המחברים מודים לד&quot;ר מדסן באוניברסיטת ויסקונסין במדיסון, וCristel Baiu בGammex Inc עבור מתן ייעוץ בחומרי TM. המחברים הם גם מודים לד&quot;ר מלקולם דייויד מאריי למתן השיטות לבניית הפנטום.

1. פנטום עיצוב ציור של פרה multimodality הפנטום מוצג באיור 1 7, 8. גודלו של הפנטום הוא 38 מ&quot;מ בקוטר 115 מ&quot;מ באורך שיאפשר הפנטום לסריקה בסורקים של בעלי חיים שונים. הפנטום מכיל חמישה אובייקטי בדיקת גידול המדמה-(בקוטר: 14, 10, 7, 4 ו 2 מ&quot;מ) שהונחו בעומק של 10 מ&quot;מ בפנטום. 2. בניית תבנית הסיליקון תבניות סיליקון מוכנות להטיל את אובייקטי מבחן המדמה-גידול כפי שתואר בסעיף זה 7. כל לוחות אקריליק ומוטות הנדרשים להכנת תבניות סיליקון נחתכים עם דיוק של 25 מיקרומטר בחנות מכונת באוניברסיטת מדעי בריאות במרכז טקסס בסן אנטוניו (UTHSCSA). <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לעשות חמישה חורים (בקוטר: 14, 10, 7, 4, 2 מ&quot;מ) לאובייקטי בדיקה ועוד חמישה חורים (קוטר: 6 מ&quot;מ) למוטות יישור בשני בסיס אקריליצלחות (גודל: 4.2 ס&quot;מ × × 11.5 ס&quot;מ 0.9 ס&quot;מ) (איור 2). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חותכים זוגות spacer עם גובה של 7, 5, 3.5, 2 ו 1 מ&quot;מ (גודל: 1.0 ס&quot;מ × 5.5 ס&quot;מ) (איור 2 ב &#39;). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכן את כדורי פלדה (קוטר: 14, 10, 7, 4 ו 2 מ&quot;מ, דיוק: 2.5 מיקרומטר). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מקום שני זוגות spacer עם גובה של 7 מ&quot;מ ובסיס צלחת על צלחת אקריליק דקה ברצף ולהדק אותם באמצעות C-מלחציים (איור 2 C). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכנס את כדור הפלדה בקוטר 14 מ&quot;מ לחור 14 מ&quot;מ של צלחת הבסיס ולהדביק אותו באמצעות JB KWIK (איור 2 C). חזור על הנהלים לשאר כדורים (איור 2 ד &#39;) ולצלחת הבסיס האחרת. שימו לב שכדורי הפלדה בשתי צלחות בסיס מודבקים כמראה תמונות 7. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> צרף ארבע צלחות 2.5 ס&quot;מ אקריליק עילית (גודל: 2.5 ס&quot;מ × 11.5 ס&quot;מ לשתי צלחות ו2.5 ס&quot;מ × 4.2 ס&quot;מ לשתי צלחות עוד) על גבי כל אחד מהבסיסים באמצעות סרט דביק כמו גדרות ( <str<html> אונג&gt; איור 3). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> צרף את הצלחת העליונה (גודל: 4.2 ס&quot;מ × 11.5 ס&quot;מ, חמישה חורים עם 0.8 ס&quot;מ בקוטר, עשרה חורים עם 1.2 ס&quot;מ בקוטר) באחד ממכלולי צלחת הבסיס להוספת חמש מוטות אקריליים (קוטר: 0.8 ס&quot;מ ואורך: 0.5 ס&quot;מ) עם טיפים 1 מ&quot;מ, ולהכניס חמש מוטות יישור (קוטר: 0.9 ס&quot;מ ואורך: 5.0 ס&quot;מ) ולשפוך סיליקון (איור 3). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכנס את המוטות אקריליים לתוך חורי ס&quot;מ 0.8 בצלחת העליונה כל הדרך לחלק העליון של כדורי פלדה ודבקם באמצעות דבק סיליקון. לאחר מכן להוסיף מוטות יישור לתוך החורים בצלחת הבסיס דרך חורים גדולים יותר בצלחת העליונה (איור 3). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מערבבים חלק מתרכובת גומי סיליקון עם חלק ב &#39;בשיעור של 10 ל -1 במשקל. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> יוצקים את תרכובת גומי סיליקון להרכבה ולייבש את ההרכבה בטמפרטורת חדר למשך כ -24 שעות (איור 3 ב &#39;). </li></ol> 3. עצרת מסובב t &quot;&gt; המסובב מוכן מצינור PVC ומנוע מתקן צלייה. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לטחון סוף הבורג כדי להתאים את החור של מנוע מתקן צלייה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הברג את בורג הקרקע לקצה צינור PVC (אורך: 270 מ&quot;מ וקוטר פנימי: 75 מ&quot;מ) באמצעות אגוזים ומכונת כביסה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כופפו את לוחות מתכת ודבקם על צלחת פלסטיק באמצעות JB KWIK לתמוך צינור PVC ולהתאים את הגובה של צינור PVC 7. </li></ol> 4. הכנת חומר TM הפרוטוקולים להכנת חומרי TM הם שונה מאלו שפותחו במעבדתו של ד&quot;ר ארנסט ל מדסן באוניברסיטת ויסקונסין במדיסון, ופרטים נוספים נמצאים בLee et al. 8,11. 4.1 הכנת חומר רקע TM <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עובר חלב כולו מסחרי (200 סמ&quot;ק) דרך 20 מיקרומטר ולאחר מכן 10 מיקרומטר מסנני רשת. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ממיסים תימרוסל (0.2 גר &#39;) בחלב המסונן (100 סמ&quot;ק). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> באמצעות ואקום בית, דהגז זה פתרון חלב למשך 30 שניות בטמפרטורת חדר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ממיסים היבש agarose (2 גר &#39;) במי deionized (18 MΩ) (100 סמ&quot;ק) בטמפרטורת חדר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר מכן להוסיף 1-propanol (7.9 סמ&quot;ק) וBaSO 4 (ז 1) לפתרון agarose. