Questo lavoro è stato finanziato, in parte, da sovvenzioni NIH HL087653 e HL105314. Alcuni dei metodi sono stati sviluppati in laboratorio del Dr. Robert Mecham presso la Washington University School of Medicine.

1. L&#39;ecografia e la pressione del sistema <ol><li> Avviare il sistema ad ultrasuoni secondo le istruzioni del produttore (Vevo 770, Visualsonics). Riempire il sonda appropriata (età E18 - P7 = modello 708, età&gt; = P7 modello 707B) con acqua distillata e connettersi al sistema ad ultrasuoni. Posizionare la sonda nel supporto regolabile in orientamento approssimativo necessaria per ottenere un asse lungo LV per un mouse montato sulla piattaforma di imaging in modo che l&#39;apice LV è puntato verso il braccio di iniezione. </li><li> Il sistema di pressione costituito da un fluido-riempita trasduttore di pressione, amplificatore a ponte, sistema di acquisizione dati e software di registrazione dati (LabChart). I collegamenti sono costituiti da tre vie rubinetti, tubi, blocchi luer e giunzioni dei tubi. Una siringa da 20 ml viene riempita con 10% soluzione salina eparinizzata per il lavaggio ad una estremità. L&#39;altra estremità si collega ad un ago e un corpo 3 della siringa mL viene modificato per l&#39;utilizzo come involucro per tenere il tubo dell&#39;ago nel braccio di iniezione (Figura 1). </li><li&gt; Calibrare il sistema trasduttore di pressione con un manometro. </li><li> Montare il tubo dell&#39;ago e corpo nel braccio di iniezione del sistema ad ultrasuoni. Bloccare il trasduttore di pressione in uno stand anello all&#39;altezza approssimativa della piattaforma di imaging. Inserire un ago appropriato per l&#39;età del mouse (età E18 - P3 = 30G, età&gt; P3 = 25G) per il tubo dell&#39;ago. Piccoli aghi intasarsi più facile, sono più difficili da passare attraverso la parete toracica, e hanno un tempo di risposta più lento. Quindi, la dimensione più grande ago che si inserisce nel lume LV viene utilizzato per ogni età. </li><li> Inserire un cumulo di gel ultrasuoni sulla piattaforma di imaging e accuratamente allineare la sonda con il supporto regolabile in modo che l&#39;ago può essere fatto avanzare direttamente nel gel sotto il centro della sonda di imaging (Figura 2). L&#39;ago deve essere sufficientemente al di sotto della sonda non forare la copertura di sonda, ma abbastanza vicino per essere all&#39;interno della profondità focale della sonda. Se necessario, l&#39;ago può essere piegato a mano in modo che rimanga in the piano corretto per tutta la sua corsa. </li><li> Mantenere l&#39;allineamento, ritirare l&#39;ago e innalzare la sonda di imaging per posizionare il mouse sulla piattaforma di imaging. Lavare l&#39;ago per eliminare qualsiasi gel che possono essere entrati la punta. </li></ol> 2. Preparazione del mouse <ol><li> Tutti i metodi illustrati in questo protocollo sono stati approvati dalla Institutional Animal Care e del Comitato uso. Anestetizzare una madre a tempo in stato di gravidanza (E18) o il mouse neonatale (P1 - 20) per inalazione continua di 1,5% isoflurano. Tubo può essere inserito in un cono standard per accogliere la testa piccola di un mouse neonatale (P1 - 15). </li><li> Fissare il mouse per la piattaforma di imaging del sistema ad ultrasuoni in una posizione di decubito dorsale con il vertice rivolto verso il LV braccio per iniezioni. Per le mamme in gravidanza, applicare gel ultrasuoni per il monitoraggio della frequenza cardiaca con il rivelatore allegato ECG e inserire il termometro rettale per il controllo del feedback della temperatura corporea. F topi neonati sono troppo piccoleo questi rivelatori, così frequenza cardiaca viene monitorata durante le misure di pressione e temperatura corporea viene mantenuta con una lampada di calore esterno. </li><li> Rimuovere i capelli dal ventre della madre in gravidanza o sul petto del mouse giovane con una crema depilatoria. Topi neonati (P1 - 10) non richiedono alcuna depilazione. </li><li> Per le mamme in gravidanza, aprì l&#39;addome con le forbici e pinze sezionare curve. Esternalizzare un corno uterino e il luogo su garza inumidita con soluzione salina calda. Attenzione manipolare un embrione nella posizione corretta per ottenere una visione parasternale asse lungo del ventricolo sinistro usando la sonda ad ultrasuoni. Misurare la pressione in tutti gli embrioni su questo lato, prima esternalizzare l&#39;altro corno uterino. Tenere tutti gli embrioni e l&#39;addome della madre umida con l&#39;aggiunta periodica di soluzione salina calda. </li></ol> 3. Misurazione della pressione <ol><li> Luogo preriscaldata, gel ultrasuoni degasificato del mouse embrionale o neonatale. Topi neonati che non sono stati depilata dovrebbe avere una piccola quantità di gel ultrasuoni strofinato sulla loro petto prima che il gel ultrasuoni rimanente viene applicata per migliorare accoppiamento. Abbassare la sonda di imaging e regolare l&#39;angolo della piattaforma di imaging per ottenere una ottimale visione parasternale asse lungo LV. Non regolare l&#39;angolo della sonda poiché l&#39;allineamento dell&#39;ago verranno persi. </li><li> Durante il monitoraggio della immagine LV sullo schermo ultrasuoni, lentamente avanzare l&#39;ago fino a che è vicino al fondo della sonda. Regolare la posizione dell&#39;ago della sonda e, se necessario, correggere spostamenti di allineamento. Delicatamente a filo l&#39;ago con soluzione fisiologica. Avviare la registrazione dei dati di pressione e azzerare il trasduttore di pressione con