המחברים מודים תמיכה CBET-0909678 NSF מענק ומימון מהמרכז GW להנדסה biomimetics ו Bioinspired (COBRE). אנו מודים לתלמידים, מר כריסטופר Popma, גב &#39;לין Penna, גב שאנון קלהן, מר Shadman חוסיין, מר מוחמד ר Najjari, וגב&#39; ג&#39;סיקה Hinke לעזרה במעבדה ומר מתייה Barraja עבור סיוע ציורי CAD.

<ol>
	<li>Dean, W. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Note+on+the+motion+of+a+fluid+in+a+curved+pipe.">Note on the motion of a fluid in a curved pipe.</a> Phil Mag. 7, 208-223 (1927).</li><li>Dean, W. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+streamline+motion+of+a+fluid+in+a+curved+pipe.">The streamline motion of a fluid in a curved pipe.</a> Phil Mag. 7, 673-695 (1928).</li><li>Lyne, W. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Unsteady+viscous+flow+in+a+curved+pipe.">Unsteady viscous flow in a curved pipe.</a> J. Fluid. Mech. 45, 13-31 (1970).</li><li>Glenn, A. L., Bulusu, K. V., Shu, F., Plesniak, M. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Secondary+flow+structures+under+stent-induced+perturbations+for+cardiovascular+flow+in+a+curved+artery+model.">Secondary flow structures under stent-induced perturbations for cardiovascular flow in a curved artery model.</a> Int. J. Heat Fluid Fl. 35, 76-83 (2012).</li><li>Bulusu, K. V., Plesniak, M. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Secondary+flow+morphologies+due+to+model+stent-induced+perturbations+in+a+180&#176;+curved+tube+during+systolic+deceleration.">Secondary flow morphologies due to model stent-induced perturbations in a 180&#176; curved tube during systolic deceleration.</a> Exp. Fluids. 54, 1493 (2013).</li><li>Bulusu, K. V., Hussain, S., Plesniak, M. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Determination+of+secondary+flow+morphologies+by+wavelet+analysis+in+a+curved+artery+model+with+physiological+inflow.">Determination of secondary flow morphologies by wavelet analysis in a curved artery model with physiological inflow.</a> Exp. Fluids. 55, 1832 (2014).</li><li>Womersley, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Method+for+the+calculation+of+velocity,+rate+of+flow+and+viscous+drag+in+arteries+when+the+pressure+gradient+is+known.">Method for the calculation of velocity, rate of flow and viscous drag in arteries when the pressure gradient is known.</a> J. Physiol. 127, 553-563 (1955).</li><li>Sheriff, J., Bluestein, D., Girdhar, G., Jesty, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-shear+stress+sensitizes+platelets+to+subsequent+low-shear+conditions.">High-shear stress sensitizes platelets to subsequent low-shear conditions.</a> Ann. Biomed. Eng. 38 (4), 1442-1450 (2010).</li><li>Popma, J. J., Tiroch, K., Almonacid, A., Cohen, S., Kandzari, D. E., Leon, M. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+qualitative+and+quantitative+angiographic+analysis+of+stent+fracture+late+following+sirolimus-eluting+stent+implantation.">A qualitative and quantitative angiographic analysis of stent fracture late following sirolimus-eluting stent implantation.</a> Am. J. Cardiol. 103 (7), 923-929 (2009).</li><li>Kim, S. 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=A+fractured+sirolimus-eluting+stent+with+a+coronary+aneurysm.">A fractured sirolimus-eluting stent with a coronary aneurysm.</a> Ann. Thorac. Surg. 88, 664-665 (2009).</li><li>Adlakha, 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=Stent+fracture+in+the+coronary+and+peripheral+arteries.">Stent fracture in the coronary and peripheral arteries.</a> J. Interv. Cardiol. 23 (4), 411-419 (2010).</li><li>Alexopoulos, D., Xanthopoulou, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Coronary+stent+fracture:+How+frequent+it+is?+Does+it+matter.">Coronary stent fracture: How frequent it is? Does it matter.</a> Hellenic J. Cardiol. 52, 1-5 (2011).</li><li>Nair, R. N., Quadros, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Coronary+stent+fracture:+A+review+of+the+literature.">Coronary stent fracture: A review of the literature.</a> Cardiac. Cath. Lab Director. 1, 32-38 (2011).</li><li>Jaff, M., Dake, M., Popma, J., Ansel, G., Yoder, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Standardized+evaluation+and+reporting+of+stent+fractures+in+clinical+trials+of+noncoronary+devices.">Standardized evaluation and reporting of stent fractures in clinical trials of noncoronary devices.</a> Catheter Cardiovasc. Interv. 70, 460-462 (2007).</li><li>Holdsworth, D., Norley, C. J., Frayne, R., Steinman, D. A., Rutt, B. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+common+carotid+artery+blood-flow+waveforms+in+normal+human+subjects.">Characterization of common carotid artery blood-flow waveforms in normal human subjects.</a> Physiol. Meas. 20 (3), 219-240 (1999).</li><li>Deutsch, S., Tarbell, J. M., Manning, K. B., Rosenberg, G., Fontaine, A. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experimental+fluid+mechanics+of+pulsatile+artificial+blood+pumps.">Experimental fluid mechanics of pulsatile artificial blood pumps.</a> Annu. Rev. Fluid Mech. 38, 65-86 (2006).</li><li>Yousif, M. Y., Holdsworth, D. W., Poepping, T. 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+blood-mimicking+fluid+for+particle+image+velocimetry+with+silicone+vascular+models.">A blood-mimicking fluid for particle image velocimetry with silicone vascular models.</a> Exp. Fluids. 50, 769-774 (2011).</li><li>Budwig, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Refractive+index+matching+methods+for+liquid+flow+investigations.">Refractive index matching methods for liquid flow investigations.</a> Exp. Fluids. 17, 350-355 (1994).</li><li>Hunt, J. C. R., Wray, A. A., Moin, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Eddies,+stream,+and+convergence+zones+in+turbulent+flows.">Eddies, stream, and convergence zones in turbulent flows.</a> Center for Turbulence Research. , (1988).</li><li>Adrian, R. J., Christensen, K. T., Liu, Z. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Analysis+and+interpretation+of+instantaneous+turbulent+velocity+fields.">Analysis and interpretation of instantaneous turbulent velocity fields.</a> Exp. Fluids. 29, 275-290 (2000).</li><li>Chong, M., Perry, A. E., Cantwell, B. 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+general+classification+of+three-dimensional+flow+fields.">A general classification of three-dimensional flow fields.</a> Phys. Fluids A. 2 (5), 765-777 (1990).</li><li>Zhou, J., Adrian, R. J., Balachandar, S., Kendall, T. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanisms+for+generating+coherent+packets+of+hairpin+vortices+in+channel+flow.">Mechanisms for generating coherent packets of hairpin vortices in channel flow.</a> J. Fluid Mech. 387, 353-396 (1999).</li><li>Haller, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+objective+definition+of+a+vortex.">An objective definition of a vortex.</a> J. Fluid Mech. 525, 1-26 (2005).</li><li>Chakraborty, P., Balachander, S., Adrian, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On+the+relationships+between+local+vortex+identification+schemes.">On the relationships between local vortex identification schemes.</a> J. Fluid Mech. 535, 189-214 (2005).</li><li>Wallace, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Twenty+years+of+experimental+and+direct+numerical+simulation+access+to+the+velocity+gradient+tensor:+What+have+we+learned+about+turbulence.">Twenty years of experimental and direct numerical simulation access to the velocity gradient tensor: What have we learned about turbulence.</a> Phys. Fluids. 21, 021301 (2009).</li><li>Farge, M., Guezennec, Y., Ho, C. M., Meneveau, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Continuous+wavelet+analysis+of+coherent+structures.">Continuous wavelet analysis of coherent structures.</a> Center for Turbulence Research, Proceedings of the Summer Program. , 331-348 (1990).</li><li>Himburg, H. A., Friedman, M. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Correspondence+of+Low+Mean+Shear+and+High+Harmonic+Content+in+the+Porcine+Iliac+Arteries.">Correspondence of Low Mean Shear and High Harmonic Content in the Porcine Iliac Arteries.</a> ASME J. Biomedical Eng. 128, 852-856 (2006).</li><li>Dai, G., 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=Distinct+endothelial+phenotypes+evoked+by+arterial+waveforms+derived+from+atherosclerosis-susceptible+and+-resistant+regions+of+human+vasculature.">Distinct endothelial phenotypes evoked by arterial waveforms derived from atherosclerosis-susceptible and -resistant regions of human vasculature.</a> PNAS. 101 (41), 14871-14876 (2004).</li><li>Hanus, J., Zahora, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measurement+and+comparison+of+mechanical+properties+of+nitinol+stents.">Measurement and comparison of mechanical properties of nitinol stents.</a> Physica Scripta. 118, 264-267 (2005).</li><li>Segur, J. B., Oberstar, H. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Viscosity+of+glycerol+and+its+aqueous+solutions.">Viscosity of glycerol and its aqueous solutions.</a> Ind. Eng. Chem. 43, 2117-2120 (1951).</li><li>Adrian, R. J., Westerweel, 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> Particle image velocimetry. , (2011).</li><li>Raffel, M., Willert, C. E., Wereley, S. T., Kompenhans, 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> Particle image velocimetry - A practical guide, 2nd ed. , (2007).</li><li>Moisy, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> PIVmat 3.01 software. , (2013).</li><li>Ruppert-Felsot, J. E., Praud, O., Sharon, E., Swinney, H. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Extraction+of+coherent+structures+in+a+rotating+turbulent+flow+experiment.">Extraction of coherent structures in a rotating turbulent flow experiment.</a> Physical Review E. 72, 016311 (2005).</li><li>Bulusu, K. V., Plesniak, M. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Shannon+entropy-based+wavelet+transform+methods+for+autonomous+coherent+structure+identification+in+fluid+flow+field+data.">Shannon entropy-based wavelet transform methods for autonomous coherent structure identification in fluid flow field data.</a> Entropy. 17 (10), 6617-6642 (2015).</li></ol>

