המחברים מבקשים להודות לד&quot;ר צ&#39;ארלס Keese, ד&quot;ר Renken הנוצרי, הנוצרי Dehnert (Applied ביופיסיקה Inc) וד&quot;ר אולף רדלר (ibidi GmbH) לעצתם, לעזור והדיונים פוריים במהלך תקופת ההכנה של כתב היד הזה. יתר על כן ברצוננו להודות ליאן ואן Bezu לתמיכה הטכנית מצוינת שלו.

<ol>
	<li>Giaever, I., Keese, C. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+morphological+biosensor+for+mammalian+cells.">A morphological biosensor for mammalian cells.</a> Nature. 366 (6455), 591-592 (1993).</li><li>Giaever, I., Keese, C. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Micromotion+of+mammalian+cells+measured+electrically.">Micromotion of mammalian cells measured electrically.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 88 (17), 7896-7900 (1991).</li><li>Lo, C. M., Keese, C. R., Giaever, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cell-substrate+contact:+another+factor+may+influence+transepithelial+electrical+resistance+of+cell+layers+cultured+on+permeable+filters.">Cell-substrate contact: another factor may influence transepithelial electrical resistance of cell layers cultured on permeable filters.</a> Exp. Cell Res. 250 (2), 576-580 (1999).</li><li>Wegener, J., Sieber, M., Galla, H. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Impedance+analysis+of+epithelial+and+endothelial+cell+monolayers+cultured+on+gold+surfaces.">Impedance analysis of epithelial and endothelial cell monolayers cultured on gold surfaces.</a> J. Biochem. Biophys. Methods. 32 (3), 151-170 (1996).</li><li>P&#228;nke, O., Balkenhohl, T., Kafka, J., Sch&#228;fer, D., Lisdat, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Impedance+spectroscopy+and+biosensing.">Impedance spectroscopy and biosensing.</a> Adv. Biochem. Eng. Biotechnol. 109 (11/2007), 195-237 (2008).</li><li>Wegener, J., Zink, S., R&#246;sen, P., Galla, H. <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+electrochemical+impedance+measurements+to+monitor+beta-adrenergic+stimulation+of+bovine+aortic+endothelial+cells.">Use of electrochemical impedance measurements to monitor beta-adrenergic stimulation of bovine aortic endothelial cells.</a> Pflugers Arch. 437 (6), 925-934 (1999).</li><li>Eker, B., Meissner, R., Bertsch, A., Mehta, K., Renaud, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Label-free+recognition+of+drug+resistance+via+impedimetric+screening+of+breast+cancer+cells.">Label-free recognition of drug resistance via impedimetric screening of breast cancer cells.</a> PloS ONE. 8 (3), (2013).</li><li>Nacke, T., Anhalt, M., Frense, D., Beckmann, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Anwendungsm&#246;glichkeiten+der+Impedanzspektroskopie+in+der+Biotechnologie+(Application+of+the+Impedance+Spectroscopy+in+the+Biotechnology).">Anwendungsm&#246;glichkeiten der Impedanzspektroskopie in der Biotechnologie (Application of the Impedance Spectroscopy in the Biotechnology).</a> Technisches Messen. 69 (1/2002), 12-18 (2002).</li><li>DePaola, , 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=Electrical+impedance+of+cultured+endothelium+under+fluid+flow.">Electrical impedance of cultured endothelium under fluid flow.</a> Ann. Biomed. Eng. 29 (8), 648-656 (2001).</li><li>Pietrosimone, K. M., Yin, X., Knecht, D. A., Lynes, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measurement+of+Cellular+Chemotaxis+with+ECIS/Taxis.">Measurement of Cellular Chemotaxis with ECIS/Taxis.</a> J. Vis. Exp. (62), (2012).</li><li>Wegener, J., Keese, C. R., Giaever, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electric+cell-substrate+impedance+sensing+(ECIS)+as+a+noninvasive+means+to+monitor+the+kinetics+of+cell+spreading+to+artificial+surfaces.">Electric cell-substrate impedance sensing (ECIS) as a noninvasive means to monitor the kinetics of cell spreading to artificial surfaces.</a> Exp. Cell Res. 259 (1), 158-166 (2000).</li><li>Lo, C. M., Keese, C. R., Giaever, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Impedance+analysis+of+MDCK+cells+measured+by+electric+cell-substrate+impedance+sensing.">Impedance analysis of MDCK cells measured by electric cell-substrate impedance sensing.</a> Biophys. J. 69 (6), 2800-2807 (1995).</li><li>Lo, C. M., Keese, C. R., Giaever, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Monitoring+motion+of+confluent+cells+in+tissue+culture.">Monitoring motion of confluent cells in tissue culture.</a> Exp. Cell Res. 204 (1), 102-109 (1993).</li><li>Opp, D., Wafula, B., Lim, J., Huang, E., Lo, J. C., Lo, C. M. <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+electric+cell-substrate+impedance+sensing+to+assess+in+vitro+cytotoxicity.">Use of electric cell-substrate impedance sensing to assess in vitro cytotoxicity.</a> Biosens. Bioelectron. 24 (8), 2625-2629 (2009).</li><li>Szulcek, R., Beckers, C. M. 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=Localized+RhoA+GTPase+activity+regulates+dynamics+of+endothelial+monolayer+integrity.">Localized RhoA GTPase activity regulates dynamics of endothelial monolayer integrity.</a> Cardiovasc. Res. 99 (3), 471-482 (2013).</li><li>Liang, C. -. C., Park, A. Y., Guan, J. -. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vitro+scratch+assay:+a+convenient+and+inexpensive+method+for+analysis+of+cell+migration+in+vitro.">In vitro scratch assay: a convenient and inexpensive method for analysis of cell migration in vitro.</a> Nat. Protoc. 2 (2), 329-333 (2007).</li><li>Keese, C. R., Wegener, J., Walker, S. R., Giaever, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrical+wound-healing+assay+for+cells+in+vitro.">Electrical wound-healing assay for cells in vitro.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 101 (6), 1554-1559 (2004).</li><li>Krishnan, R., Klumpers, D. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Substrate+stiffening+promotes+endothelial+monolayer+disruption+through+enhanced+physical+forces.">Substrate stiffening promotes endothelial monolayer disruption through enhanced physical forces.</a> Am. J. Physiol., Cell Physiol. 300 (1), 146-154 (2011).</li><li>Van Nieuw Amerongen, P. G., van Delft, S., Ma Vermeer, M., Collard, J. G., van Hinsbergh, V. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Activation+of+RhoA+by+thrombin+in+endothelial+hyperpermeability:+role+of+Rho+kinase+and+protein+tyrosine+kinases.">Activation of RhoA by thrombin in endothelial hyperpermeability: role of Rho kinase and protein tyrosine kinases.</a> Circ. Res. 87 (4), 335-340 (2000).</li><li>Aman, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effective+treatment+of+edema+and+endothelial+barrier+dysfunction+with+imatinib.">Effective treatment of edema and endothelial barrier dysfunction with imatinib.</a> Circulation. 126 (23), 2728-2738 (2012).</li></ol>

אפלייד ביופיסיקה בע&quot;מ כיסה את דמי גישה הפתוחה, ואילו מבנה והתוכן של המאמר נשארו באחריות מלאה של הכותבים.

