המחברים מבקשים להודות למקורות המימון הבאים: מכון קנדי ​​לבריאות מחקר (CIHR), מדעי הטבע והנדסת מועצת מחקר (NSERC).

1. פיתוח של תכנית LabView <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> זרימה המונית בקר (MKS M100B Mass-Flo Controller) מחובר לקו גז הליום כדי להבטיח זרימת גז שיעור מדויק. יחידה זו נשלטת על ידי מתח הזנה, הנעה בין 0 ל 5 V. לולאת שליטה בתכנית LabView קובעת את המתח הנדרש בכל זמן נתון. ממשק בין המחשב ואת הזרימה ההמונית בקר מבוצע על ידי מכשיר רכישת נתונים (USB-6009 NI), ו12 V אספקת חשמל מספקת חשמל לזרימה ההמונית בקר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שתי שקופיות ליניארי המיצוב משמשות כדי לשלוט על התנועה של צלחת 6 היטב, אחד לכל כיוון. כל מכלול מורכב מעצרת Unislide Velmex MA15-סדרה יחד עם מנוע דריכה ושני המכלולים נשלטים על ידי Velmex VXM אחד דורך מוטורי Controller. הבקר מאפשר ריצה ידנית של כל מנוע או מקבל מחרוזת של פקודות סידוריים חיצוניות, השילוב של אשר מאפשר עבור p תנועה הספציפיatterns. כמה דפוסים ניתן לתכנת לתכנית LabView, המחייבים את המשתמש על מנת לספק רק את מהירות לפיד הרצויה, כמו גם את ממדי הנתיב. </li></ol> 2. הכנת הציוד <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פתח את שני הצילינדרים הליום והרגולטור. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל את בקר המנוע. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פתח את תכנית LabView ולאמת את כל התנאים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ודא שהפלטפורמה היא מרוכזת. כדי לבדוק זאת, נראה בכל שלב מוטורי ולוודא שכל קרון הוא לא ליד כל קצה במה. או שיש לי מרכז תכנית הכרכרות או להתאים באופן ידני על ידי שימוש בפקדי הריצה על החלק הקדמי של בקר המנוע. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אם זה הריצה הראשונה של היום, מומלץ להפעיל את התכנית פעם אחת ללא תאים, כדי להבטיח את ההתקנה הוא עובדת בצורה נכונה. </li></ol> 3. הכנת גובה גז Jet נימי Nozzle <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הסר את נימי מבעל ולהתמקד בחיוג הגובה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הנח את o צלחת 6 היטבn הפלטפורמה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להחליף ולהקטין את נימי סילון גז לתחתית הבאר עד שהוא פוגע להחליק את המכסה. אבטח את הנימים בבעל. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שימוש בחיוג הגובה, להעלות את נימי מ&quot;מ 3. סמן גובה זה על בסיס הנימים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להעלות את הנימים לגובה בטוח ולאחר מכן להסיר את צלחת 6 באר. </li></ol> 4. תא permeabilization פרוטוקול <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שורת תאים חסיד תרבות למפגש בכיסוי זכוכית מחליקה בצלחת 6 היטב תוך שימוש בטכניקות culturing סטנדרטיים. לתאי הלה, 6 צלחות היטב זרע עם 2 x 10 5 תאים לכל היטב דגירה ל48 ​​שעות לפני הטיפול. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכן את הנפח מתאים של תמיסה המכילה את הווקטור הרצוי. לhrGFPII-1, ריכוז של 50 ng / μl ב 1x PBS מספק אות ניאון חזקה בתאי הלה 24 שעות לאחר transfection. ללימודים dextran, 80 מיקרוגרם / מיליליטר של 10 dextran פלואורסצנטי הירוק kDa מומלץ. מכאן ואילך, פתרון זה יכונהשל &quot;פתרון וקטור&quot;. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הסר תקשורת תרבית תאים מהיטב ולשטוף שלוש פעמים עם 1X PBS. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פיפטה 1,370 μl של פתרון וקטור מוכן בשלב 4.2 לטוב. זה אמור לגרום לעומק נוזל של כ 1.3 מ&quot;מ. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הנח גם מכיל את פתרון הווקטור במרכז הבמה. מנמיכים את נחיר סילון גז לרמה המסומן בעבר שמעיד על גובה פייה של 3 מ&quot;מ מעל השקופית. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדר קצב זרימת הליום בתכנית LabVIEW ובחר את דפוס תנועה הרצויה לשימוש. בחר &quot;הפעלה&quot; כאשר מוכן להתחיל את פרוטוקול permeabilization. יהיה תקופת פיגור ראשונית שבמהלכו הזרימה ההמונית בקר נערך לספק את קצב הזרימה הנדרש. ברגע שכבר הגיע לקצב הזרימה המתאים, התכנית LabVIEW תפעיל מנועים stepper לנוע גם בדפוס permeabilization הרצוי. ברגע שהפלטפורמה הפסיקה, לחכות כ 30 שניות ולהסיר את פתרון הווקטור.הערה: permeabilization האופטימלי מתרחש ליד לחץ דינמי של 100-200 אבא ביציאת הזרבובית, תלוי בקוטר הנימים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לשטוף היטב שלוש פעמים עם 1X PBS. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מלא גם עם תקשורת ותרבות טריות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חזור על שלבים 4.3-4.6 למספר רצוי של ניסויים. הערה: הקפד לכלול דגימות בקרה אשר מורכבת של בארות שמלאות בפתרון הווקטור בלי סילון הגז שנדרס. השאר את הפתרון בבארות שליטה לכ 1 דקות ולאחר מכן להמשיך לצעדים 4.5 ו4.6. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אם מפעיל ניסוי transfection hrGFP, לחזור צלחת 6 היטב לחממה ל24 שעות כדי לאפשר לחומרי transfected להיות עיבד ידי התאים. אם מפעיל ניסוי permeabilization dextran, לחזור צלחת 6 היטב לחממה ל15 דקות. </li></ol> 5. תא הדמיה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אם תרצה, מייד לפני הדמיה, counterstain עם כתם חי / מת מתאים כדי להעריך את המוות של תאים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> תאי תמונה עם appropמיקרוסקופ riate לחקור יעילות transfection / permeabilization. </li></ol>

