Questa ricerca è stata finanziata dalla scuola di scienze umanistiche dell'Università di Plymouth e Performing Arts. Gli autori desidera ringraziare Functionalize per la fornitura di campioni del loro PLA conduttivo.

1. fabbricazione di un recipiente stampato 3D <ol><li>Chambers, coperchi e base <ol><li>carico un 3D stampante con polistirene antiurto (HIPS) utilizzando l'interfaccia della stampante per impostare la temperatura di stampa letto a 85 ° C e l'estrusore a 230 ° C. Quando le temperature sono raggiunte, allentare il braccio della puleggia folle, inserire il filamento e spingere verso il basso fino a quando non inizia a estrudere dalla fine della calda. Quindi, serrare nuovamente il braccio della puleggia folle filamento e rimuovere il materiale estruso.</li>
		<li>Importare il file di modello di recipiente 3D STL in una stampa 3D affettare software, che normalmente può essere raggiunta passando alla scheda file e selezionando le opzioni di importazione/Apri ( Figura 2).</li>
		<li>Se affettare software offre alta e bassa impostazioni di stampa di qualità, selezionare alta qualità garantendo al contempo che sia selezionato il profilo materiale corretto. 
		Nota: Se stampa recipienti diversi in una sola volta, assicurarsi che il software è impostato per stampare ogni oggetto uno alla volta. Se viene saltato questo passaggio, la qualità di stampa può essere ridotta, che probabilmente causerà problemi di tolleranza durante il montaggio le parti insieme.</li>
		<li>Una volta completata la stampa, attendere che la temperatura di stampa letto è inferiore a 50 ° C per rimuovere le parti.</li>
		<li>Delicatamente con una spazzola di filo sottile, deselezionare il socket di elettrodo di eventuali imperfezioni che possono causare ostruzioni durante il montaggio della camera con un elettrodo.</li>
	</ol></li> <li>Elettrodi <ol><li>sostituire il filamento fianchi per un filamento di pulizia ed eseguire un sacco di materiale attraverso la testina di stampa.</li>
		<li>Caricare la stampante con un filamento di acido (PLA) elettricamente conduttivo polilattico che ha una resistività di volume o meno 0.75 Ω-cm.</li>
		<li>Impostare la temperatura di stampa letto a 60 ° C e l'estrusore a 230 ° C (Vedi punto 1.1.1 per l'orientamento).</li>
		<li>Quando le temperature sono raggiunte, estrudere parecchi centimetri del filamento attraverso la testina di stampa. Questo processo contribuirà a garantire che tutte le particelle dalle sessioni precedenti vengono rimossi.</li>
		<li>Utilizzando una stampa 3D affettare software, caricare il file STL elettrodo ( Figura 3).</li>
		<li>Nelle impostazioni di stampa, specificare quanto segue: altezza di strato = 0,16 mm, lo spessore del guscio = 1,7 mm, spessore della parte inferiore/superiore = 0,74 mm, densità di riempimento = 100% ( Figura 4).</li>
		<li>Se stampa parecchi elettrodi in una sola volta, impostare la stampante per stampare uno alla volta.</li>
		<li>Una volta stampato, lasciare gli elettrodi sul letto di stampa fino a quando si saranno raffreddate a temperatura ambiente. In questo modo la parte non diventare deformata e deformata.</li>
	</ol></li> <li>Montaggio presa <ol><li>Slot un elettrodo in ciascuna delle due camere. Se passo 1.1.5 è stata completata correttamente, gli elettrodi dovrebbero andare negli alloggiamenti senza molta forza.</li>
		<li>Utilizzando un bisturi affilato, tagliare un pezzo di 10 mm di cloruro di polivinile (PVC) tubo (diametro interno 4 mm e diametro esterno 6 mm) avendo cura di assicurare che ogni fine è tagliato dritto ed in modo pulito.</li>
		<li>Smuoverlo con ogni estremità del tubo del PVC 10 mm oltre il bordo dei due elettrodi.</li>
		<li>Una volta collegato, le due camere di clip nella base.</li>
	</ol></li></ol> 2. Preparazione del recipiente e il p. polycephalum inoculazione <ol><li>preparazione media 2% agar <ol><li>mettere 2 g di agar microbiologica non-sostanza nutriente polvere in un flacone di vetro da 250 mL.</li>
		<li>Aggiungere 100 mL di acqua deionizzata e mescolare bene.</li>
		<li>Autoclave la bottiglia per 12-15 minuti a 121 ° C o posto in un bagno di acqua bollente per 15-20 min.</li>
	</ol></li> <li>Impostazione il substrato di agar nel recipiente &#39; chambers s <ol><li>sciogliere l'agar utilizzando un bagno d'acqua o un forno a microonde.</li>
		<li>Riempire una pipetta 2ml con agar fuso.</li>
		<li>Riempire ogni del recipiente &#39; chambers s passando la punta della pipetta circa 5 mm di sopra della base interna e lentamente riempiendo i pozzetti fino al fondo del collegamento tubo foro.</li>
		<li>Immediatamente dopo aver riempito i pozzetti, mettere un coperchio su ciascuno degli alloggiamenti e accantonato il recipiente fino a quando l'agar ha fissato e raggiunto la temperatura ambiente.</li>
	</ol></li> <li>Il p. polycephalum inoculazione <ol><li>inserire un fiocco di avena in ciascuna delle due camere.</li>
		<li>Rimuovere un blob di 2 mL di pseudopodi da un affamato (circa 12 h) cultura del plasmodium e inserirlo in una delle due camere. Per promuovere la crescita rapida, cercare di prendere il protoplasma dai più attivi anteriore dell'organismo.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>