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> דגה פתרון agarose ולאחר מכן לחמם אותו באמבט מים 95 מעלות צלזיוס עד לפתרון agarose מנקה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בעוד פתרון agarose מנקה ב95 ° C אמבט מים, חום חלב המרוכז ב55 ° C אמבט מים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הזז את הפתרון המותך agarose ל55 ° C אמבט המים כדי להתקרר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ברגע ששני פתרונות הם על 55 מעלות צלזיוס, לערבב agarose פתרון (50 סמ&quot;ק) עם חלב מרוכז (50 סמ&quot;ק) כדי להפוך את היחס של 50 עד 50 לפי נפח ומערבבים את התערובת ואחרי הסרת בועת אוויר מפני השטח לאט. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר מכן להוסיף EDTA (0.103 g) וCuCl 2 · 2H 2 O (0.06 גר &#39;) לתערובת חלב agarose אחרי ערבוב מספיק כדי להבטיח אחידות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לבסוף, להוסיף חרוזי זכוכית (15- קוטר 60 מיקרומטר, אומר קוטר: 35 מיקרומטר) (0.1 גר &#39;) ומערבבים את התערובת הסופית שוב ושוב. לפני השימוש, יש להשרות את חרוזי הזכוכית בחומצה חנקתית מרוכזת למשך 24 שעות כדי להסיר את כל זיהומים ולאחר מכן לשטוף את החומצה. </li></ol> 4.2 הכנת חומר TM אובייקט מבחן חומר TM עצם הבדיקה מוכן באופן דומה כחומר רקע TM למעט הבדלי ההלחנה הבאים: <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עובר חלב כולו מסחרי (20 סמ&quot;ק) דרך 20 מיקרומטר ולאחר מכן 10 מיקרומטר מסנני רשת. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ממיסים תימרוסל (0.02 גר &#39;) בחלב המסונן (10 סמ&quot;ק). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ממיסים היבש agarose (0.60 גר &#39;) בטמפרטורת חדר פתרון של מים deionized (10 סמ&quot;ק) ו1-propanol (0.79 סמ&quot;ק). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> דגה פתרון agarose ולאחר מכן לחמם אותו באמבט מים 95 מעלות צלזיוס עד לפתרון agarose מנקה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בעוד פתרון agarose מנקה ב95 ° C אמבט מים, חום חלב המרוכז ב55 ° C אמבט מים. </li><lאני&gt; הזז את הפתרון המותך agarose ל55 ° C אמבט המים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ברגע ששני פתרונות הם על 55 מעלות צלזיוס, מערבב את פתרון agarose (5 סמ&quot;ק) עם חלב מרוכז (5 סמ&quot;ק) ומערבבים את התערובת ואחרי הסרת בועת אוויר מפני השטח לאט. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר מכן להוסיף EDTA (0.0017 ז) וCuCl 2 · 2H 2 O (0.0010 ז) לחלב agarose אחרי ערבוב מספיק. </li></ol> 5. Multimodality פנטום עצרת שימוש בתבניות סיליקון, השלבים הבאים הם השיגו לבנות פנטום multimodality. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> על תבנית סיליקון ללא חורי 1 מ&quot;מ, לצרף חוט ניילון יחד מרכז הספירות ודבקו בשני הקצוות של התבנית בעזרת דבק סיליקון (איור 4). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בעזרת מברשת רכה, למרוח המשחה סיליקון על פני השטח של שתי תבניות (איור 4) ולהרכיב שתי תבניות באמצעות מוטות יישור. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להכין חומר TM עצם בדיקה כאמור בסעיף4.2 ושופכים אותו דרך חורי 1 מ&quot;מ של סיליקון העובש באמצעות מחט 22 מד של מזרק. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כדי לאפשר את אובייקטי הבדיקה כדי להגדיר, לאחסן את התבניות במקרר (5 מעלות צלזיוס) במשך כ -30 דקות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בכל צד של המכל חצי גלילי (אורך: 115 מ&quot;מ וקוטר: 38 מ&quot;מ), להפוך את שני חורים של 1 מ&quot;מ בעומק של 10 מ&quot;מ ממשטח הפנטום כדי לעלות חוט ניילון עם חפצי בדיקה. הפוך את חור נוסף של 6 מ&quot;מ לשפוך חומר TM רקע. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לפרוק את חפצי בדיקה עם חוט ניילון מהתבניות (איור 4 ב &#39;) ולאחר מכן לעלות אותם במכל חצי הגלילי (איור 4 ג&#39;). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> באמצעות 3M Scotch-ולד DP-100 וסרט דביק 3M, לדבוק אינם מנהלי אלומיניום דק (עובי: 0.12 מ&quot;מ) על גבי המכל אקרילי. לחסום את פתחי 1 מ&quot;מ מיכל אקרילי שמשתמשים באותו הדבק (איור 4 ג&#39;). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להכין חומר רקע TM מהירות ויוצקים באיטיות אותו לתוך חור 6 מ&quot;מ של המכלבאמצעות משפך קטן מפלסטיק. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר הסרת כל בועות אוויר, דבק חור 6 מ&quot;מ באמצעות 3M Scotch-ולד DP-100. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר הרכבה, לסובב את הפנטום ב 2 סל&quot;ד במסובב במשך 4 עד 5 שעות בטמפרטורת חדר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הסר את חוט הניילון אחרי חומרי TM בפנטום מתקשה לחלוטין. </li></ol> 6. ההדמיה multimodality הפנטום נסרק באולטרסאונד פרה, CT ו-MRI ותמונות בשלושה אופנים נרכשים. פרוטוקולי ההדמיה מתוארים בפירוט בLee et al. 7, 8.