<ol>
	<li>Rosenberg, S. 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=Gene+transfer+into+humans--immunotherapy+of+patients+with+advanced+melanoma,+using+tumor-infiltrating+lymphocytes+modified+by+retroviral+gene+transduction.">Gene transfer into humans--immunotherapy of patients with advanced melanoma, using tumor-infiltrating lymphocytes modified by retroviral gene transduction.</a> The New England Journal of Medicine. 323, 570-578 (1990).</li><li>Yang, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cellular+immunity+to+viral+antigens+limits+E1-deleted+adenoviruses+for+gene+therapy.">Cellular immunity to viral antigens limits E1-deleted adenoviruses for gene therapy.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 91, 4407-4411 (1994).</li><li>Chen, C., Okayama, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-efficiency+transformation+of+mammalian+cells+by+plasmid+DNA.">High-efficiency transformation of mammalian cells by plasmid DNA.</a> Molecular and cellular biology. 7, 2745-2752 (1987).</li><li>Walev, I., 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=Delivery+of+proteins+into+living+cells+by+reversible+membrane+permeabilization+with+streptolysin-O.">Delivery of proteins into living cells by reversible membrane permeabilization with streptolysin-O.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 98, 3185-3190 (2001).</li><li>Felgner, P. 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=Lipofection:+a+highly+efficient,+lipid-mediated+DNA-transfection+procedure.">Lipofection: a highly efficient, lipid-mediated DNA-transfection procedure.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 84, 7413-7417 (1987).</li><li>Hamm, A., Krott, N., Breibach, I., Blindt, R., Bosserhoff, A. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Efficient+transfection+method+for+primary+cells.">Efficient transfection method for primary cells.</a> Tissue engineering. 8, 235-245 (2002).</li><li>Rauth, S., Kucherlapati, R. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Expression+of+DNA+Transferred+into+Mammalian-Cells.">Expression of DNA Transferred into Mammalian-Cells.</a> J. Bioscience. 6, 543-567 (1984).</li><li>Spandidos, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electric+field-mediated+gene+transfer+(electroporation)+into+mouse+Friend+and+human+K562+erythroleukemic+cells.">Electric field-mediated gene transfer (electroporation) into mouse Friend and human K562 erythroleukemic cells.</a> Gene analysis techniques. 4, 50-56 (1987).</li><li>Chu, G., Hayakawa, H., Berg, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electroporation+for+the+efficient+transfection+of+mammalian+cells+with+DNA.">Electroporation for the efficient transfection of mammalian cells with DNA.</a> Nucleic Acids Research. 15, 1311-1326 (1987).</li><li>Fechheimer, 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=Transfection+of+mammalian+cells+with+plasmid+DNA+by+scrape+loading+and+sonication+loading.">Transfection of mammalian cells with plasmid DNA by scrape loading and sonication loading.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 84, 8463-8467 (1987).</li><li>Koch, S., Pohl, P., Cobet, U., Rainov, N. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultrasound+enhancement+of+liposome-mediated+cell+transfection+is+caused+by+cavitation+effects.">Ultrasound enhancement of liposome-mediated cell transfection is caused by cavitation effects.</a> Ultrasound in Medicine &amp; Biology. 26, 897-903 (2000).</li><li>Greenleaf, W. J., Bolander, M. E., Sarkar, G., Goldring, M. B., Greenleaf, J. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Artificial+cavitation+nuclei+significantly+enhance+acoustically+induced+cell+transfection.">Artificial cavitation nuclei significantly enhance acoustically induced cell transfection.</a> Ultrasound in Medicine &amp; Biology. 24, 587-595 (1998).</li><li>Yang, N. S., Burkholder, J., Roberts, B., Martinell, B., McCabe, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vivo+and+in+vitro+gene+transfer+to+mammalian+somatic+cells+by+particle+bombardment.">In vivo and in vitro gene transfer to mammalian somatic cells by particle bombardment.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 87, 9568-9572 (1990).</li><li>Hallow, D. 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=Shear-induced+intracellular+loading+of+cells+with+molecules+by+controlled+microfluidics.">Shear-induced intracellular loading of cells with molecules by controlled microfluidics.</a> Biotechnology and Bioengineering. 99, 846-854 (2008).</li><li>Chouinard-Pelletier, G. L., Guay, M., Coulombe, D., Leask, S., L, R., Jones, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Use+of+inert+gas+jets+to+measure+the+forces+required+for+mechanical+gene+transfection.">Use of inert gas jets to measure the forces required for mechanical gene transfection.</a> Biomedical Engineering Online. 11, (2012).</li><li>Leduc, M., Coulombe, S., Leask, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Atmospheric+Pressure+Plasma+Jet+Deposition+of+Patterned+Polymer+Films+for+Cell+Culture+Applications.">Atmospheric Pressure Plasma Jet Deposition of Patterned Polymer Films for Cell Culture Applications.</a> Ieee T. Plasma Sci. 37, 927-933 (2009).</li><li>Lu, 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=Microfluidic+shear+devices+for+quantitative+analysis+of+cell+adhesion.">Microfluidic shear devices for quantitative analysis of cell adhesion.</a> Analytical Chemistry. 76, 5257-5264 (2004).</li><li>Sankin, G. N., Yuan, F., Zhong, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pulsating+tandem+microbubble+for+localized+and+directional+single-cell+membrane+poration.">Pulsating tandem microbubble for localized and directional single-cell membrane poration.</a> Physical Review Letters. 105, 078101 (2010).</li></ol>