<ol>
	<li>Chua, L. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Memristor-The+Missing+Circuit+Element.">Memristor-The Missing Circuit Element.</a> IEEE Transactions on Circuit Theory. 18 (5), 507-519 (1971).</li><li>Trefzer, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Memristor+in+a+Nutshell.">Memristor in a Nutshell.</a> Guide to Unconventional Computing for Music. , 159-180 (2017).</li><li>Strukov, D. B., Snider, G. S., Stewart, D. R., Williams, R. 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W., Rusch, H. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+pure+culture+of+Physarum+polycephalum+on+a+partially+defined+soluble+medium.">The pure culture of Physarum polycephalum on a partially defined soluble medium.</a> Journal of General Microbiology. 25 (1901), 47-59 (1961).</li><li>Adamatzky, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Physarum+wires:+Self-growing+self-repairing+smart+wires+made+from+slime+mould.">Physarum wires: Self-growing self-repairing smart wires made from slime mould.</a> Biomedical Engineering Letters. 3 (4), 232-241 (2013).</li><li>Tarabella, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+hybrid+living/organic+electrochemical+transistor+based+on+the+Physarum+polycephalum+cell+endowed+with+both+sensing+and+memristive+properties.">A hybrid living/organic electrochemical transistor based on the Physarum polycephalum cell endowed with both sensing and memristive properties.</a> Chemical Science. 6 (5), 2859-2868 (2015).</li><li>Braund, E., Miranda, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On+Building+Practical+Biocomputers+for+Real-world+Applications:+Receptacles+for+Culturing+Slime+Mould+Memristors+and+Component+Standardisation.">On Building Practical Biocomputers for Real-world Applications: Receptacles for Culturing Slime Mould Memristors and Component Standardisation.</a> Journal of Bionic Engineering. 14 (1), 151-162 (2017).</li><li>Walter, X. A., Horsfield, I., Mayne, R., Ieropoulos, I. A., Adamatzky, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On+hybrid+circuits+exploiting+thermistive+properties+of+slime+mould.">On hybrid circuits exploiting thermistive properties of slime mould.</a> Scientific reports. 6, (2016).</li><li>Romeo, A., Dimonte, A., Tarabella, G., D'Angelo, P., Erokhin, V., Iannotta, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+bio-inspired+memory+device+based+on+interfacing+Physarum+polycephalum+with+an+organic+semiconductor.">A bio-inspired memory device based on interfacing Physarum polycephalum with an organic semiconductor.</a> APL materials. 3 (1), (2015).</li><li>Whiting, J. G., de Lacy Costello, B., Adamatzky, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transfer+function+of+protoplasmic+tubes+of+Physarum+polycephalum.">Transfer function of protoplasmic tubes of Physarum polycephalum.</a> Biosystems. 128, 48-51 (2015).</li></ol>

Gli autori non hanno nulla a rivelare.