il software LabChart. Il trasduttore scivola con la temperatura e la posizione, quindi è importante a zero prima di misurare la pressione in ciascun topo. </li><li> Avanzare lentamente fino a che l&#39;ago può essere visto sul bordo della immagine ad ultrasuoni, ma non ancora in LV. Regolare la posizione dell&#39;ago, se necessario, per inserire il LV alapice. Regolare la posizione della sonda, se necessario, per mantenere una chiara immagine dell&#39;ago. Avanzare l&#39;ago nel lume LV (figura 3), durante la registrazione di dati di pressione e monitorare la posizione dell&#39;ago sulla immagine ad ultrasuoni. L&#39;inizio delle registrazioni pulsatili dal trasduttore di pressione conferma la posizione all&#39;interno del lume LV (Figura 4). </li><li> Se l&#39;ago appare nel lume LV, ma non sono le registrazioni di pressione pulsatile, a filo con un rubinetto luce sul pistone della siringa, solo fino a un aumento di pressione viene rilevata (circa 5 - 10 pl di volume). Questo dovrebbe eliminare eventuali ostruzioni che possono impedire una lettura accurata. Se le letture di pressione non sono ancora pulsatile, l&#39;ago può essere sopra o sotto il piano corretto e non essere inserito nel lume LV. Ritrarre l&#39;ago, lavare con soluzione fisiologica, e avanzare ancora. Se le letture pulsatili non ancora ottenuto, passare il mouse successiva. Usare un ago nuovo per ogni mouse. </li><li> Letture di pressione successo può essere ottenuta dal 75% deii topi embrionali e neonatale tentato. Letture dovrebbe prendere 5 - 10 minuti ciascuno ed i dati di pressione per un mouse non devono essere inclusi, se le frequenze cardiache sono significativamente diverso da quello previsto (Figura 5A). La frequenza cardiaca ha un effetto significativo sulle misure cardiovascolari e frequenza cardiaca alterati sono indicativi di sofferenza cardiaca. Distress embrionali di solito si verifica 1 - 1,5 ore dopo la prima esternalizzazione di utero, così la velocità è importante per misurare la pressione in una intera cucciolata. </li></ol> 4. Risultati rappresentativi Tutti i risultati indicati sono per i topi C57BL6J. Un&#39;immagine dell&#39;ago nel lume LV per un topo in P1 illustrato in Figura 3. L&#39;ago è necessario forare la parete toracica e ottenere l&#39;accesso al lume piccolo LV, ma aumenta notevolmente il tempo di risposta del sistema di pressione. Quando un aumento passo approssimativo in pressione viene applicata manualmente al sistema, il tempo per raggiungere il 67% della pressione massima è di 0,067 séc con la tubazione unica (probabilmente indicativa del tempo reale per applicare la fase di pressione), 0,105 sec con un ago da 25 G e 0,529 sec con un ago 30 G. Il ritardo nel raggiungimento della pressione massima può essere visto nelle tracciati completi mostrate in Figura 4A e 4C. Anche se il tempo di risposta è più lenta con l&#39;ago 30G, la forma d&#39;onda è meglio catturato nelle fasi embrionale e neonatale precoce, in quanto la frequenza cardiaca aumenta con l&#39;età nei topi 5. Nonostante questa limitazione, la pressione sistolica può essere calcolato assumendo che la vera LV diastolica (minima) di pressione è zero, e la (massimo) di pressione sistolica LV è due volte la pressione media LV determinato dalle letture allo stato stazionario (Figura 4B e 4D ) 6. Si ritiene generalmente che la sistolica e la pressione arteriosa sono uguali. Le pressioni misurati frequenza cardiaca e calcolati per BT varie epoche tra E18 e P14 sono mostrati in figura 5. <img src="/files/ftp_upload/3756/3756fig1.jpg" /> Figura 1. Immagine del trasduttore di pressione con allegate tre vie rubinetti, di sesso maschile (M) e femminile (F), connessioni Luer lock, le giunzioni dei tubi, tubi, siringhe e aghi. <img src="/files/ftp_upload/3756/3756fig2.jpg" /> Figura 2. Immagine della impostato per allineare l&#39;ago con la sonda di imaging (A). La piattaforma di imaging è ruotata in modo che l&#39;apice LV del mouse è di fronte al braccio di iniezione. La sonda è montata nel supporto regolabile in orientamento approssimativo necessaria per ottenere un asse lungo LV immagine. L&#39;involucro tubo dell&#39;ago è montato nel braccio di iniezione. L&#39;ago viene fatto avanzare in un cumulo di gel ultrasuoni sulla piattaforma di imaging per determinare la corretta angolazione e la posizione verticale e orizzontale rispetto alla sonda di imaging (B). <img src="/files/ftp_upload/3756/3756fig3.jpg" /> Figura 3. Immagine dell&#39;ago (N) fatto avanzare attraverso la parete toracica (CW) enel lume LV in un topo P1. Barra della scala = 0.1 mm. <img src="/files/ftp_upload/3756/3756fig4.jpg" /> Figura 4. Esempio letture della pressione pulsatili come l&#39;ago entra nel LV di E18 (A) e P14 (C) topo. Vi è un ritardo nel raggiungere uno stato stabile a causa del tempo di risposta del sistema con l&#39;ago inserito. Zoom vista delle letture allo stato stazionario sono mostrati in B e D. Si noti che il minimo E18 pressioni LV sono vicini allo zero, ma la forma d&#39;onda completa da zero alla massima pressione non può essere registrata presso le frequenze cardiache più elevate di P14 topi. Le pressioni medi sono misurati dai valori di stato stazionario e si presume che LV pressione sistolica = 2 x misurata pressione media. <img src="/files/ftp_upload/3756/3756fig5.jpg" /> Figura 5 frequenze cardiache di misura (A) e calcolato pressioni sistolica LV (B) per E18 -. P14 topi. N = 7 per E18, 5 per P1, P3 per 22, 23 per P7 e 16 per P14 <sup&gt; 5-7.