ECIS הוא כלי מצוין להקרנה של מאפייני תא ובהתנהגות, כמו גם לכימות של ההשפעות של חומרים ידועים ובלתי ידועים. כך התאים מוחזקים בתנאי תרבות סטנדרטיים, העכבה יכולה ברציפות להיות במעקב עם רזולוציה גבוהה זמנית וקורלציה לאותות אופטיים. בדרך זו ניתן לבחור נקודת הזמן האופטימלית למניפולציות סלולריים על הבסיס של מעמד התא מורפולוגיים ופונקציונלי. למרבה הצער, ברזולוציה מדידה גבוהה זה מגיעה עם המחיר שהשינויים קטנים בטמפרטורה, pH או גירוי מכאני של תאים (שינוי בינוני) ישפיעו על האות בעל עכבה באופן מיידי. היישום הנוכחי מדידה הקטנה לתאים הופך את מדידת ECIS לא פולשנית, הורסות, וללא תווית, אלא כתוצאה יכולים להיות רק נמדדים מאפיינים bioelectrical פסיביים (אין פוטנציאל פעולה). תכונת מפתח היא שמספר הפרמטרים יכול להיות דר<html> ived ממדידה אחת, המשלב מידע ממספר מבחני קלאסיים, כמו חדירות או מבחני ריפוי פצע. כאן ההיבט המעניין במיוחד הוא שנתוני מודל מתמטי יכולים לשמש כדי לחקור את השינויים בהתנגדות וקיבול ולהפנות אותם למבנים שונים סלולריים (לדוגמא תאי קשר או קרום תא). חשוב לציין הוא שספקטרוסקופיה העכבה תמיד מספקת אות בממוצע מכל התאים על האלקטרודה החישה, אשר אינו מאפשרת למחקרים על תאים בודדים וגם המודל המתמטי תקף אך ורק בשכבות תאים ומחוברות. לכן תאי האנדותל צריכים להתקיים במדינת המחוברות לפחות יום אחד לפני ששמש לדוגמנות כדי להבטיח תא הידבקויות בוגרות ותאים רדומים. באותה מידה, צריכים רק להיות מיושמים פצעי חשמל למחוברות שכבות תאים באמצעות פולסים פציעה קצרים מרובים עם תדרים גבוהים, כדי להשיג יעילות פציעה אופטימלית ולמנוע נזק של האלקטרודות. jove_content &quot;&gt; כדי לקבל את הסכום המקסימאלי של מידע ממדידת ECIS, כמו בכל assay, מספר פרמטרים כגון שילוב של מצע מערך, ציפוי וצפיפות זריעה לסוג התא הבודד צריכים להיבדק ומותאם לפני ניסוי. מגבלה העיקרית של ECIS היא שהמדידה אינה מספקת מידע ישיר על הרמה המולקולרית. כך מדידות ECIS הן בדרך כלל אינפורמטיבי ביותר בתחילת סדרה ניסיונית כדי לעזור לשייך בעיה מדעית עם מבנים או נכסים סלולריים ולספק קלט משמעותי לדור של השערה ניתנת לבדיקה. לכן העיצוב המודולרי של ECIS מספק ספקטרום רחב של יישומים עם האפשרות למערכים תפורים. התפתחויות המערך האחרונות מצביעות על מוקד בעתיד על הקרנות עכבת תפוקה גבוהה לשגשוג תאים ובפציעתם חשמלית ומראש של זרימת מערכים מיוחדים לסימולציה של in vivo </eמ &#39;&gt; לחץ גזירה עם תזרים פרופילים שונים. ספרות נוספת נא להתייחס גם לדף האינטרנט לביופיסיקה יישומית (www.biophysics.com) ליישום הערות, webinars ורשימה מפורטת של פרסומים המכסים את ספקטרום ECIS כולו.