המחברים מצהירים שאין להם אינטרסים כלכליים מתחרים.

permeabilization סילון גז אינרטי הוא טכניקה שימושית עבור transfection תא חסיד. הוא מספק את היכולת להעביר ביומולקולות לתוך תאים תוך השימוש בכוחות מכאניים, שמבטל את הצורך בכימיקלים מזיקים או וקטורים ויראליים. הטכניקה שעלול לתת לחוקרים וקלינאים דרך יעילה ופשוטה יחסית לtransfect בדיוק ת?...

עם ההתפתחות של ביו וההבנה של מכניקת תא, המשלוח של ביומולקולות לתוך תאים הפך להיות חיוני לתחומי מחקר רבים וטיפולים רפואיים. טכניקות שונות פותחו כדי להציג את המולקולות זרות דרך קרום הפלזמה ולתוך cytosol התא. יכולים בדרך כלל להיות מסווגים אלה כמו גם: טכניקות ויראלי, כימיים או מכאניות. טכניקות ויראלי יכולות transfect חומר גנטי כמו רנ&quot;א ודנ&quot;א באמצעות וקטורים ויראליים 1. טכניקות ויראלי נוטות להיות בעלי יעילות גבוהה בשורות תאים מסוימות, עם זאת יש להם את הפוטנציאל לתגובות חיסוניים ודלקתיות 2 הם. שיטות transfection הכימי נפוצות כוללות משקעים סידן פוספט 3, exotoxins חיידקי 4 וlipofection 5. טכניקות אלו הוכחו כיעילים, אך בעיות מסוימות מתעוררות כגון רעיל לתא ושאינו ספציפי. יתר על כן, בטכניקות כגון פוספט סידןממטרים דואר כבר נמצאו יעילות transfection עד 70% אלא רק בשורות תאים מסוימות, רק לעתים נדירות בתאים ראשוניים 6. זה ראוי לציון כמו מאמצי מחקר הגדלת מתבצעים הכניסו לתוך תאים ראשוניים, במיוחד במקרה של עיצוב טיפולים שונים לשימוש קליני והמחקר של תפקוד ה-DNA. שיבוש זמני של קרום התא באמצעות גירויים מכאניים הוא חלופי להחדרת מולקולות זרות לתוך תאים. טכניקות כוללות: microinjection של מולקולות 7, electroporation באמצעות שדה חשמלי כדי לשבש את הקרום 8,9, sonoporation באמצעות גלי אולטרסאונד כדי לשבש את קרום התא 10-12, הפצצת חלקיקים כפי שהודגם על ידי &quot;אקדח הגן&quot;, שיורה בחלקיקים קשורים עם גנים לתוך התא 13, ולאחרונה, את היישום של מתח גזירה נוזל שהוכח permeabilize temporally תאי יונקים 14,15. למרות שמכונאישיטות אל חלק מהנושאים הנ&quot;ל להימנע, הם מלווים בדרך כלל על ידי יעילות והגדרות מאוד מורכבות ומיוחדות יותר. לפיד אטמוספרי הפרשות זוהרים לחץ (APGD-t) פותח במקגיל עם המטרה הראשונית של functionalizing משטחים וניתוק תאים חסיד במבחנה 16. דרך מקרה, התגלה כי כתם חי / מת בשימוש היה איכשהו שנלקח על ידי תאים מבלי שהוסיף סוכן permeabilizing. יתר על כן, זה נראה שהתרחש רק באזורים המוגבלים של הבארות שקרתה לי להתאים את נתיב הלפיד. חקירת יכולות permeabilization של APGD-t המשיכה במחקרים בקרה, נמצא כי סילון גז אינרטי הספק של הפלזמה ללא עירור היה גם מסוגל permeabilize תאים. זאת בניגוד להשערה הראשונית כי המינים תגובתי נוצרו על ידי סילון הפלזמה באופן זמני לקוי תפקוד הקרום והציעה שפשוט mechaniכוחות קאל היו מספיקים כדי לגרום permeabilization תא. מכאן, המשך לימודים במעבדה שלנו כדי לנסות ולכמת ולאפיין את יעילות permeabilization של סילון גז אינרטי, כמו גם מבט על יכולות transfection 16. באמצעות מחקרים אלה, זה כבר גילה כי micropores לעשות בצורת עובדה בקרום הפלזמה, ונקבובי אלה נוטים לאטום בתוך כ 5 שניות 15. אנחנו הוכיחו התועלת של הטכניקה במבחנה in vivo בקרום chorioallantoic של עובר אפרוח.