<ol>
	<li>Prasad, S. 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=CT+tumor+measurement+for+therapeutic+response+assessment:+Comparison+of+unidimensional,+bidimensional,+and+volumetric+techniques-Initial+observations.">CT tumor measurement for therapeutic response assessment: Comparison of unidimensional, bidimensional, and volumetric techniques-Initial observations.</a> Radiology. 225 (2), 416-419 (2002).</li><li>Cortes, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparison+of+unidimensional+and+bidimensional+measurement+in+metastatic+non-small+cell+lung+cancer.">Comparison of unidimensional and bidimensional measurement in metastatic non-small cell lung cancer.</a> Br. J. Cancer. 87 (2), 158-160 (2002).</li><li>Saini, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Radiologic+measurement+of+tumor+size+in+clinical+trials:+past,+present,+and+future.">Radiologic measurement of tumor size in clinical trials: past, present, and future.</a> AJR Am. J. Roentgenol. 176 (2), 333-334 (2001).</li><li>Suzuki, 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=Radiologic+measurements+of+tumor+response+to+treatment:+practical+approaches+and+limitations.">Radiologic measurements of tumor response to treatment: practical approaches and limitations.</a> Radiographics. 28 (2), 329-344 (2008).</li><li>Therasse, P., 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=RECIST+revisited:+A+review+of+validation+studies+on+tumour+assessment.">RECIST revisited: A review of validation studies on tumour assessment.</a> Eur. J. Cancer. 42 (8), 1031-1039 (2006).</li><li>O'Connor, P. B., 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=Quantitative+imaging+biomarkers+in+the+clinical+development+of+targeted+therapeutics:+current+and+future+perspectives.">Quantitative imaging biomarkers in the clinical development of targeted therapeutics: current and future perspectives.</a> Lancet Oncol. 9 (8), 766-776 (2008).</li><li>Lee, Y. 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=Preclinical+multimodality+phantom+design+for+quality+assurance+of+tumor+size+measurement.">Preclinical multimodality phantom design for quality assurance of tumor size measurement.</a> BMC Med. Phys. 11 (1), (2011).</li><li>Lee, Y. 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=QA+procedures+for+multimodality+preclinical+tumor+drug+response+testing.">QA procedures for multimodality preclinical tumor drug response testing.</a> Med. Phys. 37 (9), 4806-4816 (2010).</li><li>Park, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measuring+response+in+solid+tumors:+comparison+of+RECIST+and+WHO+response+criteria.">Measuring response in solid tumors: comparison of RECIST and WHO response criteria.</a> Jpn. J. Clin. Oncol. 33 (10), 533-537 (2003).</li><li>Eisenhauer, E. A., 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=New+response+evaluation+criteria+in+solid+tumors:+revised+RECIST+guideline+(version+1.1).">New response evaluation criteria in solid tumors: revised RECIST guideline (version 1.1).</a> Eur. J. Cancer. 45 (2), 228-247 (2009).</li><li>D'Souza, W. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tissue+mimicking+materials+for+a+multi-imaging+modality+prostate+phantom.">Tissue mimicking materials for a multi-imaging modality prostate phantom.</a> Med. Phys. 28 (4), 688-700 (2001).</li><li>Mitchell, M. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Agarose+as+a+tissue+equivalent+phantom+material+for+NMR+images.">Agarose as a tissue equivalent phantom material for NMR images.</a> Magn. Reson. Imaging. 4 (3), 263-266 (1986).</li></ol>

אין ניגודי האינטרסים הכריזו.

מטרתו של מאמר זה הייתה לספק את השיטות להכנת חומרי TM הדמיה multimodality ובניית פנטום multimodality קליני ככלי QA למדידת גודל גידול מדויק באמצעות שיטות שונות במוסדות שונים. כאמור, חומרי TM פותחו במקור על ידי מעבדתו של ד&quot;ר ארנסט ל מדסן באוניברסיטת ויסקונסין במדיסון לשיטה רבת הדמיה ...