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	<li>Ji, R. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Onset+of+cardiac+function+during+early+mouse+embryogenesis+coincides+with+entry+of+primitive+erythroblasts+into+the+embryo+proper.">Onset of cardiac function during early mouse embryogenesis coincides with entry of primitive erythroblasts into the embryo proper.</a> Circ. Res. 92 (2), 133-135 (2003).</li><li>Ishiwata, T., Nakazawa, M., Pu, W. T., Tevosian, S. G., Izumo, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Developmental+changes+in+ventricular+diastolic+function+correlate+with+changes+in+ventricular+myoarchitecture+in+normal+mouse+embryos.">Developmental changes in ventricular diastolic function correlate with changes in ventricular myoarchitecture in normal mouse embryos.</a> Circ. Res. 93 (9), 857-865 (2003).</li><li>Huang, Y., Guo, X., Kassab, G. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Axial+nonuniformity+of+geometric+and+mechanical+properties+of+mouse+aorta+is+increased+during+postnatal+growth.">Axial nonuniformity of geometric and mechanical properties of mouse aorta is increased during postnatal growth.</a> Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 290 (2), H657-H664 (2006).</li><li>Ishii, T., Kuwaki, T., Masuda, Y., Fukuda, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Postnatal+development+of+blood+pressure+and+baroreflex+in+mice.">Postnatal development of blood pressure and baroreflex in mice.</a> Auton. Neurosci. 94 (1-2), 34-41 (2001).</li><li>Le, V. P., Knutsen, R. H., Mecham, R. P., Wagenseil, J. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Decreased+aortic+diameter+and+compliance+precedes+blood+pressure+increases+in+postnatal+development+of+elastin-insufficient+mice.">Decreased aortic diameter and compliance precedes blood pressure increases in postnatal development of elastin-insufficient mice.</a> Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. , (2011).</li><li>Wagenseil, J. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reduced+vessel+elasticity+alters+cardiovascular+structure+and+function+in+newborn+mice.">Reduced vessel elasticity alters cardiovascular structure and function in newborn mice.</a> Circ. Res. 104 (10), 1217-1224 (2009).</li><li>Wagenseil, J. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+importance+of+elastin+to+aortic+development+in+mice.">The importance of elastin to aortic development in mice.</a> Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 299 (2), H257-H264 (2010).</li><li>Ramirez, F., Sakai, L. Y., Rifkin, D. B., Dietz, H. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Extracellular+microfibrils+in+development+and+disease.">Extracellular microfibrils in development and disease.</a> Cell. Mol. Life Sci. 64 (18), 2437-2446 (2007).</li><li>Li, D. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Elastin+point+mutations+cause+an+obstructive+vascular+disease,+supravalvular+aortic+stenosis.">Elastin point mutations cause an obstructive vascular disease, supravalvular aortic stenosis.</a> Hum. Mol. Genet. 6 (7), 1021-1028 (1997).</li><li>Roth, D. M., Swaney, J. S., Dalton, N. D., Gilpin, E. A., Ross, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Impact+of+anesthesia+on+cardiac+function+during+echocardiography+in+mice.">Impact of anesthesia on cardiac function during echocardiography in mice.</a> Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 282 (6), H2134-H2140 (2002).</li><li>Phoon, C. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Imaging+tools+for+the+developmental+biologist:+ultrasound+biomicroscopy+of+mouse+embryonic+development.">Imaging tools for the developmental biologist: ultrasound biomicroscopy of mouse embryonic development.</a> Pediatr. Res. 60 (1), 14-21 (2006).</li></ol>