<table border="1">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Vitality hrGFPII-1</td>
			<td>Agilent Technologies Canada</td>
			<td>240143-57</td>
			<td>Green fluorescent protein for transfection experiments on HeLa cells</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dextran, AlexaFluor 488; 10,000 MW, Anionic, Fixable</td>
			<td>Life Technologies Inc.</td>
			<td>D22910</td>
			<td>dextran for permeabilization experiments</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>LIVE/DEAD Viability/Cytotoxicity Kit</td>
			<td>Life Technologies Inc.</td>
			<td>L3224</td>
			<td>for counterstaining of mammalian cells</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Prolong Gold Antifade Reagent</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td>P36930</td>
			<td>for mounting slides when imaging</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ultra High Purity Helium</td>
			<td>Praxair Canada Inc.</td>
			<td>HE 5.0UH-T</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hyclone DMEM/ High Glucose Media - 500 ml</td>
			<td>Thermo Scientific</td>
			<td>SH30022.01</td>
			<td>for HeLa cells</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fetal Bovine Serum</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td>26140079</td>
			<td>For DMEM media</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Penicillin-Streptomycin, liquid</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td>15140-122</td>
			<td>For DMEM media</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Phosphate-Buffered Saline (PBS) 1x</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Produced in lab</td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Table 1. List of required reagents</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>6-Well Clear TC-Treated Microplates</td>
			<td>Corning</td>
			<td>3506</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>#1 22 x 22 Coverslips</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>12-542B</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glass Capillaries</td>
			<td>World Precision Instruments</td>
			<td></td>
			<td>WPI Sizing Information</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ID (mm): 1, 0.86, 0.68, 0.5 Order #: 1B200, 1B150, 1B120, 1B100</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mass-Flo Controller</td>
			<td>MKS</td>
			<td>M100B01314CS1BV</td>
			<td>Mass flow controller, Series M100B, requires an external 12 V power supply</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>USB-6009 DAQ Device</td>
			<td>National Instruments</td>
			<td>779026-01</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>UniSlide Assembly with stepping motor and controller</td>
			<td>Velmex</td>
			<td></td>
			<td>Two series MA15 UniSlide Assemblies, fitted with Vexta 1.8&#176; stepping motors provided by Velmex, and controlled by a VXM Stepping Motor Controller</td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Table 2. List of required equipment</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

permeabilization of adhered cells using an inert gas jet

טכניקות transfection התא שונות קיימות ואלה יכולים להיות מחולקים לשלוש קטגוריות רחבות: ויראלי, כימי ומכאני. פרוטוקול זה מתאר שיטה מכאנית לpermeabilize temporally תאים חסיד באמצעות סילון גז אינרטי שיכול להקל על העברת בדרך כלל מקרומולקולות שאינן חדירות לתאים. אנו מאמינים כי טכניקה זו עובדת על ידי הקניית כוחות גזירה על קרום הפלזמה של תאים חסיד, וכתוצאה מכך היווצרות הזמנית של micropores. ברגע שהנקבוביות הללו נוצרו, התאים ולאחר מכן חדירים לחומר גנטי וביומולקולות אחרת. הכוחות מכאניים המעורבים אין להפעיל את הסיכון של תאים באופן קבוע מזיקים או ניתוק מהמצע שלהם. יש, אם כן, טווח צר של דינמיקת גז אינרטי בי הטכניקה היא יעילה. סילון גז אינרטי הוכיח יעיל בpermeabilizing שורות תאים חסיד שונות, כולל הלה, HEK293 ותאי האנדותל של אב העורקים בבטן אנושי. פרוטוקול זה הוא מתאים לעמermeabilization של תאים חסיד הן במבחנה, כפי שכבר הוכיחו, in vivo, מראה שהוא עשוי לשמש למחקר ופוטנציאלי ביישומים קליניים בעתיד. כמו כן, יש את היתרון של permeabilizing תאים בצורה מרחבית מגבילה, אשר יכול להוכיח להיות כלי מחקר חשוב.