אין ניגודי אינטרסים הכריז.

הפרוטוקול המובא במאמר זה מתאר את הרכישה של נתוני ניסוי באיכות גבוהה באמצעות טכניקת velocimetry תמונת חלקיקים (PIV) ואת שיטות זיהוי מבנה קוהרנטי, דהה., תמרות תדווינה רציפות, <img alt="משוואה 1" src="https://neuron2.jove.com/files/ftp_upload/51288/51288eq1.jpg" /> , מתאים זיהוי של מערבולת ותזרים נשלטת גזירה. ניתוח...

מבנים זרימת משניות הם דפוסי זרימת מְעַרבָּלִי המתרחשים גיאומטריות זרימה פנימיות עם עקמומיות כגון צינורות ותעלות מעוקלים. מבנים מְעַרבָּלִי אלה נובעים כתוצאה מפעולתם המשולבת של כוחות צנטריפוגליים, הדרגתיים ומאפיין יבוא לחץ לוואי. באופן כללי, מבני זרימה משני מופיעים מישוריים בחיתוכים של צינורות מעוקלים כמו מערבולות סימטריות דין מהסוג תחת זרם יציב, סימטרי מערבולות Dean- ולין מהסוג בתנאי יבוא תנודתית 1 -. 3 מורפולוגיה זרימה משניים מושפעות מאוד pulsatility מרובים הרמוניים של pulsatile, תנאי יבוא פיסיולוגיים. מבנים אלה לרכוש מאפייני גודל-כוח-צורה שונה במידה ניכרת לעומת הלא פיזיולוגי (יציב תנודתית) זורם 1 -. 6 התפתחות הנגע של טרשת העורקים מושפע קיומו של תנודות גזירה בתדירות גבוהה באזורים חווה 27 גזירה ממוצע נמוך, 28 </sup&gt;. מבנים זרימת משניים עשויים להשפיע על ההתקדמות של מחלות כגון טרשת עורקת ואולי, לתווך את התגובה אנדותל עקב זרימת דם pulsatile ידי שינוי מדגיש גזירת קיר זמן חשיפה של חלקיקים הנישאים בדם. טיפול נפוץ לטיפול טרשת עורקים, סיבוך וכתוצאה מכך צמצום של העורקים על ידי נגעים חסימתית, הוא השתלת סטנטים. שברי סטנט הם כשלים מבניים של סטנטים מושתלים כי להוביל לסיבוכים רפואיים נוספים כגון סטנט restenosis (ISR), פקק סטנט היווצרות מפרצת 9 -. 13 שברי סטנט סווגו כשל שונה &quot;סוגי I-to-IV&quot;, &quot;הסוג IV&quot; שבו המאפיין את החומרה הקלינית הגבוהה ביותר מוגדר שהבר הרוחבי המלא של תמוכות סטנט יחד עם התקות ליניארי של שברי סטנט 14. הפרוטוקול המובא במחקר זה מתאר experimentaשיטת l של הדמיה של מבנים זרימה משני במורד הזרם של שבר סטנט אידיאליזציה &quot;סוג IV&quot; במודל עורק מפותל. הפרוטוקול הציע לו את התכונות מהותיות ארבע הבאות: תכנון ייצור של מודלי סטנט מעבדה בקנה מידה: תיאור גיאומטרי של סטנטים ניתן לשייך קבוצה של ספירלות עצמיות להרחבה (מעיין או סלילים) שזור באמצעות Nitinol (סגסוגת של ניקל וטיטניום) חוטים 29. אורכו של סטנט וקוטר יתד שלה תלוי בקנה מידת האורך של נגעי עורקים נתקלו במהלך השתלה קלינית 5. וריאציה פרמטרית של קוטר יתד ואת הזריחה (או המגרש) מתפתל מובילה סטנטים של תצורות גיאומטריות שונות. סיכום של פרמטרי עיצוב סטנט נבחרו להדפסת 3D מוצג בלוח 1. הכנת נוזל עבד אנלוגי דם מתאיםעם צמיגות קינמטיקה של דם ואת מקדם שבירה של סעיף המבחן: גישה אופטית לקטע הבדיקה המעוקל עורק נדרשת על מנת לבצע מדידות מהירות לא פולשנית. לפיכך, נוזל ניוטוני דם-חיקוי לעבוד עם מקדם השבירה של מודל כלי הדם באופן אידיאלי, צמיגות דינמית, התאמת דם אדם משמש כדי להשיג מדידות זרימת דם מדויק 16 -. 18, 30 הזורם עובר השתמש במחקר זה דווח על ידי דויטש ואח &#39;. (2006), כי מורכב יודיד נתרן המימי הרווי 79% (NAI), 20% גליצרול טהור, ומי 1% (לפי נפח) 16. הסדר ניסיוני לצורך זיהוי של מבני זרימה משתי קוהרנטית באמצעות velocimetry תמונת חלקיקים שני מרכיבים, דו ממדים (2C-2D PIV): ניסויים נועדו להשיג נתונים מהירים משני שלב בממוצע זרימה במקומות מישוריים חתך שונים במורד זרם של שילוב של straight וחתכי סטנט מעוקלים המגלמת אידיאליזציה &quot;IV סוג&quot; שבר סטנט 5, 6, 9, 14. שלבי הפרוטוקול הנוגעים לרכישת שדות מהירות זרימה משני באמצעות טכניקת velocimetry תמונת חלקיקים (PIV) כרוכים מערכת PIV אשר כוללת לייזר (גיליון אור) מקור, אופטיקה להתמקד ולהאיר את האזורים של זרימה, מכשיר תשלום מצמידים חוצה קשר מיוחד (חיישן CCD או מצלמה) וחלקיקים נותב להיות מואר על ידי גיליון אור בתוך פרק זמן קצר (Δt ; ראה טבלה 4) 31, 32. השלבים בפרוטוקול להניח את הדברים הבאים: ראשית, הגדרה מכוילת, ניסיוני של מערכת PIV שני מרכיבים, דו ממדים (2C-2D) המחושבת תמונות מהקלטות פעמי מסגרת חד חשיפה. שנית, מערכת PIV 2C-2D מחשבת את ההתקות הממוצעות של חלקיקים נותבו על ידי ביצוע מתאמים צולבים בין שתי מסגרות תמונה שנרכשו במהלך כל הקלטה. brסיכום IEF של מפרטי PIV ורכישת תמונת תוכנה מוצג בטבלת החומרים וציוד. שלישית, כל אמצעי הבטיחות הדרושים כדי להפעיל את הלייזר מלוות אנשי המעבדה הכשרה בהתאם להנחיות שסופקו על ידי המוסד המארח. החוקרים מציעים שופטים. 