Non ci sono conflitti di interesse dichiarati.

Il protocollo qui presentata fornisce un metodo per misurare la pressione in LV fine embrionale e nei primi topi neonati. Il limite principale di questo protocollo è la risoluzione temporale del sistema di pressione. Il segnale di pressione viene smorzato mentre viaggia dal LV attraverso l&#39;ago al trasduttore, e solo i valori medi di pressione possono essere registrati. Lo smorzamento può essere minimizzato utilizzando la più ampia ago possibile, ma l&#39;ago deve inserirsi all&#39;interno del lume LV per diverse ...

<table border="1"><tbody><tr><td> Nome del reagente / apparecchiatura </td><td> Azienda </td><td> Numero di catalogo </td><td> Comments </td></tr><tr><td> Sistema ad ultrasuoni ad alta risoluzione </td><td> Visualsonics </td><td> Vevo 770 </td><td> O un altro sistema ad ultrasuoni appropriato </td></tr><tr><td> Sonde ad ultrasuoni ad alta frequenza </td><td> Visualsonics </td><td> 708 e 707B </td><td></td></tr><tr><td> Imaging piattaforma e braccio per iniezioni </td><td> Visualsonics </td><td> Imaging Station 2 </td><td> Con ECG e il feedback di controllo della temperatura della piattaforma </td></tr><tr><td> Trasduttore di pressione </td><td> AD Instruments </td><td> MLT 844 </td><td></td></tr><tr><td> Ponte amplificatore </td><td> AD Instruments </td><td> ML221 </td><td></td></tr><tr><td> Sistema di acquisizione dati </td&gt; <td> AD Instruments </td><td> ML866 </td><td></td></tr><tr><td> Dati software di registrazione </td><td> AD Instruments </td><td> LabChart </td><td></td></tr><tr><td> Anello e morsetto </td><td> Diversi fornitori </td><td></td><td> Per mantenere trasduttore di pressione durante le misurazioni </td></tr><tr><td> Rubinetti a 3 vie con connessioni Luer lock maschio </td><td> Cole Parmer </td><td> 30600-02 </td><td></td></tr><tr><td> 1/16 &quot;ID Tubing Tygon </td><td> Cole Parmer </td><td> 06408 </td><td></td></tr><tr><td> Luer maschio e femmina w &quot;aletta / 1/16 tubo </td><td> Cole Parmer </td><td> 45510-50 45510-00 </td><td></td></tr><tr><td> 24 &quot;tubo maschio e femmina luer a ciascuna estremità </td><td> Cole Parmer </td><td> 30600-60 </td><td></td></tr><tr><td> 3 e 10 ml siringhe </td><td> BD Biosciences </td><td></td><td></td></tr><tr><td> 30 e aghi 25G </td><td> BD Biosciences </td><td></td><td> 1,5 pollici di lunghezza </td></tr><tr><td> Big Ben manometro </td><td> Riester </td><td> 1456-100 </td><td></td></tr><tr><td> Salino </td><td> Diversi fornitori </td><td></td><td></td></tr><tr><td> Eparina </td><td> Diversi fornitori </td><td></td><td></td></tr><tr><td> Gel a ultrasuoni </td><td> Parker </td><td> Aquasonic 100 </td><td></td></tr><tr><td> Depilatore lozione </td><td> Nair </td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