Questa carta ha presentato un metodo per la coltivazione memristors fuori il mixomicete il p. polycephalum. L'organismo è cresciuto all'interno di recipienti di stampati 3D che sono stati progettati per superare alcuni dei limiti che sono associati all'implementazione del bio-memristors. Tali limitazioni includono il tempo di setup, tempo di crescita del campione e mancanza di standardizzazione per le condizioni di crescita di campione a campione e osservazioni elettriche.
Il nostro recipiente è stato rivelato nel 2015 nel materiale pubblicitario stampato per il 2016 penisola Arts Contemporary Music Festival (PACMF) e il rispettivo sito Web15. Qui, la nostra tecnologia è stata usata per sviluppare un sistema di musica interattiva di hardware-bioware ibrido che è stato in grado di generare gli accompagnamenti musicali per un musicista dal vivo. In riferimento14, abbiamo riportato sul test approfonditi del nostro ricettacolo e confrontato i risultati contro precedenti approcci9,10. A seguito di questi sviluppi, un altro gruppo di ricercatori successivamente esplorato creando ambienti di crescita per lo studio thermistive proprietà16 dell'organismo, ma queste non sono le stesse proprietà di memristive. Ci sono, tuttavia, solo stati due altri tentativi di sviluppare un approccio controllato ad attuare il p. polycephalum memristors13,17. In questi esperimenti, pozzi sono stati realizzati in un materiale simil-gel biocompatibile elastomero chiamato polidimetilsilossano (PDMS), e gli elettrodi sono stati creati utilizzando vari metalli o poly(3,4-ethylenedioxythiophene):poly(styrene sulfonate) (PEDOT:PSS). Anche se questi materiali sono abitualmente utilizzati in elettronica, microfluidica e ingegneria bionico, sono costosi e richiedono alcune competenze da utilizzare. Ad esempio, PEDOT:PSS ha bisogno di rivestimento per rotazione e anti-doping per migliorare la sua conducibilità. Di conseguenza, le tecniche sono fuori portata per le persone che non hanno accesso a risorse specialistiche. I recipienti presentati in questo articolo utilizzano metodi e materiali che sono facilmente accessibili e poco costoso. Inoltre, il design offre un ambiente ospitale per il plasmodio all'habitat, che è in contrasto con gli altri il p. polycephalum memristor prototipi dove è stato effettuato nessun tentativo di mantenere viva la cella per qualsiasi durata di tempo.
Fino ad ora, è stato difficile ottenere misure coerenti I-V utilizzando metodi precedenti per la coltura dell'organismo su piastre di Petri (Figura 5, sinistra). I nostri metodi sono migliorato significativamente questo scenario (Figura 6). I risultati del nostro recipiente test hanno dimostrato che il design ha ridotto il tempo di crescita, ha aumentato la durata della vita, standardizzata le risposte componente e creato un microambiente protetto per incapsulare l'organismo. Inoltre, il dispositivo fornisce mezzo fattibile per integrare l'organismo come un componente di uno schema elettrico.
Il metodo proposto consente di attenuare una serie di questioni legate alla sfruttando il p. polycephalum memristors all'interno di impianti elettrici. Esistono, tuttavia, limiti che richiedono un'ulteriore ricerca e sviluppo. In primo luogo, condensazione può raccogliere sulla superficie interna del tubo di collegamento se i recipienti sono sottoposti ad un rapido cambiamento di temperatura o se viene applicata una tensione elevata per lunghi periodi. Quest'ultimo è dovuto la resistenza dell'organismo alta causando energia elettrica per essere trasferito in calore. Se significativa, la condensa può creare un percorso di resistente basso tra i due elettrodi alle estremità del tubo di raccordo. Questa limitazione può essere gestita efficacemente assicurando che la memristors non siano sovraccaricati. In secondo luogo, la resistenza complessiva di memristors prodotta utilizzando il metodo proposto può variare da componente a componente. Tale fenomeno può essere un risultato dell'approccio non limitando il diametro esterno del tubo protoplasmatico. Di conseguenza, gli utenti potrebbero dover incorporare un processo di calibrazione nella loro applicazione della memristors.
Grazie a questa metodologia, possiamo ora cominciare a studiare i processi biologici che provocano le osservazioni memristive nel p. polycephalum. È probabile che tali processi hanno parametri dinamici che potremmo essere in grado di sfruttare per aumentare l'utilizzo dell'elemento. Abbiamo iniziato in esecuzione alcuni esperimenti preliminari in cui sono alterate concentrazioni di ioni extracellulari a rivedere se canali ionici voltaggio-dipendenti svolgono un ruolo nella memristance.
I recipienti presentati sono stati progettati esclusivamente per il p. polycephalum memristors di esecuzione. Questi dispositivi sono probabili, tuttavia, avere usi di là di quella di implementazione di un singolo componente. Ad esempio, in riferimenti12,18, il tubo protoplasmica è stato studiato come un filo biologico autoassemblanti e ripristino automatico. In entrambe queste indagini, i ricercatori hanno espresso che era necessario ulteriore lavoro per stabilire metodi di coltivazione il tubo protoplasmica secondo uno schema. I recipienti ha presentato in questa carta forniscono un metodo di delineare la produzione del tubo tra due, o potenzialmente più punti. La figura 7 Mostra due fotografie che illustrano che i recipienti possono essere utilizzati per crescere sani tubi alle lunghezze più di 100 mm. In riferimento18, è stata studiata la funzione di trasferimento del tubo protoplasmatica. Risultati da questa indagine hanno indicato che l'agar richiesto per coltivare i tubi può causare un problema se l'organismo è stato quello di essere integrato in un impianto elettrico. Ciò è dovuto la capacità del substrato. I recipienti presentati qui ancora richiedono agar in modo da mantenere l'umidità alta. Tuttavia, con piccole modifiche al design di presa, è possibile creare un tubo staccabile. Questo set up può permettere per il tubo essere disconnessi dalle camere una volta che la crescita è completa e ritagliato in un impianto elettrico. Inoltre, una volta che la salute del tubo inizia a deteriorarsi, potrebbe essere ricollegato al nuovi alloggiamenti per cibo e tregua, finché ha riparato e può essere utilizzato nuovamente. Figura 8 Mostra una foto di tubi lunghi che sono stato disconnesso dalle camere. La ricerca futura è necessaria per studiare le proprietà elettriche del tubo protoplasmica senza l'agar e quando coltivate alle lunghezze usando il metodo proposto.