ΩΩΩHere אנו מציגים Cell-מצע חשמלי עכבת חישה, המכונה ECIS, שיטה מסוימת כדי למדוד ולנתח את ספקטרום העכבה של תאים חסיד בתרבות 1. מטרת פרוטוקול זה היא להציע מדריך בדרך כלל ישים עבור השימוש בסוג מסוים של מבחני סלולריים עכבה מבוססת ולספק פרוטוקולים לחלק מפונקציות מפתח מהמספר הולך וגדל ללא הרף של יישומים. הדגש יהיה על הלימוד של התפשטות תאים, תפקוד מחסום, צמתים תא, ותנועתיות תא. מאז ECIS והמודל הקשורים אליו כדי להמיר את נתוני ספקטרוסקופיה העכבה בפרמטרים רלוונטיים מבחינה ביולוגית הוצג בצורתו הנוכחית לקהילה המדעית על ידי Giaever וKeese ב1991 2, זה פעמים רבות המכונה מערכת למדידת Teer (טראנס אפיתל התנגדות חשמלית), וזה לא מדויק. ההבדלים נראים בהתחלה שולי, אבלחשובים לפרשנות הנתונים. למדידות Teer קלאסיות, תאים גדלים על מסננים חדירים לאפיין מנגנוני הובלת paracellular, הנשלטים על ידי צמתים הדוקים אפיתל או צמתים adherens אנדותל 3. בדרך כלל, שתי אלקטרודות ממוקמות מעל ומתחת למסנן משמשות להחלת זרם ישר (DC) לזרום על פני שכבת התאים ושתי אלקטרודות אחרות כדי למדוד את הירידה במתח וכתוצאה מכך 4. ההתנגדות החשמלית מחושבת לפי חוק אוהם, המאפשר תיאור מספרי של האיכות של גדר התא. ECIS כדלקמן העיקרון הבסיסי הזה ומרחיב אותו. במערכת ECIS, תאים גדלים על, אלקטרודות זהב מעגליות מנוגדות אשר מוטבעות בחלקו התחתון של מנות תרבית תאים מיוחדות. מספר אלקטרודות לתרבות גם הוא משתנה, תלוי ביישום ויש לי אלקטרודות בקוטר סטנדרטי של 250 מיקרומטר, במקרים מסוימים האלקטרודה נגדית גדולה יותרמשמש כדי להשלים את המעגל. ECIS משתמש בזרם קבוע חילופין (AC) של μA 1 עם תדר נתון במקום זרם ישר. העכבה מחושבת מהשינויים המקביל במתח (בmV) בין האלקטרודות. ECIS מציע את האפשרות למדוד את העכבה על פני טווח של תדרים כדי ללמוד מאפייני תדירות תלויים סלולריים, שבו יש מספר יתרונות על פני Teer, ויוסברו בפירוט במאמר זה. ראשית, מדידת עכבה מורכבת מאפשרת להפריד את העכבה הכללית להתנגדות מחסום תא וקיבול תא. בנוסף, על ידי לקיחת נתונים בתדרים מרובים והחלת מודל מתמטי, אפשר להבחין בין עכבת junctional (אטימות של אנשי קשר תאי תאים) ועכבה שנגרמה על ידי אינטראקציות תא מצע (מרחק של קרום של תאי בסיס למטריקס בסיס), כמו גם התרומה של קיבול קרום תא. שנית, ניתן להעריך התפשטות תאים ותנועתיות, שכן התאים נמצא בקשר ישיר עם אלקטרודות. שלישית, מצע ואלקטרודות דקים מספיק כדי לאפשר לשדה בהיר ומיקרוסקופ לעומת שלב. בסיס של מדידות עכבה: העכבה המורכבת הבסיס למדידת העכבה החשמלית של אובייקטים ביולוגיים (למשל תאים) הוא חוק אוהם, עיקרון בסיסי אלקטרו טכני, המתאר את הקשר בין ההתנגדות (R), זרם (אני) ומתח (U) במעגל חשמלי בכל זמן נתון (t). החלים במעגל DC: R (t) = U (t) / אני (לא) כאשר עובדים במערכת AC, מתח וזרם שונה לא רק במשרעת שלהם, אלא גם בשלב שלהם (φ). עכשיו, התנגדות היא כבר לא מספיק כדי לתאר את היחסים הללו. במקום זאת, העכבה המורכבת (Z) או ברוב המקרים סדר הגודל של העכבה (| Z |) נמצא בשימוש, המכיל את ההתנגדות שתוארה קודם לכן ohmic תוספת reactance (X), אשר מחדשתירררוצים מAC לזרום דרך קבלים וסלילי הנהיגה פאזה בין המתח ו5 הנוכחיים. החלים במעגל AC: | Z (ו) | = √ (R 2 + X (ו) 2) φ = arctan (X / R) בעת ביצוע מדידות עכבה על תאים שלמים, בשל המאפיינים של הממברנה שלהם, תאים לפעול כחיבור מקביל של נגדים וקבלים. כאן, התנגדות מייצגת את ההתנגדות לזרימת זרם, ואילו קיבול (C) מתאר את ההפרדה של נשאים חשמליים בדו שכבתי הבידוד של קרום התא, שגורם לקיטוב של התא. כך X נשלט על ידי מאפייני קיבולי של קרום התא. X (f) ≈ (ו Cell C * Pi * 2) -1 מאז X הוא תדירות תלויה, וריאציה של תדירות המדידה מאפשרת חקר תכונות תפקודיות ומבניות שונות של התא. צעדי המכשיר ECIS שני R ו-X, המאפשר חישובמ| Z |, C ו-φ. כימות שכבות תאים שלמים עם ספקטרוסקופיה עכבה: המעגל השקול החשמלי. כפי שהוסבר בעבר, כאשר תא הוא הביא לתוך שדה חשמלי, זה מראה מאפיינים של רכיבים אלקטרוניים פסיביים. אם עכשיו, במקום תא בודד, שכבת תאים שלמה גדלה על גבי אלקטרודות שיושלם עם תרבית תאים בינוני הוא נחקר, המודל הפשוט של הנגד וקבל צריך להיות מורחב לכל מערכת חשמל. במעגל מקביל זה מה שנקרא, התנגדות של מדיום התרבות (R Med), כמו גם קיבול (C Electr) והתנגדות (R Electr) המאפיין את האינטראקציה אלקטרודה / אלקטרוליט צריך להילקח בחשבון 3,6. ניתן למצוא דוגמא פשוטה, כללית של מעגל שווה ערך כזה לשכבת תאי חסיד גדל באיור 1. היתרון של כזה מתמטיpproach לתאר מערכת ביולוגית הוא שיכולים להיות כרצונך מודעה מעודן מעגלים אלה והותאמו לשאלות הניסוי הספציפיות, למשל על ידי שוקל עכבה שנגרמה על ידי האברונים התוך תאי או להבחין השפעות של תאי תאים (R Junc) והידבקויות תא מצע (R Sub) ב7,8 עכבה הכולל. עם זאת, במטרה לדוגמנות תמיד צריכה להיות להשתמש במספר הקטן ביותר של גורמים המתארים את כל התכונות של ספקטרום העכבה נמדד כדי לאפשר מתאמים משמעותיים. <img alt="איור 1" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51300/51300fig1highres.jpg" width="500" /> איור 1. סכמטי של מערכת ECIS מעגל שווה ערך נציג לשכבת גידול תאים חסיד.) חתך של תרבות ECIS כן. התאים גדלים על גבי האלקטרודה חישה ודלפק ומחדש מכוסה במדיום לתרבות. אלקטרודות מחוברות למגבר נעילה ובאות AC מיושמת באמצעות הנגד MΩ 1 כדי ליצור מקור זרם קבוע. ניתן להוסיף גירויים ישירות למדיום התרבות בכל נקודה בזמן. ב &#39;) צעדי ECIS הסכום של כל התרומות בודדות לעכבה. התנגדות של מדיום התרבות (R Med), כמו גם עכבה שנגרם על ידי ממשק אלקטרודה / אלקטרוליט, שהוא בפשטות שהוצגה כשילוב מקביל של הנגד (R Electr) וקבלים (C Electr), וגם את התכונות חשמליות של קרום התא, שתואר על ידי חיבור מקביל של התנגדות (Cell R) וקיבול (C ממ), כל צריכים להילקח בחשבון. תא R הוא משתנה, שכן הוא תלוי בחדירות התא לכיוון הנוכחי. המעגל השקול ניתן להאריך וכרצונך מודעה מעודן. כדוגמא junctional (R Junc) כמועמידות גם subendothelial כ( R Sub) נוספו למעגל. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51300/51300fig1highres.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> פרמטרים עכבה ומשמעותם הביולוגיות שני פרמטרים ישירים ביותר הנגזרים ממדידות עכבה הם התנגדות וקיבול של תאים. התנגדות מייצגת איכות ותפקוד של המחסום הנייד ולכן לוקחת בחשבון את ההתנגדות כלפי para-וזרימה נוכחית טרנס סלולארי. קיבוליות מספקת מדד כולל של כיסוי האלקטרודה. התכונה הייחודית של ECIS היא כי בעזרת מעגלים מקבילים ודוגמנות פרמטרים הגלובליים אלה מספקים תובנות על נכסים רבים יותר סלולריים, ובכלל זה הידבקויות תאי תאים ותא מצע, אשר יידונו בהמשך מאמר זה. לפני שמתחיל: conside הניסוייתמנות הגדרת מדידה - ההתקנה מורכבת מכמה רכיבים נפרדים: מכשיר ECIS עם אלקטרוניקה מדידה; מחשב עבור רכישת נתונים, בעל מערך ל8 - או מערכת 96 היטב; מערכי ECIS ותרבית התאים של בחירה. בעל המערך חייב להיות ממוקם באינקובטור ומחובר למכשיר ECIS מחוץ לחממה. המחשב צריך להיות מצויד עם תוכנת ECIS (14th 1.2.123.0 פברואר 2013), ומחובר למכשיר ECIS. מבחר מגוון - יש מגוון גדל ברציפות של מערכי ECIS, תוכננו עבור יישומים מרובים. המערכים סטנדרטיים הם 8W1E ומערכי 8W10E, אשר מורכבים של 8 בארות תרבות (מסומן על ידי W) הכוללות אלקטרודות 1 או 10 מדידה (מסומן על ידי E), בהתאמה. האלקטרודה נגדית גדולה משלימה את המעגל, אבל העכבה שלה היא למעשה זניחה במדידה בפועל -6. בעל המערך 8 היטב הסטנדרטי יכול לארח שניrrays, וכתוצאה ממספר כולל של 16 בארות תרבות. אלקטרודות הזהב הן 50 ננומטר עבים, שמסומן עם סרט בידוד ורכוב על או מצע ברור אופטי Lexan פוליקרבונט או