מענק זרע מאוניברסיטת פלורידה - המכללה לרפואה הוא הודה בהכרת תודה. לימודי תואר שני (מנואל סלינס) היו נתמכים באמצעות הזדמנויות מיעוט בתוכניות מחקר ביו - יוזמה להגברת מחקר מדעית (MBRS קומות) מלגה: NIH / NIGMS R25 GM061347. תמיכה כספית מקרן ה קולטר וואלאס דרך אוניברסיטה הבינלאומית של פלורידה, מחלקה להנדסה ביו רפואית היא גם הודה בהכרת תודה. לבסוף, המחברים מודים לתלמידים הבאים לסיוע שלהם בשלבים שונים של התהליך הניסויי: Kamau פייר, מלאכי Suttle, קנדל ארמסטרונג ואברהם אלפונסו.

1. הכנה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לעצב ולייצר הרכבה כדי להכיל גיאומטריה סתום תלת עלון. זה יהיה במינימום כולל בעל שסתום לתפר, בעלונים שסתומים וצינור לבית בעל השסתום ואבזרים מסביב כדי לחזק את המערך על מערכת מעתק הדופק. במקרה שלנו, אנחנו מנוצלים מערכת מעתק דופק זמינה מסחרי זמינה מViVitro מעבדות Inc (ויקטוריה, BC). עיצוב בעל שסתום, כמו גם תצורות הרכבה לפני ואחרי מתוארים באיור 1. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כל הלולאה תצטרך להיות דרוכה לפני השימוש. זה כולל שני שלבים: א) ניקוי של מערכת הלולאה כולו באמצעות תמיסת סבון ומים, ובכלל זה החלפה של כל צינורות מושפלים לפני השימוש ושני) כיול של מכשירים המחוברים ללולאה, כלומר המשאבה בשימוש, הבדיקה הזרימה, ו מתמר הלחץ (בדרך כלל נמדד במקומות פרוזדורים, אבי העורקים וחדרית). כיול יכול initially להתבצע באמצעות תמיסת מלח 1% ויש לחזור לפני השימוש אנלוגי דם פתרון גליצרין. </li></ol> 2. שסתום אבי העורקים Dissection שפת אם <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השג 4 לבבות חזיר טריים עם אב העורקים ללא פגע ממשרד החקלאות האמריקאי אישר בית שחיטה (טיפול בבעלי חיים מוסדיים וייתכן שיידרש שימוש באישור הוועדה (IACUC)). במקרה שלנו, פרוטוקול הנתיחה שלנו אושר על ידי IACUC באוניברסיטת פלורידה אינטרנשיונל (מספר פרוטוקול אישור: 11-020). יש לשטוף עם מים deionized לב ולמקם אותו בקיבול מלא ב1% פוספט antimycotic / אנטיביוטיקה וסטרילי שנאגרו פתרון (PBS) מלוח ותחבורה על קרח למעבדת הבדיקה הידרודינמית. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הנח לבבות במחבת לנתח ולהסיר את קרום הלב בזהירות. מקם את הלב באופן שצד הגחון הוא פונה אליך. ראייה לבדוק ולזהות את ארבעת חדרי הלב ולאתר את קשת אב העורקים באב העורקים ללא פגע. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפרד את הלב לתוך TWo חצאים על ידי חיתוך לרוחב אופקי בכ 0.75 בהמשך annulus, כלומר המפגש בין אב העורקים והחדר השמאלי. לבודד את אב העורקים ללא פגע עדיין מחוברים לקטע רקמת חדר שמאל בזהירות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בדוק את שסתום אב העורקים ממוקם בשורש אב העורקים, באזור שבין אב העורקים עולים וannulus נמוך יותר, על מנת להבטיח שאין נזק או שום סימנים של הסתיידות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פיצול אב העורקים ב~ 1 במעל annulus ולהפריד את קטע רקמת חדר השמאל מתחת annulus לבודד את שסתום אב העורקים (איור 2 א). </li></ol> 3. פולימר ותהליך תפירת Valve שפת אם <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הנח בתוך מחזיק הסתום כזה שבסיסו של כל שסתום מתיישר עם הבסיס של בעל ההודעה שסתום הלב. לאבטח את השסתום במקום בכל הודעה באופן זמני עם מהדק נייר, אבל להיזהר שלא לפגוע בcommissures או cusps. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכנס את התפר במחט. בגין תפירה בתחתיתו של בעל השסתום על ידי העברת המחט דרך החור הראשון, מבחוץ לבפנים כזה שהמחט עשויה להיות משך בקלות מתחתית. בצורה לולאה, להתחיל תפירת הסתום אנכי את הודעותיו של בעל השסתום. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> התקדמות עם תפירה (איור 2b) לאורך היקפו של בעל ומאובטח עם תפר נוסף מסביב לקצוות את הודעות בעל. מהדקי נייר (איור 2 ג) ניתן להסיר כאשר השסתום הוא מאובטח לחלוטין באמצעות תפרים ל3 הודעות ובהיקפו של בעל השסתום (איורים 2 ו 2 ה). </li></ol> 4. הערכה הידרודינמית הערה: פרוטוקול בפועל ישתנה בהתאם למערכת מעתק דופק ספציפית שבשימוש. כל המידע caontained שימוש במסמך ViVitro דופק מעתק Sysytem (ViVitro Labs, Inc, ונקובר, לפני הספירה). <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> va Bi-עלוןLVE <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדר את קצב לב של מערכת מעתק דופק ל 70 פעימות / דקה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בחר צורת גל זרימה לנהוג משאבה (במקרה של מערכת ViVitro צורת גל S35 נבחרה לכל הבדיקות הידרודינמית). צורת גל מסוימת מנוצל בניסויים שלנו באה לידי ביטוי בLim et al. (2001) 17. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל מגבר ובוכנת משאבה. להתחמם במשך 15 דקות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שסתום מקום דו עלון (איור 2F) בעמדה של אב העורקים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> גריז ואקום למרוח על כל צמתים של המכשיר שבו יכולים להתרחש דליפות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> יוצקים גליצרין / נוזל מלוח בתא פרוזדורים. שים לב שמערכת מעתק pulsatile פועלת על 2 ליטר של נוזל עם: 35% / 0.7 ליטר גליצרין ו65% / 1.3 ליטר של תמיסת מלח. תמיסת מלח מוכנה באמצעות מלח רגיל מומס היטב במי deionized בריכוז של 9 מ&quot;ג / מ&quot;ל ​​(משקל / נפח). