippocampal cells on a coralline matrix. This matrix is generated by attaching grains of coral skeletons to culture dishes, flasks, and glass coverslips. The grains assist in improving the environment of the cells by introducing them to a fine three-dimensional (3D) environment to grow on and to form tissue-like structures. The 3D environment introduced by the coral skeleton can be optimized for the cells by grinding, which enables control over the size and density of the grains (i.e., the matrix roughness), a property that has been found to influence glial cells activity. Moreover, the use of grains makes the observation and analysis of the cultures easier, especially when using light microscopy. Hence, the protocol includes procedures for generation and optimization of the coralline matrix as a tool to improve the maintenance and functionality of neural cells in vitro.

Dissociated hippocampal cell culture is a pivotal experimental tool in neuroscience. Neural cell survival and function in culture is enhanced when coralline skeletons are used as matrices, due to their neuroprotective and neuromodulative roles. Hence, neural cells grown on coralline matrix show higher durability, and thereby are more adequate for culturing.

Augmentation de la durabilité des cultures de cellules neurales dissociées à l’aide d’une matrice coralline biologiquement active

Cultures of dissociated hippocampal neuronal and glial cells are a valuable experimental model for studying neural growth and function by providing high ...

Simultaneous Quantification of Selected Kynurenines Analyzed by Liquid Chromatography-Mass Spectrometry in Medium Collected from Cancer Cell Cultures

The kynurenine pathway and the tryptophan catabolites called kynurenines have received increased attention for their involvement in immune regulation and cancer biology. An in vitro cell culture assay is often used to learn about the contribution of different tryptophan catabolites in a disease mechanism and for testing therapeutic strategies. Cell culture medium that is rich in secreted metabolites and signaling molecules reflects the status of tryptophan metabolism and other cellular events. New protocols for the reliable quantification of multiple kynurenines in the complex cell culture medium are desired to allow for a reliable and quick analysis of multiple samples. This can be accomplished with liquid chromatography coupled with mass spectrometry. This powerful technique is employed in many clinical and research laboratories for the quantification of metabolites and can be used for measuring kynurenines.
Presented here is the use of liquid chromatography coupled with single quadrupole mass spectrometry (LC-SQ) for the simultaneous determination of four kynurenines, i.e., kynurenine, 3-hydroxykynurenine, 3-hydroxyanthranilic, and xanthurenic acid in the medium collected from in vitro cultured cancer cells. SQ detector is simple to use and less expensive compared to other mass spectrometers. In the SQ-MS analysis, multiple ions from the sample are generated and separated according to their specific mass-to-charge ratio (m/z), followed by the detection using a Single Ion Monitoring (SIM) mode.
This paper draws the attention on the advantages of the reported method and indicates some weak points. It is focused on critical elements of LC-SQ analysis including sample preparation along with chromatography and mass spectrometry analysis. The quality control, method calibration conditions and matrix effect issues are also discussed. We described a simple application of 3-nitrotyrosine as one analog standard for all target analytes. As confirmed by experiments with human ovary and breast cancer cells, the proposed LC-SQ method&#160;generates reliable results and can be further applied to other in vitro cellular models.

Described here is a protocol for the determination of four different tryptophan metabolites generated in the kynurenine pathway (kynurenine, 3-hydroxykynurenine, xanthurenic acid, 3-hydroxyanthranilic acid) in the medium collected from cancer cell cultures analyzed by liquid chromatography coupled with a single quadrupole mass spectrometry.

Quantification simultanée de kynurenines sélectionnées analysées par chromatographie liquide-spectrométrie de masse dans le milieu recueilli à partir des cultures de cellules cancéreuses

The kynurenine pathway and the tryptophan catabolites called kynurenines have received increased attention for their involvement in immune regulation and ...

Application of Atomic Force Microscopy to Detect Early Osteoarthritis

Biomechanical properties of cells and tissues not only regulate their shape and function but are also crucial for maintaining their vitality. Changes in elasticity can propagate or trigger the onset of major diseases like cancer or osteoarthritis (OA). Atomic force microscopy (AFM) has emerged as a strong tool to qualitatively and quantitatively characterize the biomechanical properties of specific biological target structures on a microscopic scale, measuring forces in a range from as small as the piconewton to the micronewton. Biomechanical properties are of special importance in musculoskeletal tissues, which are subjected to high levels of strain. OA as a degenerative disease of the cartilage results in the disruption of the pericellular matrix (PCM) and the spatial rearrangement of the chondrocytes embedded in their extracellular matrix (ECM). Disruption in PCM and ECM has been associated with changes in the biomechanical properties of cartilage. In the present study we used AFM to quantify these changes in relation to the specific spatial pattern changes of the chondrocytes. With each pattern change, significant changes in elasticity were observed for both the PCM and ECM. Measuring the local elasticity thus allows for drawing direct conclusions about the degree of local tissue degeneration in OA.

We present a method to investigate early osteoarthritic changes at the cellular level in articular cartilage by using atomic force microscopy (AFM).

Application de la microscopie de force atomique pour détecter l’arthrose précoce

Biomechanical properties of cells and tissues not only regulate their shape and function but are also crucial for maintaining their vitality. Changes in ...