31 ו -32 עבור הבנה הוליסטית של היישום, פונקציונליות היישום של טכניקת PIV בדינמיקת aero-, הדרה microfluid, זיהוי שיא קורלציה ואמיד עקירה, חומר צפיפות חלקיקים נותבים, רעש מדידה ודיוק. כמו כן שימו לב כי הליזר והמצלמה יכולים להיות נשלטו על ידי מחשב רכישת נתוני PIV (איור 3 א), ותוכנת עיבוד נתונים. רכישת נתונים שלאחר עיבוד לגילוי מבנה קוהרנטי: מדידות מהירות הזרימה משני ממוצעים שלב באמצעות 2C-2D PIV נוצרו באמצעות תיאור פרוטוקול העוקב. תהליך שלאחרי<html> ing של נתונים מעורבים זיהוי מבנה זרימה משני קוהרנטית באמצעות שלוש השיטות הבאות: התמרת Wavelet רציפה, <img alt="משוואה 1" src="/files/ftp_upload/51288/51288eq1.jpg" /> 5, 6, 19 - 24, 26. החוקרים מציינים כי מותח שיפוע מהירות הוא בעיקרו, מטריצה ​​3 x 3, <img alt="משוואה 2" src="/files/ftp_upload/51288/51288eq2.jpg" /> . הפרוטוקול מציג שיטה של ​​רכישת מדידות ניסיוני דו ממדים (מן 2C-2D טכניקת PIV). לכן, גישה ניסויית מלאה מותח שיפוע מהירות לא תהיה ברת השגה באמצעות שיטה זו. טנזור שיפוע מהירות עבור כל פיקסל <img alt="משוואה 3" src="/files/ftp_upload/51288/51288eq3.jpg" /> של התמונה PIV <img alt="משוואה 4" src="/files/ftp_upload/51288/51288eq4.jpg" /> צריך להיות מטריצה ​​2 x 2, <img alt="משוואה 5" src="/files/ftp_upload/51288/51288eq5.jpg" /> . ערבוליות z-רכיב6 quation &quot;src =&quot; / files / ftp_upload / 51,288 / 51288eq6.jpg &quot;/&gt; עבור כל פיקסל <img alt="משוואה 7" src="/files/ftp_upload/51288/51288eq7.jpg" /> מחושב באמצעות החלק אנטי-הסימטרי של מותח השיפוע המהיר <img alt="משוואה 8" src="/files/ftp_upload/51288/51288eq8.jpg" /> . התוצאה תהיה מערך 2D של ערבוליות <img alt="משוואה 9" src="/files/ftp_upload/51288/51288eq9.jpg" /> כי יכול להיות דמיינו מגרש קונטור. המחברים ממליצים Ref. 25 עבור גישה ניסיונית דיון נוקב מותח שיפוע מהירות לקראת שיפור הידע של פיזור ערבוליות, שיעורי זן וזיהוי מבנה קוהרנטי. יתר על כן, המחברים אינם מנסים לחקור את-היחסים ההדדיים בין שיטות זיהוי מבנה קוהרנטי הנ&quot;ל ולהציע Ref. 23, 24 לדיון מקיף בנושא זה. ההתמקדות של הצעדים בפרוטוקול היא זיהוי כמותי של זרימה משנית (מְעַרבָּלִי) רחructures (הידוע גם בשם מבנים קוהרנטי). שלוש שיטות של דהה זיהוי מבנה קוהרנטי., <img alt="משוואה 10" src="/files/ftp_upload/51288/51288eq10.jpg" /> ו אדוה טרנספורמציה ערבוליות <img alt="משוואת 11" src="/files/ftp_upload/51288/51288eq11.jpg" /> מוחלים על נתוני שדה מהיר לכיוון זיהוי מופעים רב היקף, רב-כוח של מבני זרימה משני במורד זרם של שבר סטנט האידיאליזציה &quot;סוג IV&quot;. ה <img alt="משוואת 12" src="/files/ftp_upload/51288/51288eq12.jpg" /> , מגדיר מערבולת כאזור המרחבי שבו הנורמה האוקלידית של מותח ערבוליות שולטת כי שיעור זן 19, 23, 24 מטריקס שיפוע מהירות .the מפורקים לתוך (שיעור זן) סימטרי וחלקים אנטי-סימטריים (סיבוב). ערכים עצמיים של מטריצה ​​שיעור זן מחושבים; <img alt="משוואת 13" src="/files/ftp_upload/51288/51288eq13.jpg" /> . נורם של שיעור זן ואז מחושב; <img alt = &quot;14 משוואה&quot; src = &quot;/ files / ftp_upload / 51,288 / 51288eq14.jpg&quot; /&gt;. ערבוליות מחושבת מהחלק סימטרי אנטי. Enstrophy או מרובע של ערבוליות z-רכיב, <img alt="משוואת 15" src="/files/ftp_upload/51288/51288eq15.jpg" /> ) מחושב אז. ה <img alt="משוואת 16" src="/files/ftp_upload/51288/51288eq16.jpg" /> לבסוף הוא מחושב; <img alt="משוואת 17" src="/files/ftp_upload/51288/51288eq17.jpg" /> . עלילת קווי מתאר של המערכת השלמה של <img alt="משוואת 18" src="/files/ftp_upload/51288/51288eq18.jpg" /> עם-אזורי iso של <img alt="משוואת 19" src="/files/ftp_upload/51288/51288eq19.jpg" /> , יציין מבני זרימה משני 19. ה <img alt="משוואה 20" src="/files/ftp_upload/51288/51288eq20.jpg" /> , הידוע גם בשם &quot;כוח מתערבל &#39;היא שיטה לזיהוי מערבולת בביצוע ניתוח ביקורתי נקודות של מותח שיפוע מהירות המקומי וערכים עצמיים המתאימה לו 20 - 24 <sטרונג&gt;. ערכים עצמיים של מותח שיפוע מהירות על כל פיקסל <img alt="משוואת 21" src="/files/ftp_upload/51288/51288eq21.jpg" /> מחושבים. הערכים העצמיים צריכים להיות מהצורה, <img alt="משוואת 22" src="/files/ftp_upload/51288/51288eq22.jpg" /> . עלילה מתארת ​​של <img alt="משוואת 23" src="/files/ftp_upload/51288/51288eq23.jpg" /> עם-אזורי iso של <img alt="משוואת 24" src="/files/ftp_upload/51288/51288eq24.jpg" /> יציין מבני זרימה משניים 20 - 22. אדווה להפוך שיטה משתמש פונקצית ניתוח (או ידווה) כי יש החלקות בחללים פיסיים רפאים, הוא קביל (או יש תוחלת אפס) ויש לו סופי <img alt="משוואת 25" src="/files/ftp_upload/51288/51288eq25.jpg" /> 5, 6, 26. על ידי convolving מורחבים או נדבק אדוה עם שדה ערבוליות 2D, ערבוליות טרנספורמציה אדוה <img alt="משוואת 26" src="/files/ftp_upload/51288/51288eq26.jpg" /> שדה מופק גomprising מבנים קוהרנטי עם מגוון רחב של סולמות עוצמים 5, 6, 26. שתנון האנטרופיה של השדה ערבוליות ידווה טרנספורמציה 2D מחושב להעריך את ההיקף ידווה האופטימלי שבו כל המבנים קוהרנטית נפתרים כראוי. להערכת אנטרופיה זה כרוך סט של הסתברויות <img alt="משוואת 27" src="/files/ftp_upload/51288/51288eq27.jpg" /> עבור כל פיקסל <img alt="משוואת 21" src="/files/ftp_upload/51288/51288eq21.jpg" /> כך ש <img alt="משוואת 28" src="/files/ftp_upload/51288/51288eq28.jpg" /> , מודולוס המרובע המנורמל של ערבוליות הקשורים פיקסל ב מ מיקום, n 5, 6. השלבים פרוצדורליים מוצגים בצורה גרפית באיור 6. את המגבלות שהוטלו על הבחירה של אדוה מוצגות בפירוט Ref. 26. זה צעד פרוטוקול מתאר את הליך לגילוי מבנה קוהרנטי באמצעות אדוה 2D Ricker. ההצדקה לשימוש זה wavelet עבור התאמת דפוסים מְעַרבָּלִי מוצג Ref. 5, 6 והאסמכתאות הרלוונטיים צטטו בה.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="698">