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל את מתמר הזרימה שהושם בעמדה של אב העורקים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כיול הדואר משאבה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להמשיך עם כיול מתמר הזרימה ואחריו את מתמרי לחץ. בדומה למשאבה, פשוט בצע את ההוראות שניתנו על ידי תוכנת ViVitest (ViVitro מעבדות Inc) עבור כל זרימה ולחץ תחת הלשונית לכייל. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ברגע שהכיול הושלם, תתחיל את המשאבה בסל&quot;ד נמוך עד שהנוזל ממלא את תא אב העורקים. לבדוק אם קיים דליפה. השתמש בגריז ואקום נוסף במידת צורך. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל את שני Stop-זין (אב העורקים ומתמר חדרית) כדי לפתוח את העמדה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדל סל&quot;ד של המשאבה עד נפח הפעימה מגיע 80 מ&quot;ל / פעימה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאפשר למערכת לרוץ במשך 10 דקות עד שהזרימה התייצבה. ייצוב זרימה יכול להיות מאומת על ידי התבוננות על הזרימה ולחץ גל מוצגת במסך. וריאציה אף נמוכה בין המחזורים היא אינדיקטור טוב לייצוב מערכת. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בתוכנת ViVitest בחר לרכוש מצב. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחץ על לאסוף 10 מחזורים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מהמצב לנתח, גללקק על שולחן ולשמור את הקובץ. גם לשמור תמונה של צורות הגל באמצעות אפשרות צילום בצמד ViVitest. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שסתומי ילידים ופולימר <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לשסתומי פולימר ושל בעלי חיים, בצע את אותם צעדים 3.1.1 - 3.1.3 מהוראות הסתום דו העלון. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הנח את בעל השסתום עם שסתום sutured בתוך שפופרת הזכוכית מההרכבה בהתאמה אישית. כריך הצינור עם חתיכות ובטוחות במקום-עם ברגים ואומים לרוחב העליונים ותחתונה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הרכבה מקום בין תא אב העורקים והמסתם האאורטלי בעל המקורי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> המשך עם צעדים 3.1.5 - 3.1.16 מהוראות הסתום דו העלון. </li></ol></li></ol> 5. לאחר העיבוד <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> זרימה וצורות גל לחץ <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ממוצע הנתונים שנאספו לכל אחת מהצורות גל אסף, לחץ כלומר אב העורקים (AP), לחץ חדרית (סמנכ&quot;ל), וקצב זרימה (ש &#39;). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לכל קבוצה של שסתום (פולימר, חזירי nשסתום אב העורקים ative ודו עלון), העלילו AP המקביל, סמנכ&quot;ל וQ לעומת יחסי זמן על אותו המגרש. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לסוכנות ידיעות AP, להרכיב רגיל, שסתום אב העורקים ילידים 18, ודו עלון תותב שסתום 19 חלקות מהספרות למטרות אימות. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מדדים הידרודינמית <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עבור כל שסתום נבדק, את המדדים הידרודינמית הבאים צריכים להיות מחושב: ירידה) קדימה זרימת לחץ ולחץ transvalvular מרבי (TVP), ב) שורש האאורטה מתכוון שיעור המרובע (RMS) קדימה זרימה, ג) אב העורקים זרימה קדימה, סגירה, דליפה ונפח כולל regurgitant, ד) שטח פתח שסתום הסוף (EOA), ה) transaortic קדימה זרימה, סגירה, דליפה והפסדי אנרגיה בסך הכל. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> קדימה טיפת זרימת לחץ מחושבת מקריאות TVP ויכולה להיות מסווג לתוך 3 מרווחי זמן, P: מרווח שמתחיל ומסתיים עם 0 TVP, F: מרווח עם זרימה וH קדימה: מרווח מתחיל עם 0 TVP וכלה בזרימה 0. מקסימום TVP הוא מאמפל לחץ ximum נרשם על פני שסתום אב העורקים ומקריאות לחץ חדריות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> קצב הזרימה קדימה RMS (ש RMS) מספק מדד שימושי לכימות ההיקף של קצב זרימה קדימה כדלקמן: <img alt="משוואת 1" fo:src="/files/ftp_upload/50335/50335eq1highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50335/50335eq1.jpg" /> איפה &#39;נ&#39; הוא המספר הכולל של נקודות זמן שנאסף, &quot;ש לי &#39;היא מדידת קצב הזרימה המיידית נאספה במטרה&quot; אני &quot;. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כרכי אב העורקים קדימה, סגירה וזליגה מחושבים בהתבסס על המרווחים הבאים בזמן, קדימה: תחילתה של זרימה קדימה דרך השסתום (t O), ועד סוף הזרימה קדימה (t 1); סגירה: מ 1 עד t למשל סגירה של שסתום (לא 2); דלף: מלא 2 עד סוף מחזור הלב (לא 3). נפח regurgitant כולל הוא פשוט הסכום של קלוing וכרכי זליגה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> EOA מבוסס על מאפייני דם ניתן לחשב עבור 3 מרווחים, P, F ו-H מTVP הממוצע בכל אחת מתקופות אלה כ20: <img alt="משוואת 1" fo:src="/files/ftp_upload/50335/50335eq2highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50335/50335eq2.jpg" /></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפסדי אנרגיה מוגדרים כדלקמן 21: <img alt="משוואת 1" fo:src="/files/ftp_upload/50335/50335eq3highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50335/50335eq3.jpg" /></li></ol></li></ol></li></ol>