I computer odierni sono costruiti utilizzando i tre elementi fondamentali circuito passivo due terminali: il condensatore, la resistenza e l'induttore. Sono in grado di dissipare o immagazzinare energia, generando non solo elementi passivi. Questi elementi sono stati stabiliti in 18th e 19° secolo e sono collegati attraverso le equazioni di Maxwell. Ciascuno di questi componenti di tre circuito in termini di loro relazione tra due variabili di quattro circuito definiamo vale a dire, corrente (I), tensione (V), carica (Q) e flusso-sollevatore (φ). La carica è integrale nel tempo della corrente e legge di Faraday definisce la tensione come integrale nel tempo del flusso. Così, un condensatore è definito da una relazione tra tensione e carica, un resistore è definito da una relazione tra tensione e corrente, e l'induttore è definito da un rapporto tra flusso e corrente. Per oltre un secolo, questi elementi sono stati una pietra miliare dell'elettronica. Tuttavia, esse rappresentano soltanto tre delle possibili coppie di quattro relazione tra le variabili di circuito, lasciando flusso-sollevatore e carica scollegato. Nel 1971, Leon Chua ha pubblicato una carta1 dove Egli postulò che c'era un quarto elemento manca che collegava le due variabili rimanenti, che chiamò il memristor. Il memristor può essere descritto come un resistore che ricorda la sua storia, quindi la contrazione 'resistore di memoria'. Questo funzioni di elemento, modificando la sua resistenza in funzione dell'entità della tensione applicata in precedenza e la sua durata. Inoltre, il memristor trattiene l'ultimo stato di resistenza una volta che la tensione non è più applicata. A differenza del condensatore, resistore e induttore, comportamento di memristor è non lineare, che è evidente nel suo profilo-V dove un ciclo di isteresi pizzicato è formato sotto una tensione CA. Questo ciclo prende la forma di una figura di Lissajous contenente due oscillazioni perpendicolari di Stati di alta e bassa resistenza. Prima teoria di memristance formalizzato di Chua, altri ricercatori avevano riferito sugli effetti di resistenza di memoria a determinate frequenze quando sperimentando materiali come i polimeri e ossidi metallici, insieme a sviluppare dispositivi elettrici presso il micrometro scala2. Tuttavia, in molti casi, questi effetti sono stati considerati indesiderabili. Ci sono voluti quasi quarant'anni per la formalizzazione di Chua essere collegato a un dispositivo fisico e per i ricercatori iniziare a sviluppare metodi di sfruttare gli effetti memristive. Un team presso i laboratori di HP è riuscito a fabbricare un dispositivo memristive 20083 che ha acceso di enorme interesse per l'elemento.
Informatici hanno un vivo interesse per il memristor dovuto esso è accreditato come il primo elemento di combinare le capacità di elaborazione e di memoria in una singola unità. Visualizza anche i comportamenti che sono analoghi a determinati processi neurologici come Spike-Timing-Dependent plasticità (STDP)4, per citarne solo uno. Tali comportamenti sono dando vita a prospettive di costruzione di tecnologie di elaborazione del cervello-come che rilasciano la distinzione tra memoria e unità centrale di elaborazione (o CPU)5. In contrasto con gli approcci popolari per sviluppare memristors (utilizzando TiO2, ad esempio), la nostra ambizione è di sviluppare un organico bio-memristor. Inoltre, siamo interessati a come questo componente può fornire i mezzi di esplorazione paradigmi oltre gli approcci convenzionali per dispositivi informatici ingegneria; ad esempio, applicazioni creative nel campo della Computer Music6.
Memristance è un effetto che i ricercatori hanno recentemente scoperto in tutta una gamma di sistemi biologici. Ad esempio, la proprietà memristive sono stati osservati in aloe vera piante7 e pelle umana8, per citare ma due. Queste scoperte indicano che è possibile implementare dispositivi di elaborazione e memoria su substrati biologici. Sfruttando sistemi organici all'interno di tecnologia potrebbe consentire noi per esplorare concetti eccitante come l'auto-assemblaggio, ripara di auto, a basso impatto ambientale e auto-alimentazione. Prima che possiamo indagare queste opportunità, tuttavia, parecchie sfide devono essere affrontate. Molti dei sistemi biologici che hanno proprietà memristive hanno notevoli vincoli che limitano la loro sopravvivenza come componente elettronico effettivo. Ad esempio, una foglia di aloe vera7 ha bisogno di luce, ha una durata limitata e sarebbe difficile da integrare in un circuito. Inoltre, parecchi altri in vivo memristive fenomeni, come il sudore umano condotti8, non sono opzioni attualmente fattibile per lo sviluppo di sistemi per l'uso di fuori del laboratorio e nei sistemi elettronici tutti i giorni. Tuttavia, di tutti i fenomeni di memristive, c'è un potenziale candidato: il p. polycephalum.