	<tbody>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Acrylic tubes and sheet</td>
			<td style="width:155px;">McMaster-Carr Supply Company</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:208px;">Inlet and outlet pipes and, material of the curved artery test section</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Object24 Desktop 3D printer</td>
			<td style="width:155px;">Stratasys</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:208px;">Desktop rapid prototyping machine. http://www.stratasys.com/.&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">VeroWhitePlus Opaque material</td>
			<td style="width:155px;">Stratasys</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:208px;">Building material for Object24 Desktop 3D printer</td>
		</tr>
		<tr height="84">
			<td height="84" style="height:84px;width:216px;">Fullcure 705</td>
			<td style="width:155px;">Stratasys</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:208px;">&#160;Non-toxic gel-like photopolymer Support material for Object24 Desktop 3D printer</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Ubbelhode viscometer</td>
			<td style="width:155px;">Cole Parmer</td>
			<td>YO-98934-12</td>
			<td style="width:208px;">Toward measurement of kinematic viscosity of the blood-analog fluid</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">VELP scientifica - ESP stirrer&#160;</td>
			<td style="width:155px;">VELP Scientifica</td>
			<td>F206A0179</td>
			<td style="width:208px;">Magnetic stirrer</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Ohaus Scout Pro SP 601&#160;</td>
			<td style="width:155px;">The Lab Depot</td>
			<td>SP4001</td>
			<td style="width:208px;">Weigh scale</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Refractometer</td>
			<td>Atago</td>
			<td style="width:119px;">PAL-RI</td>
			<td style="width:208px;">Toward measurement of refractive index of blood-analog fluid</td>
		</tr>
		<tr height="105">
			<td height="105" style="height:105px;width:216px;">Beakers, pipettes, syringes and spatula</td>
			<td style="width:155px;">Sigma-Aldrich&#160;</td>
			<td style="width:119px;">CLS710110,&#160; CLS10031L, CLS71015, CLS71011 Z193216</td>
			<td style="width:208px;">Toward handling materials required for blood-analog solution preparation</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Sodium Iodide</td>
			<td style="width:155px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td>383112-2.5KG&#160;</td>
			<td style="width:208px;">Crystalline</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Glycerol</td>
			<td style="width:155px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td>G5516-1L</td>
			<td style="width:208px;">Liquid</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Deionized Water</td>
			<td style="width:155px;">-</td>
			<td style="width:119px;">-</td>
			<td style="width:208px;">Liquid</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Sodium thiosulfate anhydrous</td>
			<td style="width:155px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td>72049-250G</td>
			<td style="width:208px;">Powder</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">PIV Recording medium</td>
			<td style="width:155px;">&#160;LaVision&#160;</td>
			<td style="width:119px;">Imager Intense 10Hz</td>
			<td style="width:208px;">PIV Image acquisition CCD camera</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">PIV Illumination source</td>
			<td style="width:155px;">New Wave Research</td>
			<td style="width:119px;">Solo III-15</td>
			<td style="width:208px;">PIV Laser source, Nd:YAG laser, 532 nm, dual pulse 70 mJ/pulse</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">PIV Imaging software</td>
			<td style="width:155px;">&#160;LaVision&#160;</td>
			<td style="width:119px;">DaVis 7.2&#160;</td>
			<td style="width:208px;">PIV data acquisition and instrument control&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="211">
			<td height="211" style="height:211px;width:216px;">PIV Seeding material</td>
			<td style="width:155px;">Thermo-scientific&#160;&#160;</td>
			<td style="width:119px;">Flouro-Max</td>
			<td style="width:208px;">Red fluorescent polymer microspheres (&#8776; 7 &#181;m); Dry dyed polystyrene (DVB) fluorescent microspheres emit bright and distinct colors when illuminated by the light of shorter&#160; wavelengths than the emission wavelength.&#160;</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