<ol>
	<li>Rajamannan, N. 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=Calcific+aortic+valve+disease:+not+simply+a+degenerative+process:+A+review+and+agenda+for+research+from+the+National+Heart+and+Lung+and+Blood+Institute+Aortic+Stenosis+Working+Group.+Executive+summary:+Calcific+aortic+valve+disease-2011+update.">Calcific aortic valve disease: not simply a degenerative process: A review and agenda for research from the National Heart and Lung and Blood Institute Aortic Stenosis Working Group. Executive summary: Calcific aortic valve disease-2011 update.</a> Circulation. 124, 1783-1791 (2011).</li><li>Marijon, E., Mirabel, M., Celermajer, D. S., Jouven, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rheumatic+heart+disease.">Rheumatic heart disease.</a> Lancet. 379, 953-964 (2012).</li><li>Karaci, A. 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=Surgical+treatment+of+infective+valve+endocarditis+in+children+with+congenital+heart+disease.">Surgical treatment of infective valve endocarditis in children with congenital heart disease.</a> J. Card. Surg. 27, 93-98 (2012).</li><li>Knirsch, W., Nadal, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Infective+endocarditis+in+congenital+heart+disease.">Infective endocarditis in congenital heart disease.</a> Eur. J. Pediatr. 170, 1111-1127 (2011).</li><li>Korossis, S. A., Fisher, J., Ingham, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cardiac+valve+replacement:+a+bioengineering+approach.">Cardiac valve replacement: a bioengineering approach.</a> Biomed. Mater. Eng. 10, 83-124 (2000).</li><li>Ghanbari, H., 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=Polymeric+heart+valves:+new+materials,+emerging+hopes.">Polymeric heart valves: new materials, emerging hopes.</a> Trends Biotechnol. 27, 359-367 (2009).</li><li>Mol, A., Smits, A. I., Bouten, C. V., Baaijens, F. P. <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+of+heart+valves:+advances+and+current+challenges.">Tissue engineering of heart valves: advances and current challenges.</a> Expert Rev. Med. Devices. 6, 259-275 (2009).</li><li>Ramaswamy, S., 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=The+role+of+organ+level+conditioning+on+the+promotion+of+engineered+heart+valve+tissue+development+in+using+mesenchymal+stem+cells.">The role of organ level conditioning on the promotion of engineered heart valve tissue development in using mesenchymal stem cells.</a> Biomaterials. 31, 1114-1125 (2010).</li><li>Sacks, M. S., Schoen, F. J., Mayer, 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=Bioengineering+challenges+for+heart+valve+tissue+engineering.">Bioengineering challenges for heart valve tissue engineering.</a> Annu. Rev. Biomed. Eng. 11, 289-313 (2009).</li><li>Zamorano, J. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=EAE/ASE+recommendations+for+the+use+of+echocardiography+in+new+transcatheter+interventions+for+valvular+heart+disease.">EAE/ASE recommendations for the use of echocardiography in new transcatheter interventions for valvular heart disease.</a> J. Am. Soc. Echocardiogr. 24, 937-965 (2011).</li><li>ANSI/AAMI/ISO. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cardiovascular+Implants+-+Cardiac+Valve+Prostheses.">Cardiovascular Implants - Cardiac Valve Prostheses.</a> Assoc. Adv. Med. Instrum. 71, (2005).</li><li>Gallocher, 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=.">.</a> Durability Assessment of Polymer Trileaflet Heart Valves PhD thesis. , 313 (2007).</li><li>Carroll, R., Boggs, T., Yamaguchi, H., Al-Mously, F., DeGroff, C., Tran-Son-Tay, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Blood+Cell+Adhesion+on+Polymeric+Heart+Valves.">Blood Cell Adhesion on Polymeric Heart Valves.</a> , (2012).</li><li>Pierre, K. K., Salinas, M., Carroll, R., Landaburo, K., Yamaguchi, H., DeGroff, C., Al-Mousily, F., Bleiweis, M., Ramaswamy, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hydrodynamic+Evaluation+of+a+Novel+Tri-Leaflet+Silicone+Heart+Valve+Prosthesis.">Hydrodynamic Evaluation of a Novel Tri-Leaflet Silicone Heart Valve Prosthesis.</a> , (2012).</li><li>Cacciola, G., Peters, G. W., Schreurs, P. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+three-dimensional+mechanical+analysis+of+a+stentless+fibre-reinforced+aortic+valve+prosthesis.">A three-dimensional mechanical analysis of a stentless fibre-reinforced aortic valve prosthesis.</a> J. Biomech. 33, 521-530 (2000).</li><li>De Hart, J., Cacciola, G., Schreurs, P. J., Peters, G. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+three-dimensional+analysis+of+a+fibre-reinforced+aortic+valve+prosthesis.">A three-dimensional analysis of a fibre-reinforced aortic valve prosthesis.</a> J. Biomech. 31, 629-638 (1998).</li><li>Lim, W. L., Chew, Y. T., Chew, T. C., Low, H. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pulsatile+flow+studies+of+a+porcine+bioprosthetic+aortic+valve+in+vitro:+PIV+measurements+and+shear-induced+blood+damage.">Pulsatile flow studies of a porcine bioprosthetic aortic valve in vitro: PIV measurements and shear-induced blood damage.</a> J. Biomech. 34, 1417-1427 (2001).</li><li>Gutierrez, C., Blanchard, D. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Diastolic+heart+failure:+challenges+of+diagnosis+and+treatment.">Diastolic heart failure: challenges of diagnosis and treatment.</a> Am. Fam. Physician. 69, 2609-2616 (2004).</li><li>Shi, Y., Yeo, T. J., Zhao, Y., Hwang, N. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Particle+image+velocimetry+study+of+pulsatile+flow+in+bi-leaflet+mechanical+heart+valves+with+image+compensation+method.">Particle image velocimetry study of pulsatile flow in bi-leaflet mechanical heart valves with image compensation method.</a> J. Biol. Phys. 32, 531-551 (2006).</li><li>Chandran, K. B., Yoganathan, A. P., Rittgers, S. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Biofluid Mechanics: The Human Circulation. , 277-314 (2007).</li><li>Akins, C. W., Travis, B., Yoganathan, A. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Energy+loss+for+evaluating+heart+valve+performance.">Energy loss for evaluating heart valve performance.</a> J. Thorac. Cardiovasc. Surg. 136, 820-833 (2008).</li><li>Fung, Y. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Biomechanics: Circulation. , (1997).</li><li>Keener, J., Sneyd, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Mathematical Physiology, II: Systems Physiology. , (1998).</li><li>Quick, C. M., Berger, D. S., Noordergraaf, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Apparent+arterial+compliance.">Apparent arterial compliance.</a> Am. J. Physiol. 274, H1393-H1403 (1998).</li><li>Wang, Q., Jaramillo, F., Kato, Y., Pinchuk, L., Schoephoerster, R. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hydrodynamic+Evaluation+of+a+Minimally+Invasive+Heart+Valve+in+an+Isolated+Aortic+Root+Using+a+Modified+In+Vitro+Model.">Hydrodynamic Evaluation of a Minimally Invasive Heart Valve in an Isolated Aortic Root Using a Modified In Vitro Model.</a> J. Med. Devices. 3, 011002.1-011002.6 (2009).</li><li>Baldwin, J. T., Campbell, A., Luck, C., Ogilvie, W., Sauter, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fluid+dynamics+of+the+CarboMedics+kinetic+bileaflet+prosthetic+heart+valve.">Fluid dynamics of the CarboMedics kinetic bileaflet prosthetic heart valve.</a> Eur. J. Cardiothorac. Surg. 11, 287-292 (1997).</li></ol>