Il plasmodio di p. polycephalum è un sistema unicellulare amorfo che è stato scoperto per agire come un componente di memristive9,10. Questo organismo è un candidato ideale per la ricerca in elettronica hardware-wetware ibrido per una serie di motivi. In primo luogo, l'organismo è non patogeni, macroscopico e non richiede l'uso di attrezzature specialista, che rende accessibile ai non-biologi e ingegneri il plasmodio. In secondo luogo, la cella è amorfa, costituisce reti di filo-come vene e crescerà sulla maggior parte dei substrati (Figura 1). Queste proprietà consentono la morfologia della cellula essere facilmente delineati per conformi a uno schema elettrico convenzionale. C'è anche una ricerca che dimostra che il plasmodio possa vivere per oltre quattro anni11, e che le sue vene possono agire come autoriparante percorsi conduttivi12. Diversi studi di laboratorio hanno confermato memristive abilità9,10,13 dell'organismo e ora i tempi sono maturi per esplorare il suo potenziale.
L'idea di usare P. memristors polycephalum è relativamente nuovo. Di conseguenza, non ci sono nessun standard stabiliti per la misurazione e osservando le sue proprietà elettriche. Tale mancanza di uniformità nelle procedure sperimentali all'interno dello stesso gruppo di ricerca e tra gruppi può essere il motivo che ci sono incongruenze tra pubblicato risultati9,10. È probabile che tale variazione è più prominente nella movimentazione e le condizioni di crescita di campione. Così, abbiamo bisogno di stabilire metodi per la produzione e collaudo il p. polycephalum memristors dove i fattori che potrebbero causare errori sono meglio controllato e monitorato.  Inoltre, abbiamo bisogno di creare metodi di implementazione il p. polycephalum memristors che consentono stabile e facile integrazione nel sistema elettrico.
Il metodo presentato in questa carta fornisce una piattaforma per l'esplorazione delle applicazioni pratiche di p. polycephalum memristors fornendo mezzi di incorporare l'organismo come un componente in un disegno schematico elettrico. È probabile che queste tecniche si rivolge agli ingegneri che desiderano per esplorare usi reali dei sistemi hardware-wetware ibridi. Inoltre, è accessibile ai non esperti (ad esempio, gli appassionati di prototipazione elettronica open source) che può essere interessate a sperimentare con aspetti dell'informatica non convenzionale ma hanno trovato difficoltà a trovare i prototipi di adattarsi alle loro esigenze. Alcune applicazioni potenziali possono includere modelli probabilistici sfruttando la memristors chiodare il comportamento, lo sviluppo di approcci per eseguire l stateful di esecuzioneoperazioni Logic e modellazione processi neurologici per l'archiviazione di informazioni e elaborazione.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Conductive PLA filament 2.85mm</td>
			<td>Functionalize</td>
			<td>FE_1LB_2.85MM</td>
			<td>Conductive 3D Printing Filament</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HIPS Filament 3mm 1KG (black)</td>
			<td>NuNus</td>
			<td>104856</td>
			<td>3D printing filament</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cleaning Filament, 3mm, 0.1 kg, Natural</td>
			<td>3D Prima</td>
			<td>3DPCLEAN300</td>
			<td>3D cleaning filament</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lulzbot Taz 5</td>
			<td>Lulzbot</td>
			<td>TAZ 5</td>
			<td>3D printer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Agar powder</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>0504</td>
			<td>Non-nutrient microbiological Agar powder</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>4mm ID x 6mm OD Clear PVC Tubing Pipe Hose 5 Metres</td>
			<td>Amazon</td>
			<td>B008NC4JUO</td>
			<td>Roll of PVC tubing</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Physarum polycephalum Plasmodium, Living, Plate</td>
			<td>Carolina Biological Supply Company</td>
			<td>156193</td>
			<td>Plasmodium culture.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Oat Flakes</td>
			<td>Carolina Biological Supply Company</td>
			<td></td>
			<td>Oak flakes to feed the Plasmoidum</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cura</td>
			<td>Lulzbot</td>
			<td>Cura LulzBot Edition</td>
			<td>https://www.lulzbot.com/cura</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>230 Programmable Voltage Source</td>
			<td>Keithley Instruments</td>
			<td></td>
			<td>Voltage source instrument.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>617 Programmable Electrometer</td>
			<td>Keithley Instruments</td>
			<td></td>
			<td>Electrometer to measure low currents.</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a method for growing bio-memristors from slime mold