measuring left ventricular pressure in late embryonic and neonatal mice

La pressione sanguigna aumenta in modo significativo durante lo sviluppo embrionale e postnatale negli animali vertebrati. Nel topo, flusso di sangue è rilevabile prima intorno giorni embrionale (E) 8,5 1. Sistolica del ventricolo sinistro (LV) è di 2 mmHg di pressione a E9.5 e 11 mmHg a E14.5 2. A queste fasi di mid-embrionali, la LV è chiaramente visibile attraverso la parete toracica per la misurazione della pressione invasive, perché le costole e la pelle non sono pienamente sviluppati. Tra E14.5 e la nascita (circa E21) i metodi di imaging deve essere utilizzato per visualizzare il LV. Dopo la nascita, significa aumento della pressione arteriosa da 30 a 70 mmHg fin dal primo giorno post-natale (P) 2 - 35 3. Oltre P20, la pressione arteriosa può essere misurata con cateteri a stato solido (cioè Millar o Scisense). Prima di P20, questi cateteri sono troppo grandi per lo sviluppo di arterie del mouse e la pressione arteriosa deve essere misurata con l&#39;abitudine tirato cateteri di plastica attaccati al piene di liquido trasduttori di pressione 3 o vetro micropipette attdoleva di servo trasduttori di pressione nulle 4. Il nostro lavoro recente ha dimostrato che il maggior incremento della pressione arteriosa avviene durante le embrionali tardivi al primo periodo post-natale nei topi 5-7. Questo forte aumento della pressione arteriosa può influenzare cellule muscolari lisce (SMC) fenotipo nelle arterie di sviluppo e innescare eventi meccanotrasduzione importanti. Nella malattia umana, dove vengono compromesse le proprietà meccaniche delle arterie in via di sviluppo da difetti di proteine ​​della matrice extracellulare (ad esempio sindrome di Marfan 8 e stenosi aortica sopravalvolare 9) i rapidi cambiamenti della pressione sanguigna durante questo periodo può contribuire al fenotipo della malattia e la gravità con alterazioni meccanotrasduzione segnali. Pertanto, è importante essere in grado di misurare le variazioni della pressione durante il fine embrionale e periodi neonatali in modelli murini di malattie umane. Noi descriviamo un metodo per la misurazione della pressione LV fineembrionale (E18) e l&#39;inizio del post-natale (P1 - 20) i topi. Un ago attaccato ad una piena di fluido trasduttore di pressione viene inserito nella LV sotto guida ecografica. Si presta attenzione a mantenere una normale funzione cardiaca durante il protocollo di sperimentazione, soprattutto per i topi embrionali. Dati rappresentativi sono presentati e le limitazioni del protocollo sono discussi.

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Measuring Left Ventricular Pressure in Late Embryonic and Neonatal Mice

Misurazione della pressione ventricolare sinistra (LV) nei topi embrionali e neonatale è descritto. La pressione è misurata inserendo un ago connesso ad un trasduttore riempito di fluido nella LV sotto guida ecografica. Si deve prestare attenzione a mantenere una normale funzione cardiaca durante il protocollo sperimentale.

Misurazione della pressione ventricolare sinistra nel tardo Mice embrionali e neonatale

Blood pressure increases significantly during embryonic and postnatal development in vertebrate animals. In the mouse, blood flow is first detectable ...

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Research

JoVE Journal

Bioengineering

13.8K Views.  Saint Louis University. Misurazione della pressione ventricolare sinistra (LV) nei topi embrionali e neonatale è descritto. La pressione è misurata inserendo un ago connesso ad un trasduttore riempito di fluido nella LV sotto guida ecografica. Si deve prestare attenzione a mantenere una normale funzione cardiaca durante il protocollo sperimentale.

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Measuring and Modeling Contractile Drying in Human Stratum Corneum

Stratum corneum (SC) is the most superficial skin layer. Its contact with the external environment means that this tissue layer is subjected to both cleansing agents and daily variations in ambient moisture; both of which can alter the water content of the tissue. Reductions in water content from severe barrier dysfunction or low humidity environments can alter SC stiffness and cause a build-up of drying stresses. In extreme conditions, these factors can cause mechanical rupture of the tissue. We have established a high throughput method of quantifying dynamic changes in the mechanical properties of SC upon drying. This technique can be employed to quantify changes in the drying behavior and mechanical properties of SC with cosmetic cleanser and moisturizer treatments. This is achieved by measuring dynamic variations in spatially resolved in-plane drying displacements of circular tissue samples adhered to an elastomer substrate. In-plane radial displacements acquired during drying are azimuthally averaged and fitted with a profile based on a linear elastic contractility model. Dynamic changes in drying stress and SC elastic modulus can then be extracted from the fitted model profiles.

This article describes a method of quantifying the dynamic drying behavior and mechanical properties of stratum corneum by measuring spatially resolved in-plane drying displacements of circular tissue samples adhered to an elastomer substrate. This technique can be used to measure how different chemical treatments alter drying and tissue mechanical properties.

Misurazione e modellazione contrattile asciugatura in Human strato corneo

Stratum corneum (SC) is the most superficial skin layer. Its contact with the external environment means that this tissue layer is subjected to both ...