experimental investigation of secondary flow structures downstream of a model type iv stent failure in a 180&#176; curved artery test section

הרשת העורקת בכלי הדם האנושיים כוללת של כלי דם נוכחיים ubiquitously בגיאומטריות מורכבות (סניפים, עקמומיות ו tortuosity). מבנים זרימת משניות הם דפוסי זרימת מְעַרבָּלִי המתרחשים בעורקים מעוקלים כתוצאה מפעולתם המשולבת של כוחות צנטריפוגליים, מפל לחץ לוואי ומאפייני יבוא. מורפולוגיה זרימה כזו מושפע מאוד pulsatility והרמוניות מספר תנאי יבוא פיסיולוגיים להשתנות במידה רבה במאפייני גודל-כוח-צורה לעומת הלא פיסיולוגי (יציב תנודתית) זורם 1 - 7. מבני זרימה משני בסופו של דבר עלולים להשפיע על זמן מתח וחשיפת קיר גזירה של חלקיקים הנישאים בדם לכיוון התקדמות הטרשת עורקת, restenosis, רגישות של טסיות ופקקתי 4 - 6, 8 - 13 לכן, את היכולת לזהות ולאפיין את המבנים האלה תחת מעבדה. תנאים בשליטה ממשלתיים הוא precursאו כדי לקדם חקירות קליניות. טיפול כירורגי נפוץ טרשת עורקים היא השתלת סטנט, להיפתח העורקים stenosed עבור זרימת הדם בלא הפרעה. אבל הפרעות זרימת במקביל בשל התקנות סטנט לגרום מורפולוגיה זרימה משתי רב היקף 4 -. 6 בהדרגת מורכבות מסדר גבוהה כגון אסימטריה ופסד קוהרנטיות יכולות להיגרם על ידי כשלי סטנט שהתפתחו לְעוּמַת אלה במסגרת תזרים שאנן 5. כשלים סטנט אלה סווגו כניירות ערך &quot;סוגי I-to-IV&quot; מבוססים על שיקולי כישלון ו -14 חומרה קלינית. מחקר זה מציג פרוטוקול החקירה הניסויית של מבני זרימה משני המורכב בשל להשלים שבר סטנט רוחבי ועקירה ליניארי של חלקים שברים ( &quot;IV סוג&quot;) במודל של עורק מפותל. שיטת הניסוי כרוך ביישום velocimetry תמונה החלקיקים (2C-2D PIV) טכניקות עם צורה-גל יבוא עורק תרדמה ארכיטיפיים, מקדם שבירה מתאימה-אנלוגי דם עובד נוזל למדידות ממוצעי שלב 15 -. 18 זיהוי כמותי של מבני זרימה משני הושג תוך שימוש במושגים של פיזיקת זרימה, תאורית שלב מכרעת רומן התמרת Wavelet אלגוריתם להחיל נתונים PIV ניסיוני 5, 6, 19 - 26.

התוצאות המוצגות באיור 7 א-D נוצרו לאחר נתוני מהירות הזרימה משני עיבוד פוסט (ראה איורים 5, 6) רכשה 2C-2D מערכת PIV שמוצג באיור 3 א. תנאי היבוא המסופק בסעיף הבדיקה העורקת המפותל עם שבר סטנט אידיאליזציה &quot;סוג IV&quot; היה גל העורק הראשי...

Watch this Scientific Journal Video about Experimental Investigation of Secondary Flow Structures Downstream of a Model Type IV Stent Failure in a 180Â° Curved Artery Test Section at JoVE.com

Experimental Investigation of Secondary Flow Structures Downstream of a Model Type IV Stent Failure in a 180&#176; Curved Artery Test Section

Stent implants in stenosed arterial curvatures are prone to "Type IV" failures involving the complete transverse fracture of stents and linear displacement of the fractured parts. We present a protocol for detection of secondary flow (vortical) structures in a curved artery model, downstream of clinically relevant "Type IV" stent failures.

חקירה ניסויית של מבנים זרימה משני Downstream של כישלון IV סטנט דגם הקלד סעיף מבחן עורק 180 ° מפותל

The arterial network in the human vasculature comprises of ubiquitously present blood vessels with complex geometries (branches, curvatures and ...

experimental-investigation-secondary-flow-structures-downstream-model

Research

JoVE Journal

Bioengineering

11.5K Views.  The George Washington University. Stent implants in stenosed arterial curvatures are prone to "Type IV" failures involving the complete transverse fracture of stents and linear displacement of the fractured parts. We present a protocol for detection of secondary flow (vortical) structures in a curved artery model, downstream of clinically relevant "Type IV" stent failures.