Permeabilization של תאי הלה עם 10 dextran פלואורסצנטי הירוק kDa באמצעות סילון גז הליום עם 0.86 מ&quot;מ נימי קוטר פנימיים מוצג באיור 1. תאים היו counterstained מייד לאחר permeabilization עם פתרון 2 μl / מיליליטר EthD-1 (LIVE / DEAD הכדאיות / Cytotoxicity Kit) כדי לחזות מוות של תאים. מייד לאחר counterstaining, מכסה מחליק ...

Watch this Scientific Journal Video about Permeabilization of Adhered Cells Using an Inert Gas Jet at JoVE.com

Permeabilization of Adhered Cells Using an Inert Gas Jet

פרוטוקול זה מתאר שיטה לpermeabilization הזמני של תאים חסיד באמצעות סילון גז אינרטי. טכניקה זו מאפשרת ההעברה של חומר וביומולקולות גנטיים לתאי יונקים חסיד על ידי הניצול של כוחות מכאניים כדי לשבש את קרום הפלזמה.

Permeabilization של תאים דבקו שימוש בגז אינרטי Jet

Various cell transfection techniques exist and these can be broken down to three broad categories: viral, chemical and mechanical. This protocol describes ...

permeabilization-of-adhered-cells-using-an-inert-gas-jet

Research

JoVE Journal

Bioengineering

9.6K Views.  McGill University.  פרוטוקול זה מתאר שיטה לpermeabilization הזמני של תאים חסיד באמצעות סילון גז אינרטי. טכניקה זו מאפשרת ההעברה של חומר וביומולקולות גנטיים לתאי יונקים חסיד על ידי הניצול של כוחות מכאניים כדי לשבש את קרום הפלזמה. 

Video: Permeabilization of Adhered Cells Using an Inert Gas Jet

Transplantation of Induced Pluripotent Stem Cell-derived Mesoangioblast-like Myogenic Progenitors in Mouse Models of Muscle Regeneration

Patient-derived iPSCs could be an invaluable source of cells for future autologous cell therapy protocols. iPSC-derived myogenic stem/progenitor cells similar to pericyte-derived mesoangioblasts (iPSC-derived mesoangioblast-like stem/progenitor cells: IDEMs) can be established from iPSCs generated from patients affected by different forms of muscular dystrophy. Patient-specific IDEMs can be genetically corrected with different strategies (e.g. lentiviral vectors, human artificial chromosomes) and enhanced in their myogenic differentiation potential upon overexpression of the myogenesis regulator MyoD. This myogenic potential is then assessed in vitro with specific differentiation assays and analyzed by immunofluorescence. The regenerative potential of IDEMs is further evaluated in vivo, upon intramuscular and intra-arterial transplantation in two representative mouse models displaying acute and chronic muscle regeneration. The contribution of IDEMs to the host skeletal muscle is then confirmed by different functional tests in transplanted mice. In particular, the amelioration of the motor capacity of the animals is studied with treadmill tests. Cell engraftment and differentiation are then assessed by a number of histological and immunofluorescence assays on transplanted muscles. Overall, this paper describes the assays and tools currently utilized to evaluate the differentiation capacity of IDEMs, focusing on the transplantation methods and subsequent outcome measures to analyze the efficacy of cell transplantation.

Induced pluripotent stem cell (iPSC)-derived myogenic progenitors are promising candidates for cell therapy strategies to treat muscular dystrophies. This protocol describes transplantation and functional measurements required to evaluate the engraftment and differentiation of iPSC-derived mesoangioblasts (a type of muscle progenitors) in mouse models of acute and chronic muscle regeneration.

השתלה של תאי גזע פלוריפוטנטיים המושרה נגזר Mesoangioblast כמו אבות מיוגניים במודלים עכבר של התחדשות שרירים

Patient-derived iPSCs could be an invaluable source of cells for future autologous cell therapy protocols. iPSC-derived myogenic stem/progenitor cells ...

Quantifying Microorganisms at Low Concentrations Using Digital Holographic Microscopy (DHM)

Accurately detecting and counting sparse bacterial samples has many applications in the food, beverage, and pharmaceutical processing industries, in medical diagnostics, and for life detection by robotic missions to other planets and moons of the solar system. Currently, sparse bacterial samples are counted by culture plating or epifluorescence microscopy. Culture plates require long incubation times (days to weeks), and epifluorescence microscopy requires extensive staining and concentration of the sample. Here, we demonstrate how to use off-axis digital holographic microscopy (DHM) to enumerate bacteria in very dilute cultures (100-104 cells/mL). First, the construction of the custom DHM is discussed, along with detailed instructions on building a low-cost instrument. The principles of holography are discussed, and a statistical model is used to estimate how long videos should be to detect cells, based on the optical performance characteristics of the instrument and the concentration of the bacterial solution (Table 2). Video detection of cells at 105, 104, 103, and 100 cells/mL is demonstrated in real time using un-reconstructed holograms. Reconstruction of amplitude and phase images is demonstrated using an open-source software package.