Ricerca

Bioingegneria

Ammonia Synthesis at Low Pressure

Ammonia can be synthesized at low pressure by the use of an ammonia selective absorbent. The process can be driven with wind energy, available locally in areas requiring ammonia for synthetic fertilizer. Such wind energy is often called &#34;stranded,&#34; because it is only available far from population centers where it can be directly used.
In the proposed low pressure process, nitrogen is made from air using pressure swing absorption, and hydrogen is produced by electrolysis of water. While these gases can react at approximately 400 &#176;C in the presence of a promoted conventional catalyst, the conversion is often limited by the reverse reaction, which makes this reaction only feasible at high pressures. This limitation can be removed by absorption on an ammine-like calcium or magnesium chloride. Such alkaline metal halides can effectively remove ammonia, thus suppressing the equilibrium constraints of the reaction. In the proposed absorption-enhanced ammonia synthesis process, the rate of reaction may then be controlled not by the chemical kinetics nor the absorption rates, but by the rate of the recycle of unreacted gases. The results compare favorably with ammonia made from a conventional small scale Haber-Bosch process.

Ammonia can be synthesized at low pressure by using a conventional catalyst and an ammonia selective absorbent.

Sintesi dell'ammoniaca a bassa pressione

Ammonia can be synthesized at low pressure by the use of an ammonia selective absorbent. The process can be driven with wind energy, available locally in ...

Anatomically Realistic Neonatal Heart Model for Use in Neonatal Patient Simulators

Neonatal patient simulators (NPS) are artificial patient surrogates used in the context of medical simulation training. Neonatologists and nursing staff practice clinical interventions such as chest compressions to ensure patient survival in the case of bradycardia or cardiac arrest. The simulators used currently are of low physical fidelity and therefore cannot provide qualitative insight into the procedure of chest compressions. The embedding of an anatomically realistic heart model in future simulators enables the detection of cardiac output generated during chest compressions; this can provide clinicians with an output parameter, which can deepen the understanding of the effect of the compressions in relation to the amount of blood flow generated. Before this monitoring can be achieved, an anatomically realistic heart model must be created containing: two atria, two ventricles, four heart valves, pulmonary veins and arteries, and systemic veins and arteries. This protocol describes the procedure for creating such a functional artificial neonatal heart model by utilizing a combination of magnetic resonance imaging (MRI), 3D printing, and casting in the form of cold injection molding. Using this method with flexible 3D printed inner molds in the injection molding process, an anatomically realistic heart model can be obtained.

This protocol describes a procedure for creating functional artificial neonatal heart models by utilizing a combination of magnetic resonance imaging, 3D printing, and injection molding. The purpose of these models is for integration into the next generation of neonatal patient simulators and as a tool for physiological and anatomical studies.

Modello di cuore neonatale anatomicamente realistici per l'uso in simulatori paziente neonatale

Neonatal patient simulators (NPS) are artificial patient surrogates used in the context of medical simulation training. Neonatologists and nursing staff ...

Mouse Model of Pressure Ulcers After Spinal Cord Injury

Pressure ulcers (PUs) are common debilitating complications of traumatic spinal cord injury (SCI) and tend to occur in soft tissues around bony prominences. There is, however, little known about the impact of SCI on skin wound healing in the context of animal models in controlled experimental settings. In this study, a simple, non-invasive, reproducible and clinically relevant mouse model of PUs in the context of complete SCI is presented. Adult male mice (Balb/c, 10 weeks old) were shaved and depilated. Post-depilation (24 h), mice were subjected to laminectomy followed by complete spinal cord transection (T9-T10 vertebrae). Immediately after, a skin fold on the back of the mice was lifted and sandwiched between two magnetic discs held in place for next 12 h, thus creating an ischemic area that developed into a PU over the following days. The wounded areas demonstrated tissue edema and epidermal disappearance by day 3 post-magnet application. PUs spontaneously developed and healed. Healing was, however, slower in the SCI mice compared to control non-SCI mice when the wound was created below the level of SCI. Conversely, no difference in healing was seen between SCI and control non-SCI mice when the wound was created above the level of SCI. This model is a potentially useful tool to study the dynamics of skin PU development and healing after SCI, as well as to test therapeutic approaches that may help heal such wounds.

Here, we describe a simple method to induce clinically relevant skin pressure ulcers (PUs) in a mouse model of spinal cord injury (SCI). This model can be used in pre-clinical studies to screen for different therapeutics for healing PUs in SCI patients.

Modello murino di ulcere da pressione dopo la ferita del midollo spinale

Pressure ulcers (PUs) are common debilitating complications of traumatic spinal cord injury (SCI) and tend to occur in soft tissues around bony ...