המחברים אין לחשוף.

במחקר זה, אנו הוכחנו את התועלת של שינוי יחידת מעתק pulsatile זמין מסחרי כדי להתאים לגיאומטריות סתום תלת עלון כך שניתן לבצע בדיקות הידרודינמית של פולימר ושסתומים חזיריים ילידים. באופן ספציפי במקרה שלנו, המערכת השונה היה מערכת סימולטור מערכתית (איור 1 א) נשלטה באמצ...

מחלה שסתום לב לעתים קרובות נובעת מהסתיידות ניוונית סתום 1, 2 קדחת שיגרון, דלקת פנים הלב 3,4 או מומים מולדים מולדים. כאשר שסתום נזק מתרחש, גורם להיצרות ו / או צניחה של המסתם regurgitation ולא ניתן לתיקון בניתוח, שסתום היליד מוחלף בדרך כלל על ידי שסתום תותב. כרגע אפשרויות זמינות כוללות שסתומים מכאניים (שסתומים כלוב כדור, שסתומים דיסק הטיה, וכו &#39;.), Homograft, ושסתומים bioprosthetic (חזירי ושסתומי שור). שסתומים מכאניים לעתים קרובות מומלצים לחולים צעירים המבוססים על העמידות שלהם, אך נדרש למטופל להישאר בטיפול נוגד קרישה למניעת סיבוכים טרומבוטיים 5. שסתומים תותבים Homograft והביולוגיים היו בחירות יעילות, כדי למנוע טיפול מדלל דם, עם זאת, יש שסתומים האלה סיכון גבוה לסיסטיק, הסתיידות, ניוון, וסיבוכי immunogenic המובילים לכישלון שסתום 6. שסתומי רקמות מהונדסים הם נחקרים כטכנולוגיה מתפתחת 7-9, אבל הרבה עדיין לא נחשף. שסתומים אלטרנטיביים עמידים, תותבים ביולוגית, יש צורך לשפר את איכות החיים של חולים במחל שסתום הלב. שוב, עיצוב זה יכול להחליף שסתום bioprosthesis השתמש בטכנולוגיה שסתום Transcatheter ב, עם גישות transcatheter מראות את הפוטנציאל להפיכת הטיפול בחולים עם מחלת נבחרו סתום לב 10. כאמור על ידי סטנדרטים הנוכחיים, שסתום לב תחליף מוצלח צריך את מאפייני ביצועים הבאים: &quot;1) מאפשר זרימה קדימה עם טיפת הבדל בלחץ ממוצעת קטנה מקובל, 2) מונע זרימת מדרדר עם regurgitation הקטן מקובל; 3) מתנגד אמבוליזציה; 4) מתנגד המוליזה; 5) מתנגדת היווצרות פקיק; 6) היא ביולוגית; 7) תואמת בטכניקות אבחון vivo; 8) הוא תוצר ומושתל ביעדאוכלוסייה; 9) נשארת קבוע להציב פעם אחת; 10) יש רמת רעש מקובלת; 11) יש פונקציה לשחזור; 12) שומרת על הפונקציונליות שלו לכל חיים סבירים, עולה בקנה אחד עם המעמד הגנרית שלה; 13) שומר על פונקציונליות ועקרותיה למדף סביר חיים לפני ההשתלה. &quot;11. חלק מהחסרונות של תותבות סתום קיימות פוטנציאלי עלול להיות להתגבר על ידי שסתום פולימר. פולימרים ביולוגית כבר נחשבו מועמדים מובילים מבוססים על biostability, אנטי הידרוליזה, אנטי חמצון, ומאפייני יתרון מכאניים כגון חוזק גבוה וviscoelasticity. בפרט, פולימרים אלסטומרי עשויים לספק עיוות חומר דומה לדינמיקה שסתום ילידים. ניתן להתאים אלסטומרים לחקות תכונות של רקמות רכות, והם עשויים להיות חומרים המלאכותיים בלבד שאינם זמינים ביו סובלני ושיכולים לעמוד בשילוב, in vivo, לחצים הנגרם נוזל, כפיפה ומתיחה, ובכל זאת, לעבור באופן דומה בריאים,תנועת שסתום ילידים. יתר על כן, אלסטומרים יכולים להיות מיוצר בייצור המוני במגוון רחב של גדלים, המאוחסנים בקלות, צפויים להיות מכשירים חסכוניים ויכול להיות מוגבר מבני עם חיזוק סיבי. הרעיון של שימוש בחומרים פולימריים להרכיב שסתום תלת עלון אינו חדש וכבר את הנושא של כמה חקירות מחקר במשך 12 השנים האחרונות 50, שננטשו במידה רבה בשל עמידות שסתום מוגבלת. עם זאת, עם כניסתו של שיטות ייצור חדשניות 13,14, חיזוק חומרים פולימריים 15,16 ואינטגרציה חלקה של פוטנציאל תחליפי שסתום פולימר עם טכנולוגיית המסתם Transcatheter, חל לאחרונה התעניינות מחודשת ובפעילות בפיתוח מסתמי פולימר כמו פוטנציאל חלופה לשסתומים מסחריים זמינים כרגע. באור זה, פרוטוקול המאפשר בדיקה של שסתומים אלה כדי להעריך פונקציונלי הידרודינמית הוא הצעד הראשוןבתהליך ההערכה, ובכל זאת מערכות סימולטור דופק זמינות מסחרי בדרך כלל אינן מצוידות כדי להכיל את עיצובי שסתום תלת עלון ותכלנה מרווח טבעתי להכניס מסתמי לב זמינים מסחרי (דיסק הטיה, מסתמי לב מכאניים כגון דו עלון). שנית, שסתומי פולימר הם טכנולוגיה מתפתחת שהידרודינמיקה ניתן להעריך רק בהקשר יחסי. למרות לחץ שסתום לב האם וזרימת הנתונים זמין, חשוב לבצע בדיקה של שסתומים חזירי אבי העורקים ילידים, שהם בחינה ביולוגית דומים לשסתומי אדם, תוך שימוש באותה סימולטור pulsatile המשמש כדי להעריך את שסתומי הפולימר כך שדין וחשבון על הבדלי מדידה שעשויה להיות מערכת תלויה. לפיכך, מטרתו של מחקר זה הייתה כדי להדגים כיצד ניתן להתקין סימולטור דופק זמין מסחרי עם הרכבה כדי להכיל את מבני שסתום תלת עלון ולהעריך באופן שיטתי מדדים הידרודינמית סתום פולימר בהמשך יחסישלוחה בהשוואה לעמיתיהם שסתום לב חזירי מכאניים וילידים. במקרה שלנו, שסתומים פולימר סיליקון תלת עלון חדשני שפותח בעבר באוניברסיטה של פלורידה 13 היוותה את קבוצת סתום הפולימר.