Quantifying Microorganisms at Low Concentrations Using Digital Holographic Microscopy DHM

Digital holographic microscopy (DHM) is a volumetric technique that allows imaging samples 50-100X thicker than brightfield microscopy at comparable resolution, with focusing performed post-processing. Here DHM is used for identifying, counting, and tracking microorganisms at very low densities and compared with optical density measurements, plate count, and direct count.

לכימות מיקרואורגניזמים בריכוזים נמוכים באמצעות מיקרוסקופ דיגיטלי הולוגרפי (סוג התושבות שלהם. מופיעים)

Accurately detecting and counting sparse bacterial samples has many applications in the food, beverage, and pharmaceutical processing industries, in ...

High-resolution Patterning Using Two Modes of Electrohydrodynamic Jet: Drop on Demand and Near-field Electrospinning

Electrohydrodynamic (EHD) jet printing has drawn attention in various fields because it can be used as a high-resolution and low-cost direct patterning tool. EHD printing uses a fluidic supplier to maintain the extruded meniscus by pushing the ink out of the nozzle tip. The electric field is then used to pull the meniscus down to the substrate to produce high-resolution patterns. Two modes of EHD printing have been used for fine patterning: continuous near-field electrospinning (NFES) and dot-based drop-on-demand (DOD) EHD printing. According to the printing modes, the requirements for the printing equipment and ink viscosity will differ. Even though two different modes can be implemented with a single EHD printer, the realization methods significantly differ in terms of ink, fluidic system, and driving voltage. Consequently, without a proper understanding of the jetting requirements and limitations, it is difficult to obtain the desired results. The purpose of this paper is to present a guideline so that inexperienced researchers can reduce the trial and error efforts to use the EHD jet for their specific research and development purposes. To demonstrate the fine-patterning implementation, we use Ag nanoparticle ink for the conductive patterning in the protocol. In addition, we also present the generalized printing guidelines that can be used for other types of ink for various fine-patterning applications.

Here, we present a protocol to produce high-resolution conductive patterns using electrohydrodynamic (EHD) jet printing. The protocol includes two modes of EHD jet printing: the continuous near-field electrospinning (NFES) and the dot-based drop-on-demand (DOD) EHD printing.

ברזולוציה גבוהה תכנים באמצעות שני מצבים של Electrohydrodynamic סילון: ירידה על הביקוש, שדה-Electrospinning

Electrohydrodynamic (EHD) jet printing has drawn attention in various fields because it can be used as a high-resolution and low-cost direct patterning ...

A Novel Surgical Technique As a Foundation for In Vivo Partial Liver Engineering in Rat

Organ engineering is a novel strategy to generate liver organ substitutes that can potentially be used in transplantation. Recently, in vivo liver engineering, including in vivo organ decellularization followed by repopulation, has emerged as a promising approach over ex vivo liver engineering. However, postoperative survival was not achieved. The aim of this study is to develop a novel surgical technique of in vivo selective liver lobe perfusion in rats as a prerequisite for in vivo liver engineering. We generate a circuit bypass only through the left lateral lobe. Then, the left lateral lobe is perfused with heparinized saline. The experiment is performed with 4 groups (n = 3 rats per group) based on different perfusion times of 20 min, 2 h, 3 h, and 4 h. Survival, as well as the macroscopically visible change of color and the histologically determined absence of blood cells in the portal triad and the sinusoids, is taken as an indicator for a successful model establishment. After selective perfusion of the left lateral lobe, we observe that the left lateral lobe, indeed, turned from red to faint yellow. In a histological assessment, no blood cells are visible in the branch of the portal vein, the central vein, and the sinusoids. The left lateral lobe turns red after reopening the blocked vessels. 12/12 rats survived the procedure for more than one week. We are the first to report a surgical model for in vivo single liver lobe perfusion with a long survival period of more than one week. In contrast to the previously published report, the most important advantage of the technique presented here is that perfusion of 70% of the liver is maintained throughout the whole procedure. The establishment of this technique provides a foundation for in vivo partial liver engineering in rats, including decellularization and recellularization.

A Novel Surgical Technique As a Foundation for In Vivo Partial Liver Engineering in Rat

We establish a novel surgical technique for an in vivo single liver lobe perfusion model in rat as a prerequisite for further studying in vivo partial liver engineering in the future.

טכניקה כירורגית הרומן כבסיס In Vivo חלקי הכבד הנדסה בעכברוש

Organ engineering is a novel strategy to generate liver organ substitutes that can potentially be used in transplantation. Recently, in vivo liver ...