<html> הערכה של השינוי בגודל גידול היא נקודת סיום חשובה להערכת הפעילות של תרופות אנטי סרטניים בשניהם הצטמקות גידול והתקדמות מחלה 9, 10. ארגון בריאות עולמית (WHO) וקריטריונים להערכת תגובה בגידולים מוצקים (RECIST) הם שיטות קודיפיקציה להערכה האנטומי של נגעים סרטניים בשיטות הדמיה כגון אולטרא סאונד (US), טומוגרפיה ממוחשבת (CT) או תהודה מגנטית (MRI). עבור מי קריטריונים, התוצר של גידול וקוטר מרבי הקוטר הגדול ביותר שלה בניצב למישור הרוחבי אזורי היעד מחושב 4. לעומת זאת, לRECIST, הסכום של הקטרים ​​הארוכים ביותר במישור הרוחבי למספר מצומצם של נגעי היעד מחושב 4. למרות התעניינות הגוברת ברציפות בהערכת תגובה טיפולית גידול, לא הייתה שום הבטחת איכות קלינית (QA) רפאים / QA נהלים לסמן הביולוגי ההדמיה. תוכן &quot;&gt; בהתחשב בכך שמדידת גודל גידול המבוססת על קריטריוני WHO ו / או RECIST היא סמן ההדמיה היחיד שאושר על ידי מנהל מזון ארצות הברית ובתרופות אמריקניות (FDA), כנקודת התחלה של QA עבור כל סמנים ביולוגיים הדמיה אחרות, Lee et al. תוכנן ונבנה UTHSCSA / Gammex מארק 1 וסימן 2 פנטומים לQA של מדידת גודל גידול בשיתוף פעולה עם Gammex Inc 7. מארק 1 הפנטום היה גרסה מתוקנת של Gammex פנטום מסחרי בארה&quot;ב ובכך, לגודל היה גדול מדי מכדי להתאים ל בעלי החיים CT וסורקי MR. גם כמה כלים במארק 1 הפנטום היו מיותרים למדידת גודל גידול. מארק 2 הפנטום תוכנן בהתבסס על RECIST שהוא סמן ההדמיה-FDA האחרון. עם זאת, גודלו של מארק 2 הפנטום עדיין היה גדולה מדי עבור MR סורקים, ו-CT, ואיכות תמונה של MR הפנטום לא היה מקובל למדידת גודל גידול מדויקת 7. QA הפנטום תוארדרור עוצב מחדש כדי להתגבר על חסרונות של רוחות הרפאים הקודמות ונבנה באמצעות רקמה מהונדס-מחקים (TM) של חומרים ופרוטוקולים שפותחו במעבדה שלנו. מאמר זה מתאר את הפרטים של הפרוטוקולים לפנטום בנייה: ראשית, הם הציגו שיטות להכנת תבניות סיליקון הדרושות ליציקת עצמים מבחן המדמים-גידול ולהרכבה מסובב למסתובב פנטום כדי למנוע שקיעת גרביטציה. שנית, פרוטוקולים להכנת חומרי TM שונה מד &#39;סוזה et al. של לארה&quot;ב, CT ו-MR הדמיה מתוארים 11. את התכונות הפיסיקליות של חומרי TM נבדקו בכל שיטה כדי להבטיח כי חומרי TM מיוצגים רקמות רכות אדם, כפי שנצפו בתמונות שנרכשו עם האופנים שונים, אך התוצאות אינן המוצגות כאן. שלישית, הפרוטוקול לפנטום הבנייה מתואר. לבסוף, תמונות של הפנטום בארה&quot;ב, CT ו-MR מוצגות כתוצאות.

<table border="1">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Reagent/Material</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PVC pipe</td>
			<td>N/A</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Home Depot</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bolt, nut, washer and metal plates</td>
			<td>N/A</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Home Depot</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acrylic plates and rods</td>
			<td>N/A</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Plastic supply in San Antonio, TX</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Steel balls</td>
			<td>Nordex, Inc.</td>
			<td>AEC-M2-2, -4, -7, -10 and -14</td>
			<td>2, 4, 7, 10 and 14 mm diameter</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>C-clamps</td>
			<td>Adjustable Clamp</td>
			<td>1420-C</td>
			<td>2 inch length</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Masking tape</td>
			<td>3M Industrial Adhesives and Tapes</td>
			<td>2600</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Duct tape</td>
			<td>3M Industrial Adhesives and Tapes</td>
			<td>S-3763SIL</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>J-B KWIK</td>
			<td>J-B WELD Co.</td>
			<td>380238</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>3M Scotch-Weld Epoxy Adhesive</td>
			<td>3M Industrial Adhesives and Tapes</td>
			<td>DP-100</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silicone grease</td>
			<td>Permatex, Inc.</td>
			<td>22058</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silicone glue</td>
			<td>DAP, Inc.</td>
			<td>688</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silicone rubber compound</td>
			<td>Smooth-ON, Inc.</td>
			<td>Smooth-SilTM950 Part A and B</td>
			<td>A:B mix ratio = 10:1 by weight</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Brush</td>
			<td>N/A</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Hobby Lobby</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Syringe</td>
			<td>Becton Dickinson</td>
			<td>309604</td>
			<td>10 ml</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Needle</td>
			<td>Becton Dickinson</td>
			<td>305156</td>
			<td>22-gauge 1.5 inch length</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Funnel</td>
			<td>N/A</td>
			<td>N/A</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mesh filters</td>
			<td>Small parts, Inc.</td>
			<td>CMN-0010-C and CMN-0020-C</td>
			<td>10 and 20 &mu;m</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Whole milk</td>
			<td>N/A</td>
			<td>N/A</td>
			<td>HEB in San Antonio, TX</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Thimerosal</td>
			<td>Sigma-Aldrich Co.</td>
			<td>T5125</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Propanol</td>
			<td>Sigma-Aldrich Co.</td>
			<td>33538</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>EDTA</td>
			<td>Sigma-Aldrich Co.</td>
			<td>431788</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CuCl2</td>
			<td>Sigma-Aldrich Co.</td>
			<td>459097</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Agarose</td>
			<td>Sigma-Aldrich Co.</td>
			<td>A0169</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>BaSO4</td>
			<td>Sigma-Aldrich Co.</td>
			<td>B8675</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glass beads</td>
			<td>Potters Industries, Inc.</td>
			<td>3000E</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PET/AL/LLDPE*</td>
			<td>Pechiney Plastic Packaging, Inc.</td>
			<td>Pechiney Spec 151</td>
			<td>Phantom cover material</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>*Polyethylene terephthalate/aluminum/linear low density polyethylene</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Equipment</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rotisserie motor</td>
			<td>Brinkmann</td>
			<td>812-7103-S</td>
			<td>Home Depot</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Water bath 1</td>
			<td>Precision, Inc.</td>
			<td>Model: 282, Serial #: 601091552</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Water bath 2</td>
			<td>VWR, Inc.</td>
			<td>Model: 1212, Serial #: 08119606</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ultrasound</td>
			<td>Visualsonics</td>
			<td>Serial #: 770/120-259</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CT</td>
			<td>Gamma Medica-Ideas</td>
			<td>Serial #: GR 0050</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MRI</td>
			<td>Bruker</td>
			<td>Part #: W3301390, Serial #: 0030</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

construction of a preclinical multimodality phantom using tissue-mimicking materials for quality assurance in tumor size measurement