Video: Experimental Investigation of Secondary Flow Structures Downstream of a Model Type IV Stent Failure in a 180° Curved Artery Test Section

Creating Two-Dimensional Patterned Substrates for Protein and Cell Confinement

Microcontact printing provides a rapid, highly reproducible method for the creation of well-defined patterned substrates.1 While microcontact printing can be employed to directly print a large number of molecules, including proteins,2 DNA,3 and silanes,4 the formation of self-assembled monolayers (SAMs) from long chain alkane thiols on gold provides a simple way to confine proteins and cells to specific patterns containing adhesive and resistant regions. This confinement can be used to control cell morphology and is useful for examining a variety of questions in protein and cell biology. Here, we describe a general method for the creation of well-defined protein patterns for cellular studies.5 This process involves three steps: the production of a patterned master using photolithography, the creation of a PDMS stamp, and microcontact printing of a gold-coated substrate. Once patterned, these cell culture substrates are capable of confining proteins and/or cells (primary cells or cell lines) to the pattern.
The use of self-assembled monolayer chemistry allows for precise control over the patterned protein/cell adhesive regions and non-adhesive regions; this cannot be achieved using direct protein stamping. Hexadecanethiol, the long chain alkane thiol used in the microcontact printing step, produces a hydrophobic surface that readily adsorbs protein from solution. The glycol-terminated thiol, used for backfilling the non-printed regions of the substrate, creates a monolayer that is resistant to protein adsorption and therefore cell growth.6 These thiol monomers produce highly structured monolayers that precisely define regions of the substrate that can support protein adsorption and cell growth. As a result, these substrates are useful for a wide variety of applications from the study of intercellular behavior7 to the creation of microelectronics.8
While other types of monolayer chemistry have been used for cell culture studies, including work from our group using trichlorosilanes to create patterns directly on glass substrates,9 patterned monolayers formed from alkane thiols on gold are straight-forward to prepare. Moreover, the monomers used for monolayer preparation are commercially available, stable, and do not require storage or handling under inert atmosphere. Patterned substrates prepared from alkane thiols can also be recycled and reused several times, maintaining cell confinement.10

Self-assembled monolayers (SAMs) formed from long chain alkane thiols on gold provide well-defined substrates for the formation of protein patterns and cell confinement. Microcontact printing of hexadecanethiol using a polydimethylsiloxane (PDMS) stamp followed by backfilling with a glycol-terminated alkane thiol monomer produces a pattern where protein and cells adsorb only to the stamped hexadecanethiol region.

יצירת דו מימדי מצעים Patterned עבור החזקת חלבון ו-Cell

Microcontact printing provides a rapid, highly reproducible method for the creation of well-defined patterned substrates.1  While microcontact printing ...

Parallel-plate Flow Chamber and Continuous Flow Circuit to Evaluate Endothelial Progenitor Cells under Laminar Flow Shear Stress

The overall goal of this method is to describe a technique to subject adherent cells to laminar flow conditions and evaluate their response to well quantifiable fluid shear stresses1.
Our flow chamber design and flow circuit (Fig. 1) contains a transparent viewing region that enables testing of cell adhesion and imaging of cell morphology immediately before flow (Fig. 11A, B), at various time points during flow (Fig. 11C), and after flow (Fig. 11D). These experiments are illustrated with human umbilical cord blood-derived endothelial progenitor cells (EPCs) and porcine EPCs2,3.
This method is also applicable to other adherent cell types, e.g. smooth muscle cells (SMCs) or fibroblasts.
The chamber and all parts of the circuit are easily sterilized with steam autoclaving. In contrast to other chambers, e.g. microfluidic chambers, large numbers of cells (&gt; 1 million depending on cell size) can be recovered after the flow experiment under sterile conditions for cell culture or other experiments, e.g. DNA or RNA extraction, or immunohistochemistry (Fig. 11E), or scanning electron microscopy5. The shear stress can be adjusted by varying the flow rate of the perfusate, the fluid viscosity, or the channel height and width. The latter can reduce fluid volume or cell needs while ensuring that one-dimensional flow is maintained. It is not necessary to measure chamber height between experiments, since the chamber height does not depend on the use of gaskets, which greatly increases the ease of multiple experiments. Furthermore, the circuit design easily enables the collection of perfusate samples for analysis and/or quantification of metabolites secreted by cells under fluid shear stress exposure, e.g. nitric oxide (Fig. 12)6.

We are describing a method to subject adherent cells to laminar flow shear stress in a sterile continuous flow circuit. The cells' adhesion, morphology can be studied through the transparent chamber, samples obtained from the circuit for metabolite analysis and cells harvested after shear exposure for future experiments or culture.

במקביל, צלחת תזרים לשכת ואת מעגל זרימה רציפה להערכת ובתאים אנדותל תחת מתח זרימה למינרית שאר

The overall goal of this method is to describe a technique to subject adherent cells to laminar flow conditions and evaluate their response to well ...

Monitoring the Wall Mechanics During Stent Deployment in a Vessel

Clinical trials have reported different restenosis rates for various stent designs1. It is speculated that stent-induced strain concentrations on the arterial wall lead to tissue injury, which initiates restenosis2-7. This hypothesis needs further investigations including better quantifications of non-uniform strain distribution on the artery following stent implantation. A non-contact surface strain measurement method for the stented artery is presented in this work. ARAMIS stereo optical surface strain measurement system uses two optical high speed cameras to capture the motion of each reference point, and resolve three dimensional strains over the deforming surface8,9. As a mesh stent is deployed into a latex vessel with a random contrasting pattern sprayed or drawn on its outer surface, the surface strain is recorded at every instant of the deformation. The calculated strain distributions can then be used to understand the local lesion response, validate the computational models, and formulate hypotheses for further in vivo study.

Stent-induced arterial strain distributions are characterized using an optical surface strain measurement system. This visualization technique is used to gain insights into the impact of stent implantation on the host vessel.

מעקב אחר מכניקה קיר במהלך פריסה סטנט בכלי

Clinical trials have reported different restenosis rates for various stent designs1. It is speculated that stent-induced strain concentrations on the ...

Tissue Engineering of a Human 3D in vitro Tumor Test System

Cancer is one of the leading causes of death worldwide. Current therapeutic strategies are predominantly developed in 2D culture systems, which inadequately reflect physiological conditions in vivo. Biological 3D matrices provide cells an environment in which cells can self-organize, allowing the study of tissue organization and cell differentiation. Such scaffolds can be seeded with a mixture of different cell types to study direct 3D cell-cell-interactions. To mimic the 3D complexity of cancer tumors, our group has developed a 3D in vitro tumor test system.	
	Our 3D tissue test system models the in vivo situation of malignant peripheral nerve sheath tumors (MPNSTs), which we established with our decellularized porcine jejunal segment derived biological vascularized scaffold (BioVaSc). In our model, we reseeded a modified BioVaSc matrix with primary fibroblasts, microvascular endothelial cells (mvECs) and the S462 tumor cell line. For static culture, the vascular structure of the BioVaSc is removed and the remaining scaffold is cut open on one side (Small Intestinal Submucosa SIS-Muc). The resulting matrix is then fixed between two metal rings (cell crowns).	
	Another option is to culture the cell-seeded SIS-Muc in a flow bioreactor system that exposes the cells to shear stress. Here, the bioreactor is connected to a peristaltic pump in a self-constructed incubator. A computer regulates the arterial oxygen and nutrient supply via parameters such as blood pressure, temperature, and flow rate. This setup allows for a dynamic culture with either pressure-regulated pulsatile or constant flow.	
	In this study, we could successfully establish both a static and dynamic 3D culture system for MPNSTs. The ability to model cancer tumors in a more natural 3D environment will enable the discovery, testing, and validation of future pharmaceuticals in a human-like model.