מעגלים מודפסים (PCB). מערכי PCB הם חזקים יותר ועלות יעילה. השקופיות שקופות מאפשרות לאור ומיקרוסקופיה immunofluorescence. מה יש לקחת בחשבון הוא שמערך 1E משפר תנודות באות העמידות נגרמת על ידי תנועות תא ונחוץ ללימודי ריפוי פצע. בנוסף, אלקטרודות יחידה לאפשר התאמה של אותות חשמליים ואופטיים. במערכי האלקטרודה הרב, האות היא בממוצע על פני כמה אלקטרודות, אשר בשל אזור המדידה המוגבר כוללת יותר תאים במדידה, מגביל הטיה של הנתונים על ידי חיסון וצמיחה של התאים לא אחידים ומפחיתה טשטוש של האות עקב תא תנועות. לכן, מערכי האלקטרודה הרב שימושיים ללמוד התפשטות תאים והיווצרות מכשול. לידמערכים סטנדרטיים יש מערכים מיוחדים זמינים עבור היישום של מאמץ הגזירה 9, ללמוד chemotaxis 10, נדידת תאים, והפצה כמו גם צלחות 96 היטב להקרנות תפוקה גבוהה. לסיכום, המערך לשמש תלוי מאוד על שאלה מדעית וסוג תא ויש לבחור ונבדק בקפידה. תדירות מדידה - הדוגמנות של Rb אלפא (ראה ניתוח נתונים) דורשת מדידות רבת תדר (MFT). אחרת עכבה ניתן למדוד לאורך זמן בתדר אחד לסוג תא מסוים (SFT), עם היתרון שנתונים ניתן לאסוף ברזולוציה הטמפורלית גבוהה יותר. ניתן למצוא את תדירות המדידה רגישה ביותר לסוג תא מסוים על ידי סריקות תדר. בעת התוויית עכבת בהתאמה התנגדות לעומת תדירות בגרף את תדירות יומן-log שבו ההבדל בין התאים חופשיים ואלקטרודה מכוסה תא הוא הגדולים ביותר הוא התדר שבו התאים לחסום tהוא הנוכחי בצורה היעילה ביותר. במקרה של תאי האנדותל (EC) בתדר זה בכ 4 קילוהרץ. צפיפות זריעה - כמו בכל רגילה צפיפות זריעת ניסוי מבוסס תאים תלויה בבעיה המדעית. כאשר לומדים הידבקות והפצה או היווצרות מכשול, צריכים להיות שנזרעו תאי האנדותל עם צפיפות גבוהה של 40,000-60,000 תאים / 2 סנטימטר כדי להבטיח מחוברות, מחסום יציב לאחר 48 שעות. אם המוקד של הניסוי הוא, על התרבות, צריכים להיות שנזרעו תאי האנדותל עם צפיפות נמוכה של כ 2,000-10,000 תאים / 2 סנטימטר.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:1269px;" width="1269">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:255px;">Name of Material/Equipment</td>
			<td style="width:320px;">Company</td>
			<td style="width:247px;">Distributor Europe</td>
			<td style="width:119px;">Catalog Number</td>
			<td style="width:329px;">Comments/Description</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:255px;">ECIS Z&#952;</td>
			<td style="width:320px;">Applied Biophysics Inc., Troy, NY, USA</td>
			<td style="width:247px;">ibidi GmbH, Munich, Germany</td>
			<td>71617</td>
			<td><a href="http://www.biophysics.com/products-ecisz0.php">http://www.biophysics.com/products-ecisz0.php</a></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:255px;">8W1E PCB Electrode Array</td>
			<td style="width:320px;">Applied Biophysics Inc., Troy, NY, USA</td>
			<td style="width:247px;">ibidi GmbH, Munich, Germany</td>
			<td>70004</td>
			<td><a href="http://www.biophysics.com/cultureware.php">http://www.biophysics.com/cultureware.php</a></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:255px;">8W1E Lexan Electrode Array</td>
			<td style="width:320px;">Applied Biophysics Inc., Troy, NY, USA</td>
			<td style="width:247px;">ibidi GmbH, Munich, Germany</td>
			<td>70001</td>
			<td>http://www.biophysics.com/cultureware.php</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:255px;">8W10E PCB Electrode Array</td>
			<td style="width:320px;">Applied Biophysics Inc., Troy, NY, USA</td>
			<td style="width:247px;">ibidi GmbH, Munich, Germany</td>
			<td>70010</td>
			<td>http://www.biophysics.com/cultureware.php</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:255px;">L-Cystein</td>
			<td style="width:320px;">Merck Millipore</td>
			<td style="width:247px;">-</td>
			<td>102838</td>
			<td><a href="http://www.merckmillipore.com/germany/chemicals/l-cystein/MDA_CHEM-102838/p_GLOb.s1L7V8AAAEWL.EfVhTl?WFSimpleSearch_NameOrID=L-cystein&amp;BackButtonText=search+results">http://www.merckmillipore.com/germany/chemicals/l-cystein/MDA_CHEM-102838/p_GLOb.s1L7V8AAAEWL.EfVhTl?WFSimpleSearch_NameOrID=L-cystein&#38;BackButtonText=search+results</a></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:255px;">Gelatin</td>
			<td style="width:320px;">Merck Millipore</td>
			<td style="width:247px;">-</td>
			<td>104070</td>
			<td><a href="http://www.merckmillipore.com/germany/chemicals/gelatine/MDA_CHEM-104070/p_S7Wb.s1LadYAAAEWaOEfVhTl?WFSimpleSearch_NameOrID=gelatine&amp;BackButtonText=search+results">http://www.merckmillipore.com/germany/chemicals/gelatine/MDA_CHEM-104070/p_S7Wb.s1LadYAAAEWaOEfVhTl?WFSimpleSearch_NameOrID=gelatine&#38;BackButtonText=search+results</a></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:255px;">Bovine Thrombin</td>
			<td style="width:320px;">Merck Millipore</td>
			<td style="width:247px;">-</td>
			<td>604980</td>
			<td><a href="http://www.merckmillipore.com/germany/life-science-research/thrombin-bovine-high-activity/EMD_BIO-604980/p__pmb.s1LNsYAAAEWS2IfVhTm?PortalCatalogID=merck4biosciences">http://www.merckmillipore.com/germany/life-science-research/thrombin-bovine-high-activity/EMD_BIO-604980/p__pmb.s1LNsYAAAEWS2IfVhTm?PortalCatalogID=merck4biosciences</a></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:255px;">Albuman (Human Serum Albumin)</td>
			<td style="width:320px;">Sanquin</td>
			<td style="width:247px;">-</td>
			<td></td>
			<td><a href="http://www.sanquin.nl/en/products-services/plasma-products/">http://www.sanquin.nl/en/products-services/plasma-products/</a></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:255px;">Y-27632</td>
			<td style="width:320px;">Tocris Biosciences</td>
			<td style="width:247px;">-</td>
			<td>1254</td>
			<td><a href="http://www.tocris.com/dispprod.php?ItemId=1382#.UbiFNNish8E">http://www.tocris.com/dispprod.php?ItemId=1382#.UbiFNNish8E</a></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:255px;">EGM-2 BulletKit&#160;</td>
			<td style="width:320px;">Lonza</td>
			<td style="width:247px;">-</td>
			<td>CC-3162</td>
			<td><a href="http://www.lonza.com/products-services/bio-research/primary-and-stem-cells/human-cells-and-media/endothelial-cells-and-media/endothelial-cell-growth-media-kits.aspx">http://www.lonza.com/products-services/bio-research/primary-and-stem-cells/human-cells-and-media/endothelial-cells-and-media/endothelial-cell-growth-media-kits.aspx</a></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:255px;">Pen/Strep</td>
			<td style="width:320px;">Lonza</td>
			<td style="width:247px;">-</td>
			<td>17-602E</td>
			<td><a href="http://www.lonza.com/products-services/bio-research/cell-culture-products/reagents/antibiotics-antimycotics/penicillin-streptomycin.aspx">http://www.lonza.com/products-services/bio-research/cell-culture-products/reagents/antibiotics-antimycotics/penicillin-streptomycin.aspx</a></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