ארגון הבריאות עולמי (WHO) והקריטריונים להערכת התגובה בגידולים מוצקים (RECIST) קבוצות עבודה דגלו קריטריונים אחידים להערכת radiologic של גידולים מוצקים בתגובה לטיפול תרופתי אנטי גידול בשנתי ה -1980 ו 1990, בהתאמה. WHO קריטריונים למדוד גידולים מוצקים בשני ממדים, ואילו מדידות RECIST להשתמש רק חד ממד שנחשב ליותר לשעתק 1, 2, 3,4,5. קריטריונים אלה היו בשימוש נרחב כסמן הביולוגי ההדמיה היחידה שאושר על ידי מנהל מזון ארצות הברית ובתרופות אמריקניות (FDA) 6. כדי למדוד את התגובה של גידול לתרופות אנטי סרטניים בתמונות עם דיוק, לכן, חזק אבטחת איכות (QA) נהלים ומקביל QA פנטום יש צורך. כדי לענות על צורך זה, המחברים נבנו multimodality קליני (לאולטרסאונד (US), טומוגרפיה ממוחשבת (CT) ודימות בתהודה מגנטית (MRI)) רפאים באמצעות רקמות חיקוי (TM)חומרים המבוססים על המספר המצומצם של נגעי היעד הנדרשים ע&quot;י RECIST ידי תיקון Gammex ארה&quot;ב פנטום מסחרי 7. נספח ב Lee et al. מדגים את הנהלים של פנטום ייצור 7. במאמר זה, כל הפרוטוקולים הם הציגו בתחילת אופנה צעד אחר צעד עם נהלים להכנת תבניות סיליקון ליציקת עצמים מבחן המדמים-גידול בפנטום, ואחרי הכנת חומרי TM עבור ההדמיה multimodality, ולבסוף הבנייה פרה multimodality QA פנטום. מטרתו העיקרית של מאמר זה היא לספק את הפרוטוקולים כדי לאפשר לכל מי שמתעניייין באופן עצמאי בניית פנטום לפרויקטים משלהם. נהלי QA למדידת גודל גידול, וRECIST, ושתוצאות מדידה בנפח של חפצי בדיקה שנעשו במוסדות מרובים באמצעות QA פנטום זה מוצגים בפירוט בLee et al. 8.

<html> איור 3 ב &#39;ואיור 5 תכנית שתי תבניות סיליקון ליציקת חפצי בדיקה, וmultimodality הפנטום, בהתאמה. אורך × × רוחב עומק של כל עובש הוא 109 מ&quot;מ × 37 מ&quot;מ × 21 מ&quot;מ ושתי תבניות הן תמונת ראי זה זהה. יש עובש אחד חורים 1 מ&quot;מ שבו ניתן להוסיף חומר TM באמצעות מחט דקה. לכל אחד יש עו?...

Watch this Scientific Journal Video about Construction of a Preclinical Multimodality Phantom Using Tissue-mimicking Materials for Quality Assurance in Tumor Size Measurement at JoVE.com

Construction of a Preclinical Multimodality Phantom Using Tissue-mimicking Materials for Quality Assurance in Tumor Size Measurement

מאמר זה מתאר את ההליכים בתוך הבית של בניית multimodality פרה פנטום עשוי מרקמות חיקוי (TM) של חומרים להבטחת איכות (QA) של מדידת גודל גידול בשיטות הדמיה של בעלי חיים כגון אולטרסאונד (US), טומוגרפיה ממוחשבת (CT) ומגנטיים דימות תהודה מגנטית (MRI).

בנייה של פנטום multimodality Preclinical שימוש בחומרים רקמות-מחקים לאבטחת איכות במדידת גודל גידול

World Health Organization (WHO) and the Response Evaluation Criteria in Solid Tumors (RECIST) working groups advocated standardized criteria for ...

construction-preclinical-multimodality-phantom-using-tissue-mimicking

Research

JoVE Journal

Bioengineering

11.2K Views.  University of Kansas School of Medicine. מאמר זה מתאר את ההליכים בתוך הבית של בניית multimodality פרה פנטום עשוי מרקמות חיקוי (TM) של חומרים להבטחת איכות (QA) של מדידת גודל גידול בשיטות הדמיה של בעלי חיים כגון אולטרסאונד (US), טומוגרפיה ממוחשבת (CT) ומגנטיים דימות תהודה מגנטית (MRI).