La nostra ricerca è rivolta a ottenere una migliore comprensione delle proprietà elettroniche di organismi al fine di progettare nuovi sistemi bioelettronici e architetture di calcolo basati sulla biologia. Questo specifico documento si concentra su sfruttando la muffa di melma unicellulare Physarum polycephalum sviluppo bio-memristors (o biologica memristors) e dispositivi di bio-informatica. Il memristor è un resistore che possiede memoria. È il 4 ° circuito passivo fondamentale elemento (le altre tre sono il resistore, il condensatore e l'induttore), che sta spianando la strada per la progettazione di nuovi tipi di sistemi informatici; ad esempio, i computer che potrebbe abbandonare la distinzione tra il deposito e un'unità centrale di elaborazione. Quando applicato con una tensione alternata, la corrente vs tensione caratteristica di un memristor è un ciclo di isteresi pizzicato. È stato indicato che il p. polycephalum produce cicli di isteresi pizzicato sotto tensione in corrente alternata e visualizza comportamento adattivo che è paragonabile con il funzionamento di un memristor. Questa carta presenta il metodo che abbiamo sviluppato per l'implementazione di bio-memristors con il p. polycephalum e introduce lo sviluppo di un recipiente alla cultura dell'organismo, che facilita la distribuzione come un componente del circuito elettronico. Il nostro metodo ha dimostrato di ridurre i tempi di crescita, aumentare la durata della vita del componente e standardizzare le osservazioni elettriche.