Measuring Global Cellular Matrix Metalloproteinase and Metabolic Activity in 3D Hydrogels

Three-dimensional (3D) cell culture systems often more closely recapitulate in vivo cellular responses and functions than traditional two-dimensional (2D) culture systems. However, measurement of cell function in 3D culture is often more challenging. Many biological assays require retrieval of cellular material which can be difficult in 3D cultures. One way to address this challenge is to develop new materials that enable measurement of cell function within the material. Here, a method is presented for measurement of cellular matrix metalloproteinase (MMP) activity in 3D hydrogels in a 96-well format. In this system, a poly(ethylene glycol) (PEG) hydrogel is functionalized with a fluorogenic MMP cleavable sensor. Cellular MMP activity is proportional to fluorescence intensity and can be measured with a standard microplate reader. Miniaturization of this assay to a 96-well format reduced the time required for experimental set up by 50% and reagent usage by 80% per condition as compared to the previous 24-well version of the assay. This assay is also compatible with other measurements of cellular function. For example, a metabolic activity assay is demonstrated here, which can be conducted simultaneously with MMP activity measurements within the same hydrogel. The assay is demonstrated with human melanoma cells encapsulated across a range of cell seeding densities to determine the appropriate encapsulation density for the working range of the assay. After 24 h of cell encapsulation, MMP and metabolic activity readouts were proportional to cell seeding density. While the assay is demonstrated here with one fluorogenic degradable substrate, the assay and methodology could be adapted for a wide variety of hydrogel systems and other fluorescent sensors. Such an assay provides a practical, efficient and easily accessible 3D culturing platform for a wide variety of applications.

Here, a protocol is presented for encapsulating and culturing cells in poly(ethylene glycol) (PEG) hydrogels functionalized with a fluorogenic matrix metalloproteinase (MMP)-degradable peptide. Cellular MMP and metabolic activity are measured directly from the hydrogel cultures using a standard microplate reader.

Misurazione della proteinasi metallica della matrice cellulare globale e l'attività metabolica in idrogel 3D

Three-dimensional (3D) cell culture systems often more closely recapitulate in vivo cellular responses and functions than traditional two-dimensional (2D) ...

Methods for In Vivo Biomechanical Testing on Brachial Plexus in Neonatal Piglets

Neonatal brachial plexus palsy (NBPP) is a stretch injury that occurs during the birthing process in nerve complexes located in the neck and shoulder regions, collectively referred to as the brachial plexus (BP). Despite recent advances in obstetrical care, the problem of NBPP continues to be a global health burden with an incidence of 1.5 cases per 1,000 live births. More severe types of this injury can cause permanent paralysis of the arm from the shoulder down. Prevention and treatment of NBPP warrants an understanding of the biomechanical and physiological responses of newborn BP nerves when subjected to stretch. Current knowledge of the newborn BP is extrapolated from adult animal or cadaveric BP tissue instead of in vivo neonatal BP tissue. This study describes an in vivo mechanical testing device and procedure to conduct in vivo biomechanical testing in neonatal piglets. The device consists of a clamp, actuator, load cell, and camera system that apply and monitor in vivo strains and loads until failure. The camera system also allows monitoring of the failure location during rupture. Overall, the presented method allows for a detailed biomechanical characterization of neonatal BP when subjected to stretch.

Methods for In Vivo Biomechanical Testing on Brachial Plexus in Neonatal Piglets

Presented here are methods to perform in vivo biomechanical testing on brachial plexus in a neonatal piglet model.

Metodi per il test biomeccanico In Vivo su plexus brachiale in porcellini neoatali

Neonatal brachial plexus palsy (NBPP) is a stretch injury that occurs during the birthing process in nerve complexes located in the neck and shoulder ...

Optical Imaging of Isolated Murine Ventricular Myocytes

The ability to isolate adult cardiac myocytes has permitted researchers to study a variety of cardiac pathologies at the single cell level. While advances in calcium sensitive dyes have permitted the robust optical recording of single cell calcium dynamics, recording of robust transmembrane optical voltage signals has remained difficult. Arguably, this is because of the low single to noise ratio, phototoxicity, and photobleaching of traditional potentiometric dyes. Therefore, single cell voltage measurements have long been confined to the patch clamp technique which while the gold standard, is technically demanding and low throughput. However, with the development of novel potentiometric dyes, large, fast optical responses to changes in voltage can be obtained with little to no phototoxicity and photobleaching. This protocol describes in detail how to isolate adult murine myocytes which can be used for cellular shortening, calcium, and optical voltage measurements. Specifically, the protocol describes how to use a ratiometric calcium dye, a single-excitation calcium dye, and a single excitation voltage dye. This approach can be used to assess the cardiotoxicity and arrhythmogenicity of various chemical agents. While phototoxicity is still an issue at the single cell level, methodology is discussed on how to reduce it.

We present the methodology for the isolation of murine myocytes and how to obtain voltage or calcium traces simultaneously with sarcomere shortening traces using fluorescence photometry with simultaneous digital cell geometry measurements.

Imaging ottico di miociti Murine Ventricolari isolati

The ability to isolate adult cardiac myocytes has permitted researchers to study a variety of cardiac pathologies at the single cell level. While advances ...