electric cell-substrate impedance sensing for the quantification of endothelial proliferation, barrier function, and motility

Cell-מצע חשמלי עכבת חישה (ECIS) היא מערכת מדידת עכבה במבחנה לכמת את התנהגותם של תאים בתוך שכבות תאים חסיד. לשם כך, תאים גדלים בתאי תרבות מיוחדים על גבי אלקטרודות זהב יריבה, מעגליות. זרם חילופין קטן מתמיד מוחל בין האלקטרודות ואת הפוטנציאל על פני נמדד. תכונות הבידוד של קרום התא ליצור התנגדות לזרימת הזרם החשמלית וכתוצאה מכך פוטנציאל חשמלי גדל בין האלקטרודות. מדידת עכבה סלולרית באופן זה מאפשרת הלימוד האוטומטי של קובץ מצורף תא, צמיחה, מורפולוגיה, פונקציה, ותנועתיות. למרות שמדידת ECIS עצמו היא פשוט וקל ללמידה, התאוריה הבסיסית היא מורכבת והבחירה של ההגדרות הנכונות וניתוח ופרשנות של נתונים נכונים היא לא מובן מאליו. עם זאת, פרוטוקול ברור המתאר את הצעדים הבודדים מניסיוניעיצוב להכנה, מימוש, וניתוח של הניסוי אינו זמין. במאמר זה את עיקרון המדידה הבסיסי, כמו גם יישומים אפשריים, שיקולים ניסיוניים, יתרונות ומגבלות של מערכת ECIS הם דנו. מדריך מסופק לחקר מצורף תא, הפצה והתפשטות; כימות של התנהגות תא בשכבה ומחוברות, בכל קשור לתפקוד מחסום, תנועתיות תא, איכות של הידבקויות תאי תאים ותא מצע; וכימות של ריפוי פצע ו תגובות תאיות לגירויי vasoactive. נציג תוצאות נדונות מבוססות על כלי הדם אנושיים (MVEC) ותאי האנדותל וריד טבור אנושיים (HUVEC), אך חלות על כל התאים הגדלים חסיד.

Watch this Scientific Journal Video about Electric Cell-substrate Impedance Sensing for the Quantification of Endothelial Proliferation, Barrier Function, and Motility at JoVE.com

Electric Cell-substrate Impedance Sensing for the Quantification of Endothelial Proliferation, Barrier Function, and Motility

פרוטוקול זה מסוקר Cell-מצע חשמלי עכבת חישה, שיטה להקליט ולנתח את ספקטרום העכבה של תאי חסיד לכימות של התקשרות סלולרי, התפשטות, תנועתיות, ותגובות תאיות לגירויים תרופתיים ורעילים. זיהוי של חדירות האנדותל והערכה של קשרים בין תאים ותא מצע מודגשים.

חשמל Cell-מצע עכבת חישה לכימות של האנדותל למניעת הפצת נשק, תפקוד מחסום, ותנועתיות

Electric Cell-substrate Impedance Sensing (ECIS) is an in vitro impedance measuring system to quantify the behavior of cells within adherent cell layers. ...

electric-cell-substrate-impedance-sensing-for-quantification

Research

Education

JoVE Journal

JoVE Core

Electrical Engineering

Physics

Bioengineering

Unit 1

Three-Phase Circuits

Alternating-Current Circuits

SCIENTISTS IN ACTION

56.7K Views.  Institute for Cardiovascular Research, VU University Medical Center.  פרוטוקול זה מסוקר Cell-מצע חשמלי עכבת חישה, שיטה להקליט ולנתח את ספקטרום העכבה של תאי חסיד לכימות של התקשרות סלולרי, התפשטות, תנועתיות, ותגובות תאיות לגירויים תרופתיים ורעילים. זיהוי של חדירות האנדותל והערכה של קשרים בין תאים ותא מצע מודגשים....