Purification and Analytics of a Monoclonal Antibody from Chinese Hamster Ovary Cells Using an Automated Microbioreactor System

Monoclonal antibodies (mAbs) are one of the most popular and well-characterized biological products manufactured today. Most commonly produced using Chinese hamster ovary (CHO) cells, culture and process conditions must be optimized to maximize antibody titers and achieve target quality profiles. Typically, this optimization uses automated microscale bioreactors (15 mL) to screen multiple process conditions in parallel. Optimization criteria include culture performance and the critical quality attributes (CQAs) of the monoclonal antibody (mAb) product, which may impact its efficacy and safety. Culture performance metrics include cell growth and nutrient consumption, while the CQAs include the mAb's N-glycosylation and aggregation profiles, charge variants, and molecular weight. This detailed protocol describes how to purify and subsequently analyze HCCF samples produced by an automated microbioreactor system to gain valuable performance metrics and outputs. First, an automated protein A fast protein liquid chromatography (FPLC) method is used to purify the mAb from harvested cell culture samples. Once concentrated, the glycan profiles are analyzed by mass spectrometry using a specific platform (refer to the Table of Materials). Antibody molecular weights and aggregation profiles are determined using size exclusion chromatography-multiple angle light scattering (SEC-MALS), while charge variants are analyzed using microchip capillary zone electrophoresis (mCZE). In addition to the culture performance metrics captured during the bioreactor process (i.e., culture viability, cell counts, and common metabolites including glutamine, glucose, lactate, and ammonia), spent media is analyzed to identify limiting nutrients to improve the feeding strategies and overall process design. Therefore, a detailed protocol for the absolute quantification of amino acids by liquid chromatography-mass spectrometry (LC-MS) of spent media is also described. The methods used in this protocol take advantage of high-throughput platforms that are compatible for large numbers of small-volume samples.

A detailed protocol for the purification and subsequent analysis of a monoclonal antibody from harvested cell culture fluid (HCCF) of automated microbioreactors has been described. Use of analytics to determine critical quality attributes (CQAs) and maximizing limited sample volume to extract vital information is also presented.

טיהור וניתוח של נוגדן חד שבטיים מן הסינית שחלות אוגר תאים באמצעות מערכת Microbioreactor חקן אוטומטי

Monoclonal antibodies (mAbs) are one of the most popular and well-characterized biological products manufactured today. Most commonly produced using ...

Screening and Identification of Small Peptides Targeting Fibroblast Growth Factor Receptor2 using a Phage Display Peptide Library

The human Fibroblast Growth Factor Receptor (FGFR) family comprises four members, namely, FGFR1, FGFR2, FGFR3, and FGFR4, that are involved in various biological activities including cell proliferation, survival, migration and differentiation. Several aberrations in the FGFR signaling pathway, owing to mutations or gene amplification events, have been identified in various types of cancers. Hence, recent research has focused on developing strategies involving therapeutic targeting of FGFRs. Current FGFR inhibitors at various stages of pre-clinical and clinical development include either small molecule inhibitors of tyrosine kinases or monoclonal antibodies, with only a few peptide- based inhibitors in the pipeline. Here, we provide a protocol using phage display technology to screen small peptides as antagonists of FGFR2. Briefly, a library of phage-displayed peptides was incubated in a plate coated with FGFR2. Subsequently, unbound phage was washed off by TBST (TBS + 0.1% [v/v] Tween-20), and bound phage was eluted with 0.2 M glycine-HCl buffer (pH 2.2). The eluted phage was further amplified and used as input for the next round of biopanning. Following three rounds of biopanning, the peptide sequences of individual phage clones were identified by DNA sequencing. Finally, the screened peptides were synthesized and analyzed for affinity and biological activity.

Herein, we present a detailed protocol for screening small peptides that bind to FGFR2 using a phage display peptide library. We further analyze the affinity of the selected peptides toward FGFR2 in vitro and its ability to suppress cell proliferation.

הקרנה וזיהוי של פפטידים קטנים פילוח הצמיחה פיברוהפיצוץ מקדם Receptor2 באמצעות ספריית Phage התצוגה פפטיד

The human Fibroblast Growth Factor Receptor (FGFR) family comprises four members, namely, FGFR1, FGFR2, FGFR3, and FGFR4, that are involved in various ...

The Fabrication and Operation of a Continuous Flow, Micro-Electroporation System with Permeabilization Detection

Current therapeutic innovations, such as CAR-T cell therapy, are heavily reliant on viral-mediated gene delivery. Although efficient, this technique is accompanied by high manufacturing costs, which has brought about an interest in using alternative methods for gene delivery. Electroporation is an electro-physical, non-viral approach for the intracellular delivery of genes and other exogenous materials. Upon the application of an electric field, the cell membrane temporarily allows molecular delivery into the cell. Typically, electroporation is performed on the macroscale to process large numbers of cells. However, this approach requires extensive empirical protocol development, which is costly when working with primary and difficult-to-transfect cell types. Lengthy protocol development, coupled with the requirement of large voltages to achieve sufficient electric-field strengths to permeabilize the cells, has led to the development of micro-scale electroporation devices. These micro-electroporation devices are manufactured using common microfabrication techniques and allow for greater experimental control with the potential to maintain high throughput capabilities. This work builds off a microfluidic-electroporation technology capable of detecting the level of cell membrane permeabilization at a single-cell level under continuous flow. However, this technology was limited to 4 cells processed per second, and thus a new approach for increasing the system throughput is proposed and presented here. This new technique, denoted as cell-population-based feedback control, considers the cell permeabilization response to a variety of electroporation pulsing conditions and determines the best-suited electroporation pulse conditions for the cell type under test. A higher-throughput mode is then used, where this 'optimal' pulse is applied to the cell suspension in transit. The steps for fabricating the device, setting up and running the microfluidic experiments, and analyzing the results are presented in detail. Finally, this micro-electroporation technology is demonstrated by delivering a DNA plasmid encoding for green fluorescent protein (GFP) into HEK293 cells.