Patterning the Geometry of Human Embryonic Stem Cell Colonies on Compliant Substrates to Control Tissue-Level Mechanics

Human embryonic stem cells demonstrate a unique ability to respond to morphogens in vitro by self-organizing patterns of cell fate specification that correspond to primary germ layer formation during embryogenesis. Thus, these cells represent a powerful tool with which to examine the mechanisms that drive early human development. We have developed a method to culture human embryonic stem cells in confined colonies on compliant substrates that provides control over both the geometry of the colonies and their mechanical environment in order to recapitulate the physical parameters that underlie embryogenesis. The key feature of this method is the ability to generate polyacrylamide hydrogels with defined patterns of extracellular matrix ligand at the surface to promote cell attachment. This is achieved by fabricating stencils with the desired geometric patterns, using these stencils to create patterns of extracellular matrix ligand on glass coverslips, and transferring these patterns to polyacrylamide hydrogels during polymerization. This method is also compatible with traction force microscopy, allowing the user to measure and map the distribution of cell-generated forces within the confined colonies. In combination with standard biochemical assays, these measurements can be used to examine the role mechanical cues play in fate specification and morphogenesis during early human development.

Extracellular matrix ligands can be patterned onto polyacrylamide hydrogels to enable the culture of human embryonic stem cells in confined colonies on compliant substrates. This method can be combined with traction force microscopy and biochemical assays to examine the interplay between tissue geometry, cell-generated forces, and fate specification.

Modellazione della geometria delle colonie di cellule staminali embrionali umane su substrati conformi per controllare la meccanica a livello di tessuto

Human embryonic stem cells demonstrate a unique ability to respond to morphogens in vitro by self-organizing patterns of cell fate specification that ...

Evaluation of Left Ventricular Structure and Function using 3D Echocardiography

Three-dimensional (3D) quantification of the left ventricle (LV) provides significant added value in terms of diagnostic accuracy and precise risk stratification in various cardiac disorders. Recently, 3D echocardiography became available in routine cardiology practice; however, high-quality image acquisition and subsequent analysis have a steep learning curve. The present article aims to guide the reader through a detailed 3D protocol by presenting tips and tricks and also by highlighting the potential pitfalls to facilitate the widespread but technically sound use of this important technique concerning the LV. First and foremost, we show the acquisition of a high-quality 3D dataset with optimal spatial and temporal resolution. Then, we present the analytical steps toward a detailed quantification of the LV by using one of the most widely applied built-in software. We will quantify LV volumes, sphericity, mass and also systolic function by measuring ejection fraction and myocardial deformation (longitudinal and circumferential strain). We will discuss and provide clinical examples about the essential scenarios where the transition from a conventional echocardiographic approach to a 3D-based quantification is highly recommended.

In this article, we provide a step-by-step acquisition and analysis protocol for the volumetric assessment and speckle-tracking analysis of the left ventricle by 3D echocardiography, particularly focusing on practical aspects that maximize the feasibility of this technique.

Valutazione della struttura e della funzione ventricolare sinistra mediante ecocardiografia 3D

Three-dimensional (3D) quantification of the left ventricle (LV) provides significant added value in terms of diagnostic accuracy and precise risk ...

Measuring 3D In-vivo Shoulder Kinematics using Biplanar Videoradiography

The shoulder is one of the human body's most complex joint systems, with motion occurring through the coordinated actions of four individual joints, multiple ligaments, and approximately 20 muscles. Unfortunately, shoulder pathologies (e.g., rotator cuff tears, joint dislocations, arthritis) are common, resulting in substantial pain, disability, and decreased quality of life. The specific etiology for many of these pathologic conditions is not fully understood, but it is generally accepted that shoulder pathology is often associated with altered joint motion. Unfortunately, measuring shoulder motion with the necessary level of accuracy to investigate motion-based hypotheses is not trivial. However, radiographic-based motion measurement techniques have provided the advancement necessary to investigate motion-based hypotheses and provide a mechanistic understanding of shoulder function. Thus, the purpose of this article is to describe the approaches for measuring shoulder motion using a custom biplanar videoradiography system. The specific objectives of this article are to describe the protocols to acquire biplanar videoradiographic images of the shoulder complex, acquire CT scans, develop 3D bone models, locate anatomical landmarks, track the position and orientation of the humerus, scapula, and torso from the biplanar radiographic images, and calculate the kinematic outcome measures. In addition, the article will describe special considerations unique to the shoulder when measuring joint kinematics using this approach.

Biplane videoradiography can quantify shoulder kinematics with a high degree of accuracy. The protocol described herein was specifically designed to track the scapula, humerus, and the ribs during planar humeral elevation, and outlines the procedures for data collection, processing, and analysis. Unique considerations for data collection are also described.

Misurazione della cinematica della spalla 3D in vivo utilizzando la videoradiografia biplanare

The shoulder is one of the human body's most complex joint systems, with motion occurring through the coordinated actions of four individual joints, ...