Video: Electric Cell-substrate Impedance Sensing for the Quantification of Endothelial Proliferation, Barrier Function, and Motility

Hollow Microneedle-based Sensor for Multiplexed Transdermal Electrochemical Sensing

The development of a minimally invasive multiplexed monitoring system for rapid analysis of biologically-relevant molecules could offer individuals suffering from chronic medical conditions facile assessment of their immediate physiological state. Furthermore, it could serve as a research tool for analysis of complex, multifactorial medical conditions. In order for such a multianalyte sensor to be realized, it must be minimally invasive, sampling of interstitial fluid must occur without pain or harm to the user, and analysis must be rapid as well as selective.
Initially developed for pain-free drug delivery, microneedles have been used to deliver vaccines and pharmacologic agents (e.g., insulin) through the skin.1-2 Since these devices access the interstitial space, microneedles that are integrated with microelectrodes can be used as transdermal electrochemical sensors. Selective detection of glucose, glutamate, lactate, hydrogen peroxide, and ascorbic acid has been demonstrated using integrated microneedle-electrode devices with carbon fibers, modified carbon pastes, and platinum-coated polymer microneedles serving as transducing elements.3-7,8
This microneedle sensor technology has enabled a novel and sophisticated analytical approach for in situ and simultaneous detection of multiple analytes. Multiplexing offers the possibility of monitoring complex microenvironments, which are otherwise difficult to characterize in a rapid and minimally invasive manner. For example, this technology could be utilized for simultaneous monitoring of extracellular levels of, glucose, lactate and pH,9 which are important metabolic indicators of disease states7,10-14 (e.g., cancer proliferation) and exercise-induced acidosis.15

This article details the construction of a multiplexed microneedle-based sensor. The device is being developed for in situ sampling and electrochemical analysis of multiple analytes in a rapid and selective manner. We envision clinical medicine and biomedical research uses for these microneedle-based sensors.

חיישן הולו Microneedle מבוסס על מרובב דרך העור אלקטרוכימי חישה

The development of a minimally invasive multiplexed monitoring system for rapid analysis of biologically-relevant molecules could offer individuals ...

Sensing of Barrier Tissue Disruption with an Organic Electrochemical Transistor

The gastrointestinal tract is an example of barrier tissue that provides a physical barrier against entry of pathogens and toxins, while allowing the passage of necessary ions and molecules. A breach in this barrier can be caused by a reduction in the extracellular calcium concentration. This reduction in calcium concentration causes a conformational change in proteins involved in the sealing of the barrier, leading to an increase of the paracellular flux. To mimic this effect the calcium chelator ethylene glycol-bis(beta-aminoethyl ether)-N,N,N&#39;,N&#39;-tetra acetic acid (EGTA) was used on a monolayer of cells known to be representative of the gastrointestinal tract. Different methods to detect the disruption of the barrier tissue already exist, such as immunofluorescence and&#160;permeability assays. However, these methods are time-consuming and costly and not suited to dynamic or high-throughput measurements. Electronic methods for measuring barrier tissue integrity also exist for measurement of the transepithelial resistance (TER), however these are often costly and complex. The development of rapid, cheap, and sensitive methods is urgently needed as the integrity of barrier tissue is a key parameter in drug discovery and pathogen/toxin diagnostics. The organic electrochemical transistor (OECT) integrated with barrier tissue forming cells has been shown as a new device capable of dynamically monitoring barrier tissue integrity. The device is able to measure minute variations in ionic flux with unprecedented temporal resolution and sensitivity, in real time, as an indicator of barrier tissue integrity. This new method is based on a simple device that can be compatible with high throughput screening applications and fabricated at low cost.

The Organic Electrochemical Transistor is integrated with live cells and used to monitor ion flux across the gastrointestinal epithelial barrier. In this study, an increase in ion flux, related to disruption of tight junctions, induced by the presence of the calcium chelator EGTA (ethylene glycol-bis(beta-aminoethyl ether)-N,N,N',N'-tetra acetic acid), is measured.

חישה של שיבוש טישו גדר עם טרנזיסטור אלקטרוכימי אורגני

The gastrointestinal tract is an example of barrier tissue that provides a physical barrier against entry of pathogens and toxins, while allowing the ...

Quantification and Size-profiling of Extracellular Vesicles Using Tunable Resistive Pulse Sensing

Extracellular vesicles (EVs), including &#8216;microvesicles&#8217; and &#8216;exosomes&#8217;, are highly abundant in bodily fluids. Recent years have witnessed a tremendous increase in interest in EVs. EVs have been shown to play important roles in various physiological and pathological processes, including coagulation, immune responses, and cancer. In addition, EVs have potential as therapeutic agents, for instance as drug delivery vehicles or as regenerative medicine. Because of their small size (50 to 1,000 nm) accurate quantification and size profiling of EVs is technically challenging.
This protocol describes how tunable resistive pulse sensing (tRPS) technology, using the qNano system, can be used to determine the concentration and size of EVs. The method, which relies on the detection of EVs upon their transfer through a nano sized pore, is relatively fast, suffices the use of small sample volumes and does not require the purification and concentration of EVs. Next to the regular operation protocol an alternative approach is described using samples spiked with polystyrene beads of known size and concentration. This real-time calibration technique can be used to overcome technical hurdles encountered when measuring EVs directly in biological fluids.

Extracellular vesicles play important roles in physiological and pathological processes, including coagulation, immune responses, and cancer or as potential therapeutic agents in drug delivery or regenerative medicine. This protocol presents methods for the quantification and size characterization of isolated and non-isolated extracellular vesicles in various fluids using tunable resistive pulse sensing.

כימות וגודל-פרופיל של תאית שלפוחית ​​באמצעות Pulse חישה מתכוונן התנגדותי

Extracellular vesicles (EVs), including &#8216;microvesicles&#8217; and &#8216;exosomes&#8217;, are highly abundant in bodily fluids. Recent years have ...