Per produrre risultati rappresentativi, abbiamo istituito 5 campioni usando il metodo esatto descritto sopra. Per un controllo, 5 campioni sono stati anche organizzati utilizzando il metodo descritto nei primi il p. polycephalum memristor indagini9,10. Qui, abbiamo posizionato due elettrodi distanziati ad una distanza di ~ 10 mm all'interno di piastre di Petri da 60 mm. Ogni elettrodo è costituito da un cerchio (~ 20 mm di diametro) di filo di rame stagnato (16 corrisponde a 0,2 mm) riempita di un 2% non-sostanza nutriente deionizzata agar (~ 2 mL). Tutti i campioni sono stati controllati tramite immagini time-lapse di rivedere il tempo di crescita. Qui, i campioni di 5 recipiente collegato i due elettrodi all'interno di 10 h di inoculazione. Il più veloce di questi si è sviluppato in meno di 2 h, e la più lunga era h 10, con il tempo medio di crescita medio attraverso tutti i 5 campioni di 7 h 24 min. Quattro dei campioni di controllo prodotto un collegamento tubo protoplasmatico e uno propagato fuori l'elettrodo di inoculazione ma asciugata prima ha fatto il collegamento desiderato. Il più veloce dei campioni di controllo effettuata la connessione all'interno di 19 h mentre il più lento ha preso 36 h, con un tempo medio di crescita attraverso campioni di controllo di 26 h 15 min. Questi dati mostrano una diminuzione significativa nel tempo di crescita per memristors coltivati con il metodo proposto.
Il profilo dei-V di un memristor è la sua caratteristica più distintiva. Come tale, abbiamo effettuato misure I-V sui campioni per produrre risultati rappresentativi per questa carta. Qui, misure di corrente istantanee sono state fatte in ogni punto di una sinusoide di tensione 160-passo. Ogni passaggio di tensione aveva un tempo di sosta statica di 2 s. misure elettriche sono stati realizzati utilizzando una sorgente di tensione programmabile 230 e un elettrometro programmabile 617. Questi dispositivi sono stati selezionati in quanto sono in grado di sourcing tensione e presa misure a risoluzioni elevate. Gli esperimenti sono stati condotti a temperatura ambiente in una stanza non illuminata.
Figura 6 Mostra curve tipiche V prodotte dalle prove il p. polycephalum memristors. Figura 6C e 6D Visualizza Piazzole con le misurazioni rappresentative da componenti implementati nei piatti Petri. Utilizzando questo metodo i risultati mostrano che, anche se le curve misurate sullo stesso campione sono morfologicamente simili, isteresi variano fortemente da campione a campione. Tale variazione include la posizione di punti di rischio, la grandezza dei lobi sia positivi che negativi e la simmetria tra misurazioni nei domini tensione positiva e negativa. Così, curve I-V misurate su memristors utilizzando il metodo di Petri non sono l'impronta di un memristor 'ideale', perché pizzico punti non sono a zero di tensione e corrente. Figura 6a e 6b Visualizza grafici con misurazioni rappresentative da memristors cresciuta nei recipienti. Le posizioni dei punti di pizzico e lobo dimensioni di questi cicli di isteresi sono relativamente costanti sia in curve curve discreti campione testate sotto tensione diverse gamme e passaggi di tempo di campione a campione. Di conseguenza, curve I-V presa erano più che ricorda dell'impronta di un memristor 'ideale', dove i punti di rischio erano sempre singolare e quasi costantemente a zero tensione e corrente. Tuttavia, anche se l'isteresi, la morfologia simile campione per campione, c'era variazione di resistenza complessiva tra i campioni. .
Dopo le misurazioni iniziali V sono state completate, le prove sono state effettuate su ogni campione una volta al giorno fino a quando non hanno non presentato nessun curve di memristive. Dei campioni di 4 controllo, 2 prosciugato entro 2 giorni di test iniziale, mentre i restanti 2 ha continuato a registrare curve pizzicate per altri 2 giorni. I campioni di recipiente mantenuto loro memristance per almeno 7 giorni, con 3 campioni superiore a quella. Nel corso del tempo, ciascuna delle provette protoplasmica dell'esempio recipiente è diventato più spessa e c'era una diminuzione della resistenza complessiva, con alcuni campioni di misura nell'A x 10-04 gamma per 10 V corre contro A x 10-05 nei loro test precedenti.
Si rinvia all'articolo di Braund14 per risultati sui test approfonditi del recipiente presentato.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56076/56076fig1.jpg"> 
Figura 1: Una fotografia di una cultura 2 giorno-vecchio di plasmodium di p. polycephalum. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56076/56076fig1large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56076/56076fig2.jpg"> 
Figura 2: Uno screenshot del file STL recipiente dopo averli caricati nel software per affettare. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56076/56076fig2large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56076/56076fig3.jpg"> 
Figura 3: uno screenshot del file STL elettrodo dopo averli caricati nel software per affettare. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56076/56076fig3large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56076/56076fig4.jpg"> 
Figura 4: Uno screenshot della configurazione delle impostazioni per la stampa del modello STL elettrodo.
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56076/56076fig5.jpg"> 
Figura 5: Due fotografie che ritraggono il p. polycephalum memristors implementato in una capsula Petri (a sinistra) e utilizzando il metodo presentato in questa carta (a destra). <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56076/56076fig5large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56076/56076fig6.jpg"> 
Figura 6: Quattro grafici-V che sono state prodotte da due memristors cresciuta nei recipienti (a, b) e due implementato in capsule di Petri (c, d). <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56076/56076fig6large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56076/56076fig7.jpg"> 
Figura 7: Fotografie che mostrano il recipiente utilizzato per crescere tubi alle varie lunghezze.
<img alt="Figure 8" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56076/56076fig8.jpg"> / > Figura 8: una fotografia che mostra protoplasmica tubi disconnesse dalle camere a.