Tissue Engineering of a Human 3D in vitro Tumor Test System

Methods to create human 3D tumor tissues as test systems are described. These technologies are based on a decellularized Biological Vascularized Scaffold (BioVaSc), primary human cells and a tumor cell line, which can be cultured under static as well as under dynamic conditions in a flow bioreactor.

הנדסת רקמות של 3D אדם<em&gt; במבחנה</emמערכת מבחן גידול&gt;

Cancer is one of the leading causes of death worldwide.  Current therapeutic strategies are predominantly developed in 2D culture  systems, which ...

An Improved Method for the Preparation of Type I Collagen From Skin

Soluble type 1 collagen (COL1) is used extensively as an adhesive substrate for cell cultures and as a cellular scaffold for regenerative applications. Clinically, this protein is widely used for cosmetic surgery, dermal injections, bone grafting, and reconstructive surgery. The sources of COL1 for these procedures are commonly nonhuman, which increases the potential for inflammation and rejection as well as xenobiotic disease transmission. In view of this, a method to efficiently and quickly purify COL1 from limited quantities of autologously-derived tissues would circumvent many of these issues; however, standard isolation protocols are lengthy and often require large quantities of collagenous tissues. Here, we demonstrate an efficient COL1 extraction method that reduces the time needed to isolate and purify this protein from about 10 days to less than 3 hr. We chose the dermis as our tissue source because of its availability during many surgical procedures. This method uses traditional extraction buffers combined with forceful agitation and centrifugal filtration to obtain highly-pure, soluble COL1 from small amounts of corium. Briefly, dermal biopsies are washed thoroughly in ice-cold dH2O after removing fat, connective tissue, and hair. The skin samples are stripped of noncollagenous proteins and polysaccharides using 0.5 M sodium acetate and a high speed bench-top homogenizer. Collagen from residual solids is subsequently extracted with a 0.075 M sodium citrate buffer using the homogenizer. These extracts are purified using 100,000 MW cut-off centrifugal filters that yield COL1 preparations of comparable or superior quality to commercial products or those obtained using traditional procedures. We anticipate this method will facilitate the utilization of autologously-derived COL1 for a multitude of research and clinical applications.

Traditional procedures for the isolation of soluble type 1 collagen (COL1) require about 10 days from start to finish because of lengthy buffer incubations and laborious resuspensions of fibrils. Here, we describe a means to purify COL1 from small dermal biopsies in less than 3 hr.

שיטה משופרת להכנת סוג I קולגן מעור

Soluble type 1 collagen (COL1) is used extensively as an adhesive substrate for cell cultures and as a cellular scaffold for regenerative applications. ...

Characterization Of Multi-layered Fish Scales (Atractosteus spatula) Using Nanoindentation, X-ray CT, FTIR, and SEM

The hierarchical architecture of protective biological materials such as mineralized fish scales, gastropod shells, ram&#8217;s horn, antlers, and turtle shells provides unique design principles with potentials for guiding the design of protective materials and systems in the future. Understanding the structure-property relationships for these material systems at the microscale and nanoscale where failure initiates is essential. Currently, experimental techniques such as nanoindentation, X-ray CT, and SEM provide researchers with a way to correlate the mechanical behavior with hierarchical microstructures of these material systems1-6. However, a well-defined standard procedure for specimen preparation of mineralized biomaterials is not currently available. In this study, the methods for probing spatially correlated chemical, structural, and mechanical properties of the multilayered scale of A. spatula using nanoindentation, FTIR, SEM, with energy-dispersive X-ray (EDX) microanalysis, and X-ray CT are presented.

Characterization Of Multi-layered Fish Scales Atractosteus spatula Using Nanoindentation, X-ray CT, FTIR, and SEM

This paper presents the methods used for probing spatially correlated chemical, structural, and mechanical properties of the multilayered scale of Atractosteus spatula (A. spatula) using nanoindentation, Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy, scanning electron microscopy (SEM), and X-ray computed tomography (X-ray CT). The experimental results have been used to investigate the design principles of protective biological materials.

אפיון של קשקשים דגים שכבתיים Multi-(<em&gt; מרית Atractosteus</em&gt;) באמצעות Nanoindentation, רנטגן CT, FTIR, וSEM

The hierarchical architecture of protective biological materials such as mineralized fish scales, gastropod shells, ram&#8217;s horn, antlers, and turtle ...

Eye Irritation Test (EIT) for Hazard Identification of Eye Irritating Chemicals using Reconstructed Human Cornea-like Epithelial (RhCE) Tissue Model

To comply with the Seventh Amendment to the EU Cosmetics Directive and EU REACH legislation, validated non-animal alternative methods for reliable and accurate assessment of ocular toxicity in man are needed. To address this need, we have developed an eye irritation test (EIT) which utilizes a three dimensional reconstructed human cornea-like epithelial (RhCE) tissue model that is based on normal human cells. The EIT is able to separate ocular&#160;irritants and corrosives (GHS Categories 1 and 2 combined) and those that do not require labeling (GHS No Category). The test utilizes two separate protocols, one designed for liquid chemicals and a second, similar protocol for solid test articles. The EIT prediction model uses a single exposure period (30 min for liquids, 6 hr for solids) and a single tissue viability cut-off (60.0% as determined by the MTT assay). Based on the results for 83 chemicals (44 liquids and 39 solids) EIT achieved 95.5/68.2/ and 81.8% sensitivity/specificity and accuracy (SS&#38;A) for liquids, 100.0/68.4/ and 84.6% SS&#38;A for solids, and 97.6/68.3/ and 83.1% for overall SS&#38;A. The EIT will contribute significantly to classifying the ocular irritation potential of a wide range of liquid and solid chemicals without the use of animals to meet regulatory testing requirements. The EpiOcular EIT method was implemented in 2015 into the OECD Test Guidelines as TG 492.

Eye Irritation Test EIT for Hazard Identification of Eye Irritating Chemicals using Reconstructed Human Cornea-like Epithelial RhCE Tissue Model

We have developed an eye irritation test which utilizes a three dimensional reconstructed human cornea-like epithelial (RhCE) tissue model. The test is able to discriminate between ocular irritant and corrosive materials (GHS Categories 1 and 2 combined) and those that do not require labeling (GHS No Category).

גירוי מבחן העין (EIT) לסיכוני זיהוי כימיקלים עיניים מעצבנים באמצעות אפיתל דגם רקמות כמו-קרנית משוחזר אדם (RHCE)

To comply with the Seventh Amendment to the EU Cosmetics Directive and EU REACH legislation, validated non-animal alternative methods for reliable and ...