Using Cell-substrate Impedance and Live Cell Imaging to Measure Real-time Changes in Cellular Adhesion and De-adhesion Induced by Matrix Modification

Cell-matrix adhesion plays a key role in controlling cell morphology and signaling. Stimuli that disrupt cell-matrix adhesion (e.g., myeloperoxidase and other matrix-modifying oxidants/enzymes released during inflammation) are implicated in triggering pathological changes in cellular function, phenotype and viability in a number of diseases. Here, we describe how cell-substrate impedance and live cell imaging approaches can be readily employed to accurately quantify real-time changes in cell adhesion and de-adhesion induced by matrix modification (using endothelial cells and myeloperoxidase as a pathophysiological matrix-modifying stimulus) with high temporal resolution and in a non-invasive manner. The xCELLigence cell-substrate impedance system continuously quantifies the area of cell-matrix adhesion by measuring the electrical impedance at the cell-substrate interface in cells grown on gold microelectrode arrays. Image analysis of time-lapse differential interference contrast movies quantifies changes in the projected area of individual cells over time, representing changes in the area of cell-matrix contact. Both techniques accurately quantify rapid changes to cellular adhesion and de-adhesion processes. Cell-substrate impedance on microelectrode biosensor arrays provides a platform for robust, high-throughput measurements. Live cell imaging analyses provide additional detail regarding the nature and dynamics of the morphological changes quantified by cell-substrate impedance measurements. These complementary approaches provide valuable new insights into how myeloperoxidase-catalyzed oxidative modification of subcellular extracellular matrix components triggers rapid changes in cell adhesion, morphology and signaling in endothelial cells. These approaches are also applicable for studying cellular adhesion dynamics in response to other matrix-modifying stimuli and in related adherent cells (e.g., epithelial cells).

Here, we present a protocol to continuously quantify cell adhesion and de-adhesion processes with high temporal resolution in a non-invasive manner by cell-substrate impedance and live cell imaging analyses. These approaches reveal the dynamics of cell adhesion/de-adhesion processes triggered by matrix modification and their temporal relationship to adhesion-dependent signaling events.

שימוש בעכבת Cell-מצע והדמיה של תא חי כדי למדוד שינויים בזמן אמת בסלולרית הידבקות ודה-הידבקות הנגרמים על ידי מטריקס שינוי

Cell-matrix adhesion plays a key role in controlling cell morphology and signaling. Stimuli that disrupt cell-matrix adhesion (e.g., myeloperoxidase and ...

Finite Element Modelling of a Cellular Electric Microenvironment

Clinical studies show electrical stimulation (ES) to be a potential therapy for the healing and regeneration of various tissues. Understanding the mechanisms of cell response when exposed to electrical fields can therefore guide the optimization of clinical applications. In vitro experiments aim to help uncover those, offering the advantage of wider input and output ranges that can be ethically and effectively assessed. However, the advancements in in vitro experiments are difficult to reproduce directly in clinical settings. Mainly, that is because the ES devices used in vitro differ significantly from the ones suitable for patient use, and the path from the electrodes to the targeted cells is different. Translating the in vitro results into in vivo procedures is therefore not straightforward. We emphasize that the cellular microenvironment's structure and physical properties play a determining role in the actual experimental testing conditions and suggest that measures of charge distribution can be used to bridge the gap between in vitro and in vivo. Considering this, we show how in silico finite element modelling (FEM) can be used to describe the cellular microenvironment and the changes generated by electric field (EF) exposure. We highlight how the EF couples with geometric structure to determine charge distribution. We then show the impact of time dependent inputs on charge movement. Finally, we demonstrate the relevance of our new in silico model methodology using two case studies: (i) in vitro fibrous Poly(3,4-ethylenedioxythiophene) poly(styrenesulfonate) (PEDOT-PSS) scaffolds and (ii) in vivo collagen in extracellular matrix (ECM).

This paper presents a strategy for building finite element models of fibrous conductive materials exposed to an electric field (EF). The models can be used to estimate the electrical input that cells seeded in such materials receive and assess the impact of changing the scaffold's constituent material properties, structure or orientation.

מידול אלמנט סופי של מיקרו-סביבה חשמלית תאית

Clinical studies show electrical stimulation (ES) to be a potential therapy for the healing and regeneration of various tissues. Understanding the ...

Electric and Magnetic Field Devices for Stimulation of Biological Tissues

Electric fields (EFs) and magnetic fields (MFs) have been widely used by tissue engineering to improve cell dynamics such as proliferation, migration, differentiation, morphology, and molecular synthesis. However, variables such stimuli strength and stimulation times need to be considered when stimulating either cells, tissues or scaffolds. Given that EFs and MFs vary according to cellular response, it remains unclear how to build devices that generate adequate biophysical stimuli to stimulate biological samples. In fact, there is a lack of evidence regarding the calculation and distribution when biophysical stimuli are applied. This protocol is focused on the design and manufacture of devices to generate EFs and MFs and implementation of a computational methodology to predict biophysical stimuli distribution inside and outside of biological samples. The EF device was composed of two parallel stainless-steel electrodes located at the top and bottom of biological cultures. Electrodes were connected to an oscillator to generate voltages (50, 100, 150 and 200 Vp-p) at 60 kHz. The MF device was composed of a coil, which was energized with a transformer to generate a current (1 A) and voltage (6 V) at 60 Hz. A polymethyl methacrylate support was built to locate the biological cultures in the middle of the coil. The computational simulation elucidated the homogeneous distribution of EFs and MFs inside and outside of biological tissues. This computational model is a promising tool that can modify parameters such as voltages, frequencies, tissue morphologies, well plate types, electrodes and coil size to estimate the EFs and MFs to achieve a cellular response.

This protocol describes the step-by-step process to build both electrical and magnetic stimulators used to stimulate biological tissues. The protocol includes a guideline to simulate computationally electric and magnetic fields and manufacture of stimulator devices.

התקני שדה חשמליים ומגנטיים לגירוי רקמות ביולוגיות

Electric fields (EFs) and magnetic fields (MFs) have been widely used by tissue engineering to improve cell dynamics such as proliferation, migration, ...

Quantification of Mouse Heart Left Ventricular Function, Myocardial Strain, and Hemodynamic Forces by Cardiovascular Magnetic Resonance Imaging

Mouse models have contributed significantly to understanding genetic and physiological factors involved in healthy cardiac function, how perturbations result in pathology, and how myocardial diseases may be treated. Cardiovascular magnetic resonance imaging (CMR) has become an indispensable tool for a comprehensive in vivo assessment of cardiac anatomy and function. This protocol shows detailed measurements of mouse heart left ventricular function, myocardial strain, and hemodynamic forces using 7-Tesla CMR. First, animal preparation and positioning in the scanner are demonstrated. Survey scans are performed for planning imaging slices in various short- and long-axis views. A series of prospective ECG-triggered short-axis (SA) movies (or CINE images) are acquired covering the heart from apex to base, capturing end-systolic and end-diastolic phases. Subsequently, single-slice, retrospectively gated CINE images are acquired in a midventricular SA view, and in 2-, 3-, and 4-chamber views, to be reconstructed into high-temporal resolution CINE images using custom-built and open-source software. CINE images are subsequently analyzed using dedicated CMR image analysis software.
Delineating endomyocardial and epicardial borders in SA end-systolic and end-diastolic CINE images allows for the calculation of end-systolic and end-diastolic volumes, ejection fraction, and cardiac output. The midventricular SA CINE images are delineated for all cardiac time frames to extract a detailed volume-time curve. Its time derivative allows for the calculation of the diastolic function as the ratio of the early filling and atrial contraction waves. Finally, left ventricular endocardial walls in the 2-, 3-, and 4-chamber views are delineated using feature-tracking, from which longitudinal myocardial strain parameters and left ventricular hemodynamic forces are calculated. In conclusion, this protocol provides detailed in vivo quantification of the mouse cardiac parameters, which can be used to study temporal alterations in cardiac function in various mouse models of heart disease.