Video: Construction of a Preclinical Multimodality Phantom Using Tissue-mimicking Materials for Quality Assurance in Tumor Size Measurement

Viral Nanoparticles for In vivo Tumor Imaging

The use of nanomaterials has the potential to revolutionize materials science and medicine. Currently, a number of different nanoparticles are being investigated for applications in imaging and therapy. Viral nanoparticles (VNPs) derived from plants can be regarded as self-assembled bionanomaterials with defined sizes and shapes. Plant viruses under investigation in the Steinmetz lab include icosahedral particles formed by Cowpea mosaic virus (CPMV) and Brome mosaic virus (BMV), both of which are 30 nm in diameter. We are also developing rod-shaped and filamentous structures derived from the following plant viruses: Tobacco mosaic virus (TMV), which forms rigid rods with dimensions of 300 nm by 18 nm, and Potato virus X (PVX), which form filamentous particles 515 nm in length and 13 nm in width (the reader is referred to refs. 1 and 2 for further information on VNPs).
From a materials scientist's point of view, VNPs are attractive building blocks for several reasons: the particles are monodisperse, can be produced with ease on large scale in planta, are exceptionally stable, and biocompatible. Also, VNPs are "programmable" units, which can be specifically engineered using genetic modification or chemical bioconjugation methods 3. The structure of VNPs is known to atomic resolution, and modifications can be carried out with spatial precision at the atomic level4, a level of control that cannot be achieved using synthetic nanomaterials with current state-of-the-art technologies.
In this paper, we describe the propagation of CPMV, PVX, TMV, and BMV in Vigna ungiuculata and Nicotiana benthamiana plants. Extraction and purification protocols for each VNP are given. Methods for characterization of purified and chemically-labeled VNPs are described. In this study, we focus on chemical labeling of VNPs with fluorophores (e.g. Alexa Fluor 647) and polyethylene glycol (PEG). The dyes facilitate tracking and detection of the VNPs 5-10, and PEG reduces immunogenicity of the proteinaceous nanoparticles while enhancing their pharmacokinetics 8,11. We demonstrate tumor homing of PEGylated VNPs using a mouse xenograft tumor model. A combination of fluorescence imaging of tissues ex vivo using Maestro Imaging System, fluorescence quantification in homogenized tissues, and confocal microscopy is used to study biodistribution. VNPs are cleared via the reticuloendothelial system (RES); tumor homing is achieved passively via the enhanced permeability and retention (EPR) effect12. The VNP nanotechnology is a powerful plug-and-play technology to image and treat sites of disease in vivo. We are further developing VNPs to carry drug cargos and clinically-relevant imaging moieties, as well as tissue-specific ligands to target molecular receptors overexpressed in cancer and cardiovascular disease.

Viral Nanoparticles for In vivo Tumor Imaging

Plant viral nanoparticles (VNPs) are promising platforms for applications in biomedicine. Here, we describe the procedures for plant VNP propagation, purification, characterization, and bioconjugation. Finally, we show the application of VNPs for tumor homing and imaging using a mouse xenograft model and fluorescence imaging.

חלקיקים נגיפיים עבור<em&gt; בחי</em&gt; הדמית גידול

The use of nanomaterials has the potential to revolutionize materials science and medicine. Currently, a number of different nanoparticles are being ...

Production of Large Numbers of Size-controlled Tumor Spheroids Using Microwell Plates

Tumor spheroids are increasingly recognized as an important in vitro model for the behavior of tumor cells in three dimensions. More physiologically relevant than conventional adherent-sheet cultures, they more accurately recapitulate the complexity and interactions present in real tumors. In order to harness this model to better assess tumor biology, or the efficacy of novel therapeutic agents, it is necessary to be able to generate spheroids reproducibly, in a controlled manner and in significant numbers.
The AggreWell system consists of a high-density array of pyramid-shaped microwells, into which a suspension of single cells is centrifuged. The numbers of cells clustering at the bottom of each microwell, and the number and ratio of distinct cell types involved depend only on the properties of the suspension introduced by the experimenter. Thus, we are able to generate tumor spheroids of arbitrary size and composition without needing to modify the underlying platform technology. The hundreds of microwells per square centimeter of culture surface area in turn ensure that extremely high production levels may be attained via a straightforward, nonlabor-intensive process. We therefore expect that this protocol will be broadly useful to researchers in the tumor spheroid field.

We introduce a protocol for the generation of large numbers (thousands to hundreds of thousands) of uniform size- and composition-controlled tumor spheroids, using commercially available microwell plates.

ייצור של מספר הגדול של spheroids גידול מבוקר גודל באמצעות צלחות microwell

Tumor spheroids are increasingly recognized as an important in vitro model for the behavior of tumor cells in three dimensions. More physiologically ...

Longitudinal Measurement of Extracellular Matrix Rigidity in 3D Tumor Models Using Particle-tracking Microrheology

The mechanical microenvironment has been shown to act as a crucial regulator of tumor growth behavior and signaling, which is itself remodeled and modified as part of a set of complex, two-way mechanosensitive interactions. While the development of biologically-relevant 3D tumor models have facilitated mechanistic studies on the impact of matrix rheology on tumor growth, the inverse problem of mapping changes in the mechanical environment induced by tumors remains challenging. Here, we describe the implementation of particle-tracking microrheology (PTM) in conjunction with 3D models of pancreatic cancer as part of a robust and viable approach for longitudinally monitoring physical changes in the tumor microenvironment, in situ. The methodology described here integrates a system of preparing in vitro 3D models embedded in a model extracellular matrix (ECM) scaffold of Type I collagen with fluorescently labeled probes uniformly distributed for position- and time-dependent microrheology measurements throughout the specimen. In vitro tumors are plated and probed in parallel conditions using multiwell imaging plates. Drawing on established methods, videos of tracer probe movements are transformed via the Generalized Stokes Einstein Relation (GSER) to report the complex frequency-dependent viscoelastic shear modulus, G*(&#969;). Because this approach is imaging-based, mechanical characterization is also mapped onto large transmitted-light spatial fields to simultaneously report qualitative changes in 3D tumor size and phenotype. Representative results showing contrasting mechanical response in sub-regions associated with localized invasion-induced matrix degradation as well as system calibration, validation data are presented. Undesirable outcomes from common experimental errors and troubleshooting of these issues are also presented. The 96-well 3D culture plating format implemented in this protocol is conducive to correlation of microrheology measurements with therapeutic screening assays or molecular imaging to gain new insights into impact of treatments or biochemical stimuli on the mechanical microenvironment.