<table border="1">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Name of Reagent/Material</td>
			<td>Company</td>
			<td>Catalog Number</td>
			<td>Comments</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pump</td>
			<td>ViVitro Labs</td>
			<td></td>
			<td><a href="http://vivitrolabs.com/products/superpump/" target="_blank">http://vivitrolabs.com/products/superpump/</a></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Flow Meter and Probe</td>
			<td>Carolina Medical</td>
			<td>Model 501D</td>
			<td><a href="http://www.carolinamedicalelectronics.com/documents/FM501.pdf" target="_blank">http://www.carolinamedicalelectronics.com/documents/FM501.pdf</a></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pressure Transducer</td>
			<td>ViVitro Labs</td>
			<td>HCM018</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ViVitro Pressure Measuring Assembly</td>
			<td>ViVitro Labs</td>
			<td>6186</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Valve holder</td>
			<td>WB Engineering</td>
			<td></td>
			<td>Designed by Florida International University. Manufactured by WB Engineering</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pulse Duplicator</td>
			<td>ViVitro Labs</td>
			<td>PD2010</td>
			<td><a href="http://vivitrolabs.com/wp-content/uploads/Pulse-Duplicator-Accessories1.pdf" target="_blank">http://vivitrolabs.com/wp-content/uploads/Pulse-Duplicator-Accessories1.pdf</a></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pulse Duplicator Data Acquisition and Control System, including ViViTest Software</td>
			<td>ViVitro Labs</td>
			<td>PDA2010</td>
			<td><a href="http://vivitrolabs.com/products/software-daq" target="_blank">http://vivitrolabs.com/products/software-daq</a></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Porcine Hearts and Native Aortic Valves</td>
			<td>Mary&#39;s Ranch Inc</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bi-leaflet Mechanical Valves</td>
			<td>Saint Jude Medical</td>
			<td></td>
			<td><a href="http://www.sjm.com/" target="_blank">http://www.sjm.com/</a></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>High Vacuum Grease</td>
			<td>Dow Corning Corporation</td>
			<td></td>
			<td><a href="http://www1.dowcorning.com/DataFiles/090007b281afed0e.pdf" target="_blank">http://www1.dowcorning.com/DataFiles/090007b281afed0e.pdf</a></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glycerin</td>
			<td>McMaster-Carr</td>
			<td>3190K293</td>
			<td>99% Natural 5 gal</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Phosphate Buffered Saline (PBS)</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>MT21031CV</td>
			<td>100 ml/heart</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Antimycotic/Antibiotic Solution</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>SV3007901</td>
			<td>1 ml in 100 ml of PBS/heart; 20 ml for ViVitro System</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NaCl</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>S3014-500G</td>
			<td>9 g/L of deionized water</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Deionized Water</td>
			<td>EMD Millipore Chemicals</td>
			<td></td>
			<td>Millipore Deionized Purification System. 1.3 L for ViVitro System, 200 ml for heart valve dissection process</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

protocol for relative hydrodynamic assessment of tri-leaflet polymer valves

מגבלות של שסתומים זמינים כרגע תותבים, xenografts וhomografts יש הנחיה התעוררות האחרונה של התפתחויות באזור בשלושה עלון פולימר שסתום תותב. עם זאת, זיהוי של פרוטוקול להערכה ראשונית של פונקציונליות הידרודינמית סתום פולימר הוא בעל חשיבות עליונה במהלך השלבים המוקדמים של תהליך התכנון. מסורתי במערכות מבחנה דופק מעתק אינו מוגדרים כדי להכיל חומרים תלת עלון גמישים, בנוסף, הערכה של תפקוד המסתם פולימר צריך להיעשות בהקשר ביחס למסתמי לב מקומיים ותותבים בתנאי בדיקה זהים, כך ששונות במדידות משונים ניתן להימנע ממכשירים. בהתאם לכך, אנו נערכים הערכה הידרודינמית של i) דו עלון n, D = 23 מ&quot;מ הילידים (n = 4, כלומר קוטר, D = 20 מ&quot;מ), ii) מכאני (= 2) ו-III) פולימר שסתומים (N = 5, D = 22 מ&quot;מ) באמצעות השימוש במערכת מעתק דופק זמין מסחרי (מעבדות ViVitroInc, ויקטוריה, BC) שהותאמה לגיאומטריות סתום תלת עלון. שסתומי סיליקון Tri-עלון שפותחו באוניברסיטת פלורידה מורכבת שסתום קבוצת הפולימר. תערובת ביחס של גליצרין 35:65 למים הייתה בשימוש כדי לחקות תכונות פיסיקליות דם. קצב זרימה מיידי נמדד בממשק של החדר השמאלי ואב עורקי יחידות תוך לחץ נרשם בעמדות חדריות ואב העורקים. נתונים שסתום ילידים מהספרות דו עלון והיה בשימוש כדי לאמת את הזרימה ואת קריאות לחץ. את המדדים הבאים הידרודינמית דווחו: ירידה בלחץ זרימה קדימה, שורש האאורטה מתכוונת שיעור כיכר קדימה זרימה, סגירת אב העורקים, דליפה ונפח regurgitant, סגירת transaortic, נזילה והפסדי אנרגיה בסך הכל. נציג תוצאות הצביעו על כך שמדדים הידרודינמית מהשלוש הקבוצות שסתום יכולים להיות מושגת בהצלחה על ידי שילוב של הרכבה מותאמת אישית בנויה לתוך מערכת מעתק דופק זמינה מסחרי וsubsequentlY, באופן אובייקטיבי בהשוואה לספק תובנות על היבטים פונקציונליים של עיצוב שסתום פולימר.

זרימת נציג וגל לחץ מוצגים ב 3 דמויות, 4 ו -5. את המגרשים בממוצע לכל גודל המדגם של שסתומים נבדקו עבור כל קבוצה, מה שהייתה, N = 5, 4, ו 2 שסתומים לפולימר, חזירי יליד וקבוצות דו עלון, בהתאמה. את המדדים הידרודינמית הממוצע וסטיית ההתקן של הממוצע לגדלים לדוגמה אלה ?...

Watch this Scientific Journal Video about Protocol for Relative Hydrodynamic Assessment of Tri-leaflet Polymer Valves at JoVE.com

Protocol for Relative Hydrodynamic Assessment of Tri-leaflet Polymer Valves

יש התעניינות מחודשת בפיתוח מסתמי פולימרים. כאן, המטרות הן כדי להוכיח את ההיתכנות של שינוי מעתק דופק מסחרי כדי להתאים לגיאומטריות תלת עלון ולהגדיר פרוטוקול להציג נתונים הידרודינמית סתום פולימר בהשוואה לנתונים שסתום ילידים ותותבים שנאספו בתנאים כמעט זהים.