This study describes a comprehensive cardiovascular magnetic resonance imaging (CMR) protocol to quantify the left ventricular functional parameters of the mouse heart. The protocol describes the acquisition, post-processing, and analysis of the CMR images as well as assessment of different cardiac functional parameters.

כימות של תפקוד החדר השמאלי של לב העכבר, זן שריר הלב וכוחות המודינמיים על ידי הדמיית תהודה מגנטית לב וכלי דם

Mouse models have contributed significantly to understanding genetic and physiological factors involved in healthy cardiac function, how perturbations ...

Layer Microdissection of Tricuspid Valve Leaflets for Biaxial Mechanical Characterization and Microstructural Quantification

The tricuspid valve (TV) regulates the unidirectional flow of unoxygenated blood from the right atrium to the right ventricle. The TV consists of three leaflets, each with unique mechanical behaviors. These variations among the three TV leaflets can be further understood by examining their four anatomical layers, which are the atrialis (A), spongiosa (S), fibrosa (F), and ventricularis (V). While these layers are present in all three TV leaflets, there are differences in their thicknesses and microstructural constituents that further influence their respective mechanical behaviors. 
This protocol includes four steps to elucidate the layer-specific differences: (i) characterize the mechanical and collagen fiber architectural behaviors of the intact TV leaflet, (ii) separate the composite layers (A/S and F/V) of the TV leaflet, (iii) carry out the same characterizations for the composite layers, and (iv) perform post-hoc histology assessment. This experimental framework uniquely allows the direct comparison of the intact TV tissue to each of its composite layers. As a result, detailed information regarding the microstructure and biomechanical function of the TV leaflets can be collected with this protocol. Such information can potentially be used to develop TV computational models that seek to provide guidance for the clinical treatment of TV disease.

This protocol describes the biaxial mechanical characterization, polarized spatial frequency domain imaging-based collagen quantification, and microdissection of tricuspid valve leaflets. The provided method elucidates how the leaflet layers contribute to the holistic leaflet behaviors.

מיקרו-דיסקציה של שכבה של עלוני שסתומים טריקוספידיים לאפיון מכני דו-אקסיאלי וכימות מיקרו-סטרוקטורלי

The tricuspid valve (TV) regulates the unidirectional flow of unoxygenated blood from the right atrium to the right ventricle. The TV consists of three ...

Experimental Quantification of Interactions Between Drug Delivery Systems and Cells In Vitro: A Guide for Preclinical Nanomedicine Evaluation

A major component of designing drug delivery systems concerns how to amplify or attenuate interactions with specific cell types. For instance, a chemotherapeutic might be functionalized with an antibody to enhance binding to cancer cells (&#34;targeting&#34;) or functionalized with polyethylene glycol to help evade immune cell recognition (&#34;stealth&#34;). Even at a cellular level, optimizing the binding and uptake of a drug carrier is a complex biological design problem. Thus, it is valuable to separate how strongly a new carrier interacts with a cell from the functional efficacy of a carrier&#39;s cargo once delivered to that cell.
To continue the chemotherapeutic example, &#34;how well it binds to a cancer cell&#34; is a separate problem from &#34;how well it kills a cancer cell&#34;. Quantitative in vitro assays for the latter are well established and usually rely on measuring viability. However, most published research on cell-carrier interactions is qualitative or semiquantitative. Generally, these measurements rely on fluorescent labeling of the carrier and, consequently, report interactions with cells in relative or arbitrary units. However, this work can be standardized and be made absolutely quantitative with a small number of characterization experiments. Such absolute quantification is valuable, as it facilitates rational, inter- and intra-class comparisons of various drug delivery systems-nanoparticles, microparticles, viruses, antibody-drug conjugates, engineered therapeutic cells, or extracellular vesicles.
Furthermore, quantification is a prerequisite for subsequent meta-analyses or in silico modeling approaches. In this article, video guides, as well as a decision tree for how to achieve in vitro quantification for carrier drug delivery systems, are presented, which take into account differences in carrier size and labeling modality. Additionally, further considerations for the quantitative assessment of advanced drug delivery systems are discussed. This is intended to serve as a valuable resource to improve rational evaluation and design for the next generation of medicine.

Experimental Quantification of Interactions Between Drug Delivery Systems and Cells In Vitro: A Guide for Preclinical Nanomedicine Evaluation

A workflow is demonstrated for the absolute quantification of drug carrier-cell interactions using flow cytometry to allow better rational evaluation of novel drug delivery systems. This workflow is applicable to drug carriers of any type.

כימות ניסיוני של אינטראקציות בין מערכות העברת תרופות ותאים במבחנה: מדריך להערכת ננו-רפואה פרה-קלינית

A major component of designing drug delivery systems concerns how to amplify or attenuate interactions with specific cell types. For instance, a ...

ייצור יעיל של שורשים שעירים מהונדסים, פולי סויה

Soybean Hairy Root Transformation for the Analysis of Gene Function

Soybean (Glycine max) is a valuable crop in agriculture that has thousands of industrial uses. Soybean roots are the primary site of interaction with soil-borne microbes that form symbiosis to fix nitrogen and pathogens, which makes research involving soybean root genetics of prime importance to improve its agricultural production. The genetic transformation of soybean hairy roots (HRs) is mediated by the Agrobacterium rhizogenes strain NCPPB2659 (K599) and is an efficient tool for studying gene function in soybean roots, taking only 2 months from start to finish. Here, we provide a detailed protocol that outlines the method for overexpressing and silencing a gene of interest in soybean HRs. This methodology includes soybean seed sterilization, infection of cotyledons with K599, and the selection and harvesting of genetically transformed HRs for RNA isolation and, if warranted, metabolite analyses. The throughput of the approach is sufficient to simultaneously study several genes or networks and could determine the optimal engineering strategies prior to committing to long-term stable transformation approaches.

מחבר זרקור: טרנספורמציה של שורש סויה שעיר לניתוח תפקוד גנים  

Here, we present a protocol for the high-efficiency production of transgenic soybean hairy roots.

טרנספורמציה של שורש סויה שעיר לניתוח תפקוד גנים

Soybean (Glycine max) is a valuable crop in agriculture that has thousands of industrial uses. Soybean roots are the primary site of interaction with ...