Particle-tracking microrheology can be used to non-destructively quantify and spatially map changes in extracellular matrix mechanical properties in 3D tumor models.

מדידת אורך של תאי מטריקס קשיחות במודלי גידול 3D באמצעות Microrheology מעקב חלקיקים

The mechanical microenvironment has been shown to act as a crucial regulator of tumor growth behavior and signaling, which is itself remodeled and ...

Construction and Characterization of a Novel Vocal Fold Bioreactor

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

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

בנייה ואפיון של Bioreactor פולד רומן וקאלי

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

Design and Construction of Artificial Extracellular Matrix (aECM) Proteins from Escherichia coli for Skin Tissue Engineering

Recombinant technology is a versatile platform to create novel artificial proteins with tunable properties. For the last decade, many artificial proteins that have incorporated functional domains derived from nature (or created de novo) have been reported. In particular, artificial extracellular matrix (aECM) proteins have been developed; these aECM proteins consist of biological domains taken from fibronectin, laminins and collagens and are combined with structural domains including elastin-like repeats, silk and collagen repeats. To date, aECM proteins have been widely investigated for applications in tissue engineering and wound repair. Recently, Tjin and coworkers developed integrin-specific aECM proteins designed for promoting human skin keratinocyte attachment and propagation. In their work, the aECM proteins incorporate cell binding domains taken from fibronectin, laminin-5 and collagen IV, as well as flanking elastin-like repeats. They demonstrated that the aECM proteins developed in their work were promising candidates for use as substrates in artificial skin. Here, we outline the design and construction of such aECM proteins as well as their purification process using the thermo-responsive characteristics of elastin.

Design and Construction of Artificial Extracellular Matrix aECM Proteins from Escherichia coli for Skin Tissue Engineering

Recombinant technologies have enabled material designers to create novel artificial proteins with customized functionalities for tissue engineering applications. For example, artificial extracellular matrix proteins can be designed to incorporate structural and biological domains derived from native ECMs. Here, we describe the construction and purification of aECM proteins containing elastin-like repeats.

עיצוב ובנייה של תאי מטריקס המלאכותי (aECM) חלבונים מ<em&gt; Coli Escherichia</em&gt; להנדסת רקמות עור

Recombinant technology is a versatile platform to create novel artificial proteins with tunable properties. For the last decade, many artificial proteins ...

Agarose-based Tissue Mimicking Optical Phantoms for Diffuse Reflectance Spectroscopy

This protocol describes how to make agarose-based tissue-mimicking phantoms and demonstrates how to determine their optical properties using a conventional optical system with an integrating sphere. Measuring systems for the acquisition of the diffuse reflectance and total transmittance spectra are constructed with a broadband white light source, a light guide, an achromatic lens, an integrating sphere, a sample holder, an optical fiber probe, and a multi-channel spectrometer. An acrylic mold consisting of two rectangular acrylic pieces and a U-shaped acrylic piece is constructed to create an epidermal phantom and a dermal phantom with whole blood. The application of a sodium dithionite (Na2S2O4) solution to the dermal phantom enables the researcher to deoxygenate hemoglobin in red blood cells distributed in the dermal phantom. The inverse Monte Carlo simulation with the diffuse reflectance and total transmittance spectra measured by a spectrometer with an integrating sphere is performed to determine the absorption coefficient spectrum &#181;a(&#955;) and the reduced scattering coefficient spectrum &#181;s&#39;(&#955;) of each layer phantom. A two-layered phantom mimicking the diffuse reflectance of human skin tissue is also demonstrated by piling up the epidermal phantom on the dermal phantom.

Here, we demonstrate how agarose-based tissue-mimicking optical phantoms are made and how their optical properties are determined using a conventional optical system with an integrating sphere.

רקמות מבוסס Agarose מחקה פאנטום אופטי עבור ' מאטום לשקוף ' ספקטרוסקופיה

This protocol describes how to make agarose-based tissue-mimicking phantoms and demonstrates how to determine their optical properties using a ...

Manufacturing Abdominal Aorta Hydrogel Tissue-Mimicking Phantoms for Ultrasound Elastography Validation

Ultrasound (US) elastography, or elasticity imaging, is an adjunct imaging technique that utilizes sequential US images of soft tissues to measure the tissue motion and infer or quantify the underlying biomechanical characteristics. For abdominal aortic aneurysms (AAA), biomechanical properties such as changes in the tissue's elastic modulus and estimates of the tissue stress may be essential for assessing the need for the surgical intervention. Abdominal aortic aneurysms US elastography could be a useful tool to monitor AAA progression and identify changes in biomechanical properties characteristic of high-risk patients.
A preliminary goal in the development of an AAA US elastography technique is the validation of the method using a physically relevant model with known material properties. Here we present a process for the production of AAA tissue-mimicking phantoms with physically relevant geometries and spatially modulated material properties. These tissue phantoms aim to mimic the US properties, material modulus, and geometry of the abdominal aortic aneurysms. Tissue phantoms are made using a polyvinyl alcohol cryogel (PVA-c) and molded using 3D printed parts created using computer aided design (CAD) software. The modulus of the phantoms is controlled by altering the concentration of PVA-c and by changing the number of freeze-thaw cycles used to polymerize the cryogel. The AAA phantoms are connected to a hemodynamic pump, designed to deform the phantoms with the physiologic cyclic pressure and flows. Ultra sound image sequences of the deforming phantoms allowed for the spatial calculation of the pressure normalized strain and the identification of mechanical properties of the vessel wall. Representative results of the pressure normalized strain are presented.