פרוטוקול להערכה הידרודינמית יחסית של הפולימר שסתום Tri-עלון

Limitations of currently available prosthetic valves, xenografts, and homografts have prompted a recent resurgence of developments in the area of ...

protocol-for-relative-hydrodynamic-assessment-tri-leaflet-polymer

Research

JoVE Journal

Bioengineering

13.7K Views.  Florida International University. יש התעניינות מחודשת בפיתוח מסתמי פולימרים. כאן, המטרות הן כדי להוכיח את ההיתכנות של שינוי מעתק דופק מסחרי כדי להתאים לגיאומטריות תלת עלון ולהגדיר פרוטוקול להציג נתונים הידרודינמית סתום פולימר בהשוואה לנתונים שסתום ילידים ותותבים שנאספו בתנאים כמעט זהים.

Video: Protocol for Relative Hydrodynamic Assessment of Tri-leaflet Polymer Valves

A Microfluidic-based Hydrodynamic Trap for Single Particles

The ability to confine and manipulate single particles in free solution is a key enabling technology for fundamental and applied science. Methods for particle trapping based on optical, magnetic, electrokinetic, and acoustic techniques have led to major advancements in physics and biology ranging from the molecular to cellular level. In this article, we introduce a new microfluidic-based technique for particle trapping and manipulation based solely on hydrodynamic fluid flow. Using this method, we demonstrate trapping of micro- and nano-scale particles in aqueous solutions for long time scales. The hydrodynamic trap consists of an integrated microfluidic device with a cross-slot channel geometry where two opposing laminar streams converge, thereby generating a planar extensional flow with a fluid stagnation point (zero-velocity point). In this device, particles are confined at the trap center by active control of the flow field to maintain particle position at the fluid stagnation point. In this manner, particles are effectively trapped in free solution using a feedback control algorithm implemented with a custom-built LabVIEW code. The control algorithm consists of image acquisition for a particle in the microfluidic device, followed by particle tracking, determination of particle centroid position, and active adjustment of fluid flow by regulating the pressure applied to an on-chip pneumatic valve using a pressure regulator. In this way, the on-chip dynamic metering valve functions to regulate the relative flow rates in the outlet channels, thereby enabling fine-scale control of stagnation point position and particle trapping. The microfluidic-based hydrodynamic trap exhibits several advantages as a method for particle trapping. Hydrodynamic trapping is possible for any arbitrary particle without specific requirements on the physical or chemical properties of the trapped object. In addition, hydrodynamic trapping enables confinement of a "single" target object in concentrated or crowded particle suspensions, which is difficult using alternative force field-based trapping methods. The hydrodynamic trap is user-friendly, straightforward to implement and may be added to existing microfluidic devices to facilitate trapping and long-time analysis of particles. Overall, the hydrodynamic trap is a new platform for confinement, micromanipulation, and observation of particles without surface immobilization and eliminates the need for potentially perturbative optical, magnetic, and electric fields in the free-solution trapping of small particles.

In this article, we present a microfluidic-based method for particle confinement based on hydrodynamic flow. We demonstrate stable particle trapping at a fluid stagnation point using a feedback control mechanism, thereby enabling confinement and micromanipulation of arbitrary particles in an integrated microdevice.

Microfluidic מבוססי הידרודינמית מלכודת חלקיקים יחיד

The ability to confine and manipulate single particles in free solution is a key enabling technology for fundamental and applied science.  Methods for ...

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.

עיצוב של bioreactor לחץ על מחזורי Ex Vivo מחקר של מסתמי הלב אבי העורקים

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

A Chitosan Based, Laser Activated Thin Film Surgical Adhesive, 'SurgiLux': Preparation and Demonstration

Sutures are a 4,000 year old technology that remain the 'gold-standard' for wound closure by virtue of their repair strength (~100 KPa). However, sutures can act as a nidus for infection and in many procedures are unable to effect wound repair or interfere with functional tissue regeneration.1 Surgical glues and adhesives, such as those based on fibrin and cyanoacrylates, have been developed as alternatives to sutures for the repair of such wounds. However, current commercial adhesives also have significant disadvantages, ranging from viral and prion transfer and a lack of repair strength as with the fibrin glues, to tissue toxicity and a lack of biocompatibility for the cyanoacrylate based adhesives. Furthermore, currently available surgical adhesives tend to be gel-based and can have extended curing times which limit their application.2 Similarly, the use of UV lasers to facilitate cross-linking mechanisms in protein-based or albumin 'solders' can lead to DNA damage while laser tissue welding (LTW) predisposes thermal damage to tissues.3 Despite their disadvantages, adhesives and LTW have captured approximately 30% of the wound closure market reported to be in excess of US $5 billion per annum, a significant testament to the need for sutureless technology.4
In the pursuit of sutureless technology we have utilized chitosan as a biomaterial for the development of a flexible, thin film, laser-activated surgical adhesive termed 'SurgiLux'. This novel bioadhesive uses a unique combination of biomaterials and photonics that are FDA approved and successfully used in a variety of biomedical applications and products. SurgiLux overcomes all the disadvantages associated with sutures and current surgical adhesives (see Table 1).
In this presentation we report the relatively simple protocol for the fabrication of SurgiLux and demonstrate its laser activation and tissue weld strength. SurgiLux films adhere to collagenous tissue without chemical modification such as cross-linking and through irradiation using a comparatively low-powered (120 mW) infrared laser instead of UV light. Chitosan films have a natural but weak adhesive attraction to collagen (~3 KPa), laser activation of the chitosan based SurgiLux films emphasizes the strength of this adhesion through polymer chain interactions as a consequence of transient thermal expansion.5 Without this 'activation' process, SurgiLux films are readily removed.6-9 SurgiLux has been tested both in vitro and in vivo on a variety of tissues including nerve, intestine, dura mater and cornea. In all cases it demonstrated good biocompatibility and negligible thermal damage as a consequence of irradiation.6-10

A Chitosan Based, Laser Activated Thin Film Surgical Adhesive, &#039;SurgiLux&#039;: Preparation and Demonstration

The fabrication of a novel, flexible thin film surgical adhesive from FDA approved ingredients, chitosan and indocyanine green is described. Bonding of this adhesive to collagenous tissue through a simple activation process with a low-powered infra-red laser is demonstrated.

Chitosan מבוסס, דבק הליזר הופעל סרט דק כירורגים, &#39;SurgiLux&#39;: הכנה והפגנה

Sutures are a 4,000 year old technology that remain the 'gold-standard' for wound closure by virtue of their repair strength (~100 KPa). However, sutures ...