Rigid Embedding of Fixed and Stained, Whole, Millimeter-Scale Specimens for Section-free 3D Histology by Micro-Computed Tomography

For over a hundred years, the histological study of tissues has been the gold standard for medical diagnosis because histology allows all cell types in every tissue to be identified and characterized. Our laboratory is actively working to make technological advances in X-ray micro-computed tomography (micro-CT) that will bring the diagnostic power of histology to the study of full tissue volumes at cellular resolution (i.e., an X-ray Histo-tomography modality). Toward this end, we have made targeted improvements to the sample preparation pipeline. One key optimization, and the focus of the present work, is a straightforward method for rigid embedding of fixed and stained millimeter-scale samples. Many of the published methods for sample immobilization and correlative micro-CT imaging rely on placing the samples in paraffin wax, agarose, or liquids such as alcohol. Our approach extends this work with custom procedures and the design of a 3-dimensional printable apparatus to embed the samples in an acrylic resin directly into polyimide tubing, which is relatively transparent to X-rays. Herein, sample preparation procedures are described for the samples from 0.5 to 10 mm in diameter, which would be suitable for whole zebrafish larvae and juveniles, or other animals and tissue samples of similar dimensions. As proof of concept, we have embedded the specimens from Danio, Drosophila, Daphnia, and a mouse embryo; representative images from 3-dimensional scans for three of these samples are shown. Importantly, our methodology leads to multiple benefits including rigid immobilization, long-term preservation of laboriously-created resources, and the ability to re-interrogate samples.

We developed protocols and designed a custom apparatus to enable embedding of millimeter-scale specimens. We present sample preparation procedures with an emphasis on embedding in acrylic resin and polyimide tubing to achieve rigid immobilization and long-term storage of specimens for the interrogation of tissue architecture and cell morphology by micro-CT.

נוקשה ההטמעה של קבוע, צבעונית, ככלל, דגימות מילימטר-סולם עבור היסטולוגיה ללא סעיף תלת-ממד על-ידי מיקרו-שחושב טומוגרפיה

For over a hundred years, the histological study of tissues has been the gold standard for medical diagnosis because histology allows all cell types in ...

Gene Expression Analysis of Endothelial Cells Exposed to Shear Stress Using Multiple Parallel-plate Flow Chambers

We describe a workflow for the analysis of gene expression from endothelial cells subject to a steady laminar flow using multiple monitored parallel-plate flow chambers. Endothelial cells form the inner cellular lining of blood vessels and are chronically exposed to the frictional force of blood flow called shear stress. Under physiological conditions, endothelial cells function in the presence of various shear stress conditions. Thus, the application of shear stress conditions in in vitro models can provide greater insight into endothelial responses in vivo. The parallel-plate flow chamber previously published by Lane et al.9 is adapted to study endothelial gene regulation in the presence and absence of steady (non-pulsatile) laminar flow. Key adaptations in the set-up for laminar flow as presented here include a large, dedicated environment to house concurrent flow circuits, the monitoring of flow rates in real-time, and the inclusion of an exogenous reference RNA for the normalization of quantitative real-time PCR data. To assess multiple treatments/conditions with the application of shear stress, multiple flow circuits and pumps are used simultaneously within the same heated and humidified incubator. The flow rate of each flow circuit is measured continuously in real-time to standardize shear stress conditions throughout the experiments. Because these experiments have multiple conditions, we also use an exogenous reference RNA that is spiked-in at the time of RNA extraction for the normalization of RNA extraction and first-strand cDNA synthesis efficiencies. These steps minimize the variability between samples. This strategy is employed in our pipeline for the gene expression analysis with shear stress experiments using the parallel-plate flow chamber, but parts of this strategy, such as the exogenous reference RNA spike-in, can easily and cost-effectively be used for other applications.

Here, a workflow for the culture and gene expression analysis of endothelial cells under fluid shear stress is presented. Included is a physical arrangement for simultaneously housing and monitoring multiple flow chambers in a controlled environment and the use of an exogenous reference RNA for quantitative PCR.

ניתוח ביטוי גנטי של תאי אנדותל נחשף להטיית מתח באמצעות מרובות במקביל-plate זרימה צ'יימברס

We describe a workflow for the analysis of gene expression from endothelial cells subject to a steady laminar flow using multiple monitored parallel-plate ...

An Automated Method to Perform The In Vitro Micronucleus Assay using Multispectral Imaging Flow Cytometry

The in vitro micronucleus (MN) assay is often used to evaluate cytotoxicity and genotoxicity but scoring the assay via manual microscopy is laborious and introduces uncertainty in results due to variability between scorers. To remedy this, automated slide-scanning microscopy as well as conventional flow cytometry methods have been introduced in an attempt to remove scorer bias and improve throughput. However, these methods have their own inherent limitations such as inability to visualize the cytoplasm of the cell and the lack of visual MN verification or image data storage with flow cytometry. Multispectral Imaging Flow Cytometry (MIFC) has the potential to overcome these limitations. MIFC combines the high resolution fluorescent imagery of microscopy with the statistical robustness and speed of conventional flow cytometry. In addition, all collected imagery can be stored in dose-specific files. This paper describes the protocol developed to perform a fully automated version of the MN assay on MIFC. Human lymphoblastoid TK6 cells were enlarged using a hypotonic solution (75 mM KCl), fixed with 4% formalin and the nuclear content was stained with Hoechst 33342. All samples were run in suspension on the MIFC, permitting acquisition of high resolution images of all key events required for the assay (e.g. binucleated cells with and without MN as well as mononucleated and polynucleated cells). Images were automatically identified, categorized and enumerated in the MIFC data analysis software, allowing for automated scoring of both cytotoxicity and genotoxicity. Results demonstrate that using MIFC to perform the in vitro MN assay allows statistically significant increases in MN frequency to be detected at several different levels of cytotoxicity when compared to solvent controls following exposure of TK6 cells to Mitomycin C and Colchicine, and that no significant increases in MN frequency are observed following exposure to Mannitol.

The in vitro micronucleus assay is a well-established method for evaluating genotoxicity and cytotoxicity but scoring the assay using manual microscopy is laborious and suffers from subjectivity and inter-scorer variability. This paper describes the protocol developed to perform a fully automated version of the assay using multispectral imaging flow cytometry.

שיטה אוטומטית לביצוע השימוש בשיטת ההדמיה באמצעות הדמיה רב ספקטקטרלית באמצעות זרימה

The in vitro micronucleus (MN) assay is often used to evaluate cytotoxicity and genotoxicity but scoring the assay via manual microscopy is laborious and ...

חקירה ניסויית של מבנים זרימה משני Downstream של כישלון IV סטנט דגם הקלד סעיף מבחן עורק 180 ° מפותל

Summary

Explore More Videos

Chapters in this video