Here we describe a method to manufacture aneurysmal, aortic tissue-mimicking phantoms for the use in testing ultrasound elastography. The combined use of computer-aided design (CAD) and 3-dimensional (3D) printing techniques produce aortic phantoms with predictable, complex geometries to validate the elastographic imaging algorithms with controlled experiments.

ייצור העורק הידרוג רקמות-מחקה פאנטום עבור אימות Elastography אולטראסאונד

Ultrasound (US) elastography, or elasticity imaging, is an adjunct imaging technique that utilizes sequential US images of soft tissues to measure the ...

Patient-Specific Polyvinyl Alcohol Phantom Fabrication with Ultrasound and X-Ray Contrast for Brain Tumor Surgery Planning

Phantoms are essential tools for clinical training, surgical planning and the development of novel medical devices. However, it is challenging to create anatomically accurate head phantoms with realistic brain imaging properties because standard fabrication methods are not optimized to replicate any patient-specific anatomical detail and 3D printing materials are not optimized for imaging properties. In order to test and validate a novel navigation system for use during brain tumor surgery, an anatomically accurate phantom with realistic imaging and mechanical properties was required. Therefore, a phantom was developed using real patient data as input and 3D printing of molds to fabricate a patient-specific head phantom comprising the skull, brain and tumor with both ultrasound and X-ray contrast. The phantom also had mechanical properties that allowed the phantom tissue to be manipulated in a similar manner to how human brain tissue is handled during surgery. The phantom was successfully tested during a surgical simulation in a virtual operating room.
The phantom fabrication method uses commercially available materials and is easy to reproduce. The 3D printing files can be readily shared, and the technique can be adapted to encompass many different types of tumor.

This protocol describes the fabrication of a patient specific skull, brain and tumor phantom. It uses 3D printing to create molds, and polyvinyl alcohol (PVA-c) is used as the tissue mimicking material.

ייצור פנטום פוליוויניל אלכוהול ספציפי למטופל עם אולטרסאונד וניגוד רנטגן לתכנון ניתוח גידול במוח

Phantoms are essential tools for clinical training, surgical planning and the development of novel medical devices. However, it is challenging to create ...

Generation of Dynamical Environmental Conditions using a High-Throughput Microfluidic Device

Mimicking in vivo environmental conditions is crucial for in vitro studies on complex life machinery. However, current techniques targeting live cells and organs are either highly expensive, like robotics, or lack nanoliter volume and millisecond time accuracy in liquid manipulation. We herein present the design and fabrication of a microfluidic system, which consists of 1,500 culture units, an array of enhanced peristaltic pumps and an on-site mixing modulus. To demonstrate the capacities of the microfluidic device, neural stem cell (NSC) spheres are maintained in the proposed system. We observed that when the NSC sphere is exposed to CXCL in day 1 and EGF in day 2, the round-shaped conformation is well maintained. Variation in the input order of 6 drugs causes morphological changes to the NSC sphere and the expression level representative marker for NSC stemness (i.e., Hes5 and Dcx). These results indicate that dynamic and complex environmental conditions have great effects on NSC differentiation and self-renewal, and the proposed microfluidic device is a suitable platform for high throughput studies on the complex life machinery.

We present a microfluidic system for high throughput studies on complex life machinery, which consists of 1500 culture units, an array of enhanced peristaltic pumps and an on-site mixing modulus. The microfluidic chip allows for the analysis of the highly complex and dynamic micro-environmental conditions in vivo.

יצירת תנאי סביבה דינמיים באמצעות מכשיר מיקרופלואידי בעל תפוקה גבוהה

Mimicking in vivo environmental conditions is crucial for in vitro studies on complex life machinery. However, current techniques targeting live cells and ...

Simple, Affordable, and Modular Patterning of Cells using DNA

The relative positioning of cells is a key feature of the microenvironment that organizes cell-cell interactions. To study the interactions between cells of the same or different type, micropatterning techniques have proved useful. DNA Programmed Assembly of Cells (DPAC) is a micropatterning technique that targets the adhesion of cells to a substrate or other cells using DNA hybridization. The most basic operations in DPAC begin with decorating cell membranes with lipid-modified oligonucleotides, then flowing them over a substrate that has been patterned with complementary DNA sequences. Cells adhere selectively to the substrate only where they find a complementary DNA sequence. Non-adherent cells are washed away, revealing a pattern of adherent cells. Additional operations include further rounds of cell-substrate or cell-cell adhesion, as well as transferring the patterns formed by DPAC to an embedding hydrogel for long-term culture. Previously, methods for patterning oligonucleotides on surfaces and decorating cells with DNA sequences required specialized equipment and custom DNA synthesis, respectively. We report an updated version of the protocol, utilizing an inexpensive benchtop photolithography setup and commercially available cholesterol modified oligonucleotides (CMOs) deployed using a modular format. CMO-labeled cells adhere with high efficiency to DNA-patterned substrates. This approach can be used to pattern multiple cell types at once with high precision and to create arrays of microtissues embedded within an extracellular matrix. Advantages of this method include its high resolution, ability to embed cells into a three-dimensional microenvironment without disrupting the micropattern, and flexibility in patterning any cell type.

Here we present a protocol to micropattern cells at single-cell resolution using DNA-programmed adhesion. This protocol uses a benchtop photolithography platform to create patterns of DNA oligonucleotides on a glass slide and then labels cell membranes with commercially available complementary oligonucleotides. Hybridization of the oligos results in programmed cell adhesion.

דפוס פשוט, זול ומודולרי של תאים המשתמשים ב- DNA

The relative positioning of cells is a key feature of the microenvironment that organizes cell-cell interactions. To study the interactions between cells ...