This protocol describes the microfabrication techniques required to build a lab-on-a-chip, microfluidic electroporation device. The experimental setup performs controlled, single-cell-level transfections in a continuous flow and can be extended to higher throughputs with population-based control. An analysis is provided showcasing the ability to electrically monitor the degree of cell membrane permeabilization in real-time.

ייצור והפעלה של זרימה רציפה, מערכת מיקרו-אלקטרופורציה עם זיהוי חלחול

Current therapeutic innovations, such as CAR-T cell therapy, are heavily reliant on viral-mediated gene delivery. Although efficient, this technique is ...

Formulating and Characterizing an Exosome-based Dopamine Carrier System

Exosomes between 40 and 200 nm in size constitute the smallest subgroup of extracellular vesicles. These bioactive vesicles secreted by cells play an active role in intercellular cargo and communication. Exosomes are mostly found in body fluids such as plasma, cerebrospinal fluid, urine, saliva, amniotic fluid, colostrum, breast milk, joint fluid, semen, and pleural acid. Considering the size of exosomes, it is thought that they may play an important role in central nervous system diseases because they can pass through the blood-brain barrier (BBB). Hence, this study aimed to develop an exosome-based nanocarrier system by encapsulating dopamine into exosomes isolated from Wharton's jelly mesenchymal stem cells (WJ-MSCs). Exosomes that passed the characterization process were incubated with dopamine. The dopamine-loaded exosomes were recharacterized at the end of incubation. Dopamine-loaded exosomes were investigated in drug release and cytotoxicity assays. The results showed that dopamine could be successfully encapsulated within the exosomes and that the dopamine-loaded exosomes did not affect fibroblast viability.

Here, we aimed to obtain a formulation by dopamine loading of the isolated exosomes of stem cells from Wharton's jelly mesenchymal stem cells. Exosome isolation and characterization, drug loading into the resulting exosomes, and the cytotoxic activity of the developed formulation are described in this protocol.

גיבוש ואפיון מערכת נשאי דופמין מבוססת אקסוזום

Exosomes between 40 and 200 nm in size constitute the smallest subgroup of extracellular vesicles. These bioactive vesicles secreted by cells play an ...

סינתזה של ננו-חלקיקי שומנים באמצעות טכנולוגיות מיקסר CIJ ו-μMIVM

Synthesizing Lipid Nanoparticles by Turbulent Flow in Confined Impinging Jet Mixers

Lipid nanoparticles (LNPs) have demonstrated their enormous potential as therapeutic delivery vehicles, as evidenced by the approval and global usage of two COVID-19 messenger RNA (mRNA) vaccines. On a small scale, LNPs are often made using microfluidics; however, the limitations of these devices preclude their use on a large scale. The COVID-19 vaccines are manufactured in large quantities using confined impinging jet (CIJ) turbulent mixers. CIJ technology enables production at a laboratory scale with the confidence that it can be scaled to production volumes. The key concepts in CIJ mixing are that the mixing length and time scale are determined by the turbulence intensity in the mixing cavity and that the nanoparticle formation occurs away from walls, eliminating the problem of deposition on surfaces and fouling. This work demonstrates the process of making LNPs using confined impinging jet mixer technology with two geometries: the two-jet CIJ and the four-jet multi-inlet vortex mixer (MIVM). The advantages and disadvantages of each mixing geometry are discussed. In these geometries, LNPs are formed by rapid mixing of an organic solvent stream (usually ethanol containing the ionizable lipids, co-lipids, and stabilizing PEG-lipids) with an aqueous anti-solvent stream (aqueous buffer containing RNA or DNA). The operating parameters for the CIJ and MIVM mixers are presented to prepare reproducible LNPs with controlled size, zeta potential, stability, and transfection effectiveness. The differences between LNPs made with poor mixing (pipetting solutions) compared to CIJ mixing are also presented.

מחבר זרקור: שיפור היווצרות ננו-חלקיקי שומנים באמצעות ערבוב טורבולנטי בגיאומטריות סגורות

A detailed protocol for synthesizing lipid nanoparticles (LNPs) using confined impinging jet (CIJ) mixer technologies, including a two-jet CIJ and a four-jet multi-inlet vortex mixer (&#181;MIVM), is demonstrated. The CIJ mixers generate reproducible, turbulent micro-mixing environments, resulting in the production of monodisperse LNPs.

סינתזה של ננו-חלקיקי שומנים על ידי זרימה טורבולנטית במערבלי סילון פוגעים מוגבלים

Lipid nanoparticles (LNPs) have demonstrated their enormous potential as therapeutic delivery vehicles, as evidenced by the approval and global usage of ...