Polymer Microarrays for High Throughput Discovery of Biomaterials

The discovery of novel biomaterials that are optimized for a specific biological application is readily achieved using polymer microarrays, which allows a combinatorial library of materials to be screened in a parallel, high throughput format1. Herein is described the formation and characterization of a polymer microarray using an on-chip photopolymerization technique 2. This involves mixing monomers at varied ratios to produce a library of monomer solutions, transferring the solution to a glass slide format using a robotic printing device and curing with UV irradiation. This format is readily amenable to many biological assays, including stem cell attachment and proliferation, cell sorting and low bacterial adhesion, allowing the ready identification of 'hit' materials that fulfill a specific biological criterion3-5. Furthermore, the use of high throughput surface characterization (HTSC) allows the biological performance to be correlated with physio-chemical properties, hence elucidating the biological-material interaction6. HTSC makes use of water contact angle (WCA) measurements, atomic force microscopy (AFM), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and time-of-flight secondary ion mass spectrometry (ToF-SIMS). In particular, ToF-SIMS provides a chemically rich analysis of the sample that can be used to correlate the cell response with a molecular moiety. In some cases, the biological performance can be predicted from the ToF-SIMS spectra, demonstrating the chemical dependence of a biological-material interaction, and informing the development of hit materials5,3.

A description of the formation of a polymer microarray using an on-chip photopolymerization technique. The high throughput surface characterization using atomic force microscopy, water contact angle measurements, X-ray photoelectron spectroscopy and time of flight secondary ion mass spectrometry and a cell attachment assay is also described.

Microarrays פולימר לגילוי תפוקה גבוהה של Biomaterials

The discovery of novel biomaterials that are optimized for a specific biological application is readily achieved using polymer microarrays, which allows a ...

Environmentally-controlled Microtensile Testing of Mechanically-adaptive Polymer Nanocomposites for ex vivo Characterization

Implantable microdevices are gaining significant attention for several biomedical applications1-4. Such devices have been made from a range of materials, each offering its own advantages and shortcomings5,6. Most prominently, due to the microscale device dimensions, a high modulus is required to facilitate implantation into living tissue. Conversely, the stiffness of the device should match the surrounding tissue to minimize induced local strain7-9. Therefore, we recently developed a new class of bio-inspired materials to meet these requirements by responding to environmental stimuli with a change in mechanical properties10-14. Specifically, our poly(vinyl acetate)-based nanocomposite (PVAc-NC) displays a reduction in stiffness when exposed to water and elevated temperatures (e.g. body temperature). Unfortunately, few methods exist to quantify the stiffness of materials in vivo15, and mechanical testing outside of the physiological environment often requires large samples inappropriate for implantation. Further, stimuli-responsive materials may quickly recover their initial stiffness after explantation. Therefore, we have developed a method by which the mechanical properties of implanted microsamples can be measured ex vivo, with simulated physiological conditions maintained using moisture and temperature control13,16,17. 
To this end, a custom microtensile tester was designed to accommodate microscale samples13,17 with widely-varying Young's moduli (range of 10 MPa to 5 GPa). As our interests are in the application of PVAc-NC as a biologically-adaptable neural probe substrate, a tool capable of mechanical characterization of samples at the microscale was necessary. This tool was adapted to provide humidity and temperature control, which minimized sample drying and cooling17. As a result, the mechanical characteristics of the explanted sample closely reflect those of the sample just prior to explantation.
The overall goal of this method is to quantitatively assess the in vivo mechanical properties, specifically the Young's modulus, of stimuli-responsive, mechanically-adaptive polymer-based materials. This is accomplished by first establishing the environmental conditions that will minimize a change in sample mechanical properties after explantation without contributing to a reduction in stiffness independent of that resulting from implantation. Samples are then prepared for implantation, handling, and testing (Figure 1A). Each sample is implanted into the cerebral cortex of rats, which is represented here as an explanted rat brain, for a specified duration (Figure 1B). At this point, the sample is explanted and immediately loaded into the microtensile tester, and then subjected to tensile testing (Figure 1C). Subsequent data analysis provides insight into the mechanical behavior of these innovative materials in the environment of the cerebral cortex.

Environmentally-controlled Microtensile Testing of Mechanically-adaptive Polymer Nanocomposites for ex vivo Characterization

A method is discussed by which the in vivo mechanical behavior of stimuli-responsive materials is monitored as a function of time. Samples are tested ex vivo using a microtensile tester with environmental controls to simulate the physiological environment. This work further promotes understanding the in vivo behavior of our material.

בדיקת Microtensile לסביבה מבוקרת של nanocomposites הפולימר מכאני-מסתגל ל<em&gt; לשעבר vivo</em&gt; אפיון

Implantable microdevices are gaining significant attention for several biomedical applications1-4. Such devices have been made from a range of materials, ...

Intra-lymph Node Injection of Biodegradable Polymer Particles

Generation of adaptive immune response relies on efficient drainage or trafficking of antigen to lymph nodes for processing and presentation of these foreign molecules to T and B lymphocytes. Lymph nodes have thus become critical targets for new vaccines and immunotherapies. A recent strategy for targeting these tissues is direct lymph node injection of soluble vaccine components, and clinical trials involving this technique have been promising. Several biomaterial strategies have also been investigated to improve lymph node targeting, for example, tuning particle size for optimal drainage of biomaterial vaccine particles. In this paper we present a new method that combines direct lymph node injection with biodegradable polymer particles that can be laden with antigen, adjuvant, or other vaccine components. In this method polymeric microparticles or nanoparticles are synthesized by a modified double emulsion protocol incorporating lipid stabilizers. Particle properties (e.g.&#160;size, cargo loading) are confirmed by laser diffraction and fluorescent microscopy, respectively. Mouse lymph nodes are then identified by peripheral injection of a nontoxic tracer dye that allows visualization of the target injection site and subsequent deposition of polymer particles in lymph nodes. This technique allows direct control over the doses and combinations of biomaterials and vaccine components delivered to lymph nodes and could be harnessed in the development of new biomaterial-based vaccines.

Lymph nodes are the immunological tissues that orchestrate immune response and are a critical target for vaccines. Biomaterials have been employed to better target lymph nodes and to control delivery of antigens or adjuvants. This paper describes a technique combining these ideas to inject biocompatible polymer particles into lymph nodes.

הזרקת בלוטות תוך-לימפתיות של חלקיקי פולימר מתכלים

Generation of adaptive immune response relies on efficient drainage or trafficking of antigen to lymph nodes for processing and presentation of these ...

Manufacturing Of Robust Natural Fiber Preforms Utilizing Bacterial Cellulose as Binder

A novel method of manufacturing rigid and robust natural fiber preforms is presented here. This method is based on a papermaking process, whereby loose and short sisal fibers are dispersed into a water suspension containing bacterial cellulose. The fiber and nanocellulose suspension is then filtered (using vacuum or gravity) and the wet filter cake pressed to squeeze out any excess water, followed by a drying step. This will result in the hornification of the bacterial cellulose network, holding the loose natural fibers together.
Our method is specially suited for the manufacturing of rigid and robust preforms of hydrophilic fibers. The porous and hydrophilic nature of such fibers results in significant water uptake, drawing in the bacterial cellulose dispersed in the suspension. The bacterial cellulose will then be filtered against the surface of these fibers, forming a bacterial cellulose coating. When the loose fiber-bacterial cellulose suspension is filtered and dried, the adjacent bacterial cellulose forms a network and hornified to hold the otherwise loose fibers together.
The introduction of bacterial cellulose into the preform resulted in a significant increase of the mechanical properties of the fiber preforms. This can be attributed to the high stiffness and strength of the bacterial cellulose network. With this preform, renewable high performance hierarchical composites can also be manufactured by using conventional composite production methods, such as resin film infusion (RFI) or resin transfer molding (RTM). Here, we also describe the manufacturing of renewable hierarchical composites using double bag vacuum assisted resin infusion.

We present a novel method of manufacturing rigid and robust short natural fiber preforms using a papermaking process. Bacterial cellulose acts simultaneously as the binder for the loose fibers and provides rigidity to the fiber preforms. These preforms can be infused with a resin to produce truly green hierarchical composites.

ייצור של תבניות ייצרו מראש חזקות סיבים טבעיים ניצול קטריאלי תאית כמו בינדר

A novel method of manufacturing rigid and robust natural fiber preforms is presented here. This method is based on a papermaking process, whereby loose ...

Culturing Mouse Cardiac Valves in the Miniature Tissue Culture System

Heart valve disease is a major burden in the Western world and no effective treatment is available. This is mainly due to a lack of knowledge of the molecular, cellular and mechanical mechanisms underlying the maintenance and/or loss of the valvular structure. 
Current models used to study valvular biology include in vitro cultures of valvular endothelial and interstitial cells. Although, in vitro culturing models provide both cellular and molecular mechanisms, the mechanisms involved in the 3D-organization of the valve remain unclear. While in vivo models have provided insight into the molecular mechanisms underlying valvular development, insight into adult valvular biology is still elusive. 
In order to be able to study the regulation of the valvular 3D-organization on tissue, cellular and molecular levels, we have developed the Miniature Tissue Culture System. In this ex vivo flow model the mitral or the aortic valve is cultured in its natural position in the heart. The natural configuration and composition of the leaflet are maintained allowing the most natural response of the valvular cells to stimuli. The valves remain viable and are responsive to changing environmental conditions. This MTCS may provide advantages on studying questions including but not limited to, how does the 3D organization affect valvular biology, what factors affect 3D organization of the valve, and which network of signaling pathways regulates the 3D organization of the valve.

Here, we present an ex vivo flow model in which murine cardiac valves can be cultured allowing the study of the biology of the valve.

Culturing עכבר לב שסתומים במערכת תרבות רקמות זעירה

Heart valve disease is a major burden in the Western world and no effective treatment is available. This is mainly due to a lack of knowledge of the ...

Film Extrusion of Crambe abyssinica/Wheat Gluten Blends

Crambe abyssinica is a plant with potential for use in industrial (non-food) plant oil production. The side stream from this oil production is a high-protein crambe meal that has limited value, as it is not fit for food or feed use. However, it contains proteins that could potentially make it a suitable raw material for higher-value products. The purpose of this study was to find methods of making this side stream into extruded films, showing that products with a higher value can be produced. The study mainly considered the development of material compositions and methods of preparing and extruding the material. Wheat gluten was added as a supportive protein matrix material, together with glycerol as a plasticizer and urea as a denaturant. The extrudate was evaluated with respect to mechanical (tensile testing) and oxygen barrier properties, and the extrudate structure was revealed visually and by scanning electron microscopy. A denser, more homogeneous material had a lower oxygen transmission rate, higher strength, and higher extensibility. The most homogeneous films were made at an extruder die temperature of 125-130 &#176;C. It is shown here that a film can be extruded with promising mechanical and oxygen barrier properties, the latter especially after a final compression molding step.

Film Extrusion of Crambe abyssinica/Wheat Gluten Blends

The side stream from plant oil production of Crambe abyssinica has limited value. The purpose of this study was to find methods for extruding materials based on this side stream, demonstrating that products with a higher value can be produced. The extrudates were found to have promising properties.

סרטים שחול של<em&gt; Crambe abyssinica</em&gt; / חיטה גלוטן תערובות

Crambe abyssinica is a plant with potential for use in industrial (non-food) plant oil production. The side stream from this oil production is a ...

Synthesis of Functionalized 10-nm Polymer-coated Gold Particles for Endothelium Targeting and Drug Delivery

Gold nanoparticles (AuNPs) have been used extensively in medical research due to their size, biocompatibility, and modifiable surface. Specific targeting and drug delivery are some of the applications of these AuNPs, but endothelial extracellular matrices&#39; defensive properties hamper particle uptake. To address this issue, we describe a synthesis method for ultrasmall gold nanoparticles to improve vascular delivery, with customizable functional groups and polymer lengths for further adjustments. The protocol yields 2.5 nm AuNPs that are capped with tetrakis(hydroxymethyl)phosphonium chloride (THPC). The replacement of THPC with hetero-functional polyethylene glycol (PEG) on the surface of the AuNP increases the hydrodynamic radius to 10.5 nm while providing various functional groups on the surface. The last part of the protocol includes an optional addition of a fluorophore to allow the AuNPs to be visualized under fluorescence to track nanoparticle uptake. Dialysis and lyophilization were used to purify and isolate the AuNPs. These fluorescent nanoparticles can be visualized in both in vitro and in vivo experiments due to the biocompatible PEG coating and fluorescent probes. Additionally, the size range of these nanoparticles render them an ideal candidate for probing the glycocalyx without disrupting normal vasculature function, which may lead to improved delivery and therapeutics.

We describe a method of synthesizing biocompatible 10-nm gold nanoparticles, functionalized by coating poly-ethylene glycol onto the surface. These particles can be used in vitro and in vivo for delivering therapeutics to nanoscale cellular and extracellular spaces that are difficult to access with conventional nanoparticle sizes.

סינתזה של Functionalized 10-nm פולימר מצופה זהב חלקיקים אנדותל הכוונת משלוח סמים

Gold nanoparticles (AuNPs) have been used extensively in medical research due to their size, biocompatibility, and modifiable surface. Specific targeting ...