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A Method for Growing Bio-memristors from Slime Mold

Un metodo per la coltivazione Bio-memristors da muffa di melma

Questo documento introduce un metodo migliore per la coltivazione bio-memristors fuori il plasmodio di Physarum polycephalum. Tale metodo ha dimostrato di ridurre i tempi di crescita, aumentare la durata della vita del componente, standardizzare le osservazioni elettriche e creare un ambiente protetto che può essere integrato nei circuiti convenzionali.

Our research is aimed at gaining a better understanding of the electronic properties of organisms in order to engineer novel bioelectronic systems and ...

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Research

JoVE Journal

Bioengineering

8.9K Views.  Plymouth University. Questo documento introduce un metodo migliore per la coltivazione bio-memristors fuori il plasmodio di Physarum polycephalum. Tale metodo ha dimostrato di ridurre i tempi di crescita, aumentare la durata della vita del componente, standardizzare le osservazioni elettriche e creare un ambiente protetto che può essere integrato nei circuiti convenzionali.

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A Method for Ovarian Follicle Encapsulation and Culture in a Proteolytically Degradable 3 Dimensional System

The ovarian follicle is the functional unit of the ovary that secretes sex hormones and supports oocyte maturation. In vitro follicle techniques provide a tool to model follicle development in order to investigate basic biology, and are further being developed as a technique to preserve fertility in the clinic1-4. Our in vitro culture system employs hydrogels in order to mimic the native ovarian environment by maintaining the 3D follicular architecture, cell-cell interactions and paracrine signaling that direct follicle development 5. Previously, follicles were successfully cultured in alginate, an inert algae-derived polysaccharide that undergoes gelation with calcium ions6-8. Alginate hydrogels formed at a concentration of 0.25% w/v were the most permissive for follicle culture, and retained the highest developmental competence 9. Alginate hydrogels are not degradable, thus an increase in the follicle diameter results in a compressive force on the follicle that can impact follicle growth10. We subsequently developed a culture system based on a fibrin-alginate interpenetrating network (FA-IPN), in which a mixture of fibrin and alginate are gelled simultaneously. This combination provides a dynamic mechanical environment because both components contribute to matrix rigidity initially; however, proteases secreted by the growing follicle degrade fibrin in the matrix leaving only alginate to provide support. With the IPN, the alginate content can be reduced below 0.25%, which is not possible with alginate alone 5. Thus, as the follicle expands, it will experience a reduced compressive force due to the reduced solids content. Herein, we describe an encapsulation method and an in vitro culture system for ovarian follicles within a FA-IPN. The dynamic mechanical environment mimics the natural ovarian environment in which small follicles reside in a rigid cortex and move to a more permissive medulla as they increase in size11. The degradable component may be particularly critical for clinical translation in order to support the greater than 106-fold increase in volume that human follicles normally undergo in vivo .

A new method for ovarian follicle encapsulation in a 3D fibrin-alginate interpenetrating network is described. This system combines structural support with proteolytic degradation to support the development of immature follicles to produce mature oocytes. This method may be applied to culture cell aggregates to maintain cell-cell contacts without limiting expansion.

Un metodo per l&#39;incapsulamento follicolo ovarico e la cultura in un proteoliticamente degradabile 3 Sistema dimensionale

The ovarian follicle is the functional unit of the ovary that secretes sex hormones and supports oocyte maturation. In vitro  follicle techniques provide ...

Ricerca

Bioingegneria

Constant Pressure-controlled Extrusion Method for the Preparation of Nano-sized Lipid Vesicles

Liposomes are artificially prepared vesicles consisting of natural and synthetic phospholipids that are widely used as a cell membrane mimicking platform to study protein-protein and protein-lipid interactions3, monitor drug delivery4,5, and encapsulation4. Phospholipids naturally create curved lipid bilayers, distinguishing itself from a micelle.6 Liposomes are traditionally classified by size and number of bilayers, i.e. large unilamellar vesicles (LUVs), small unilamellar vesicles (SUVs) and multilamellar vesicles (MLVs)7. In particular, the preparation of homogeneous liposomes of various sizes is important for studying membrane curvature that plays a vital role in cell signaling, endo- and exocytosis, membrane fusion, and protein trafficking8. Several groups analyze how proteins are used to modulate processes that involve membrane curvature and thus prepare liposomes of diameters &lt;100 - 400 nm to study their behavior on cell functions3. Others focus on liposome-drug encapsulation, studying liposomes as vehicles to carry and deliver a drug of interest9. Drug encapsulation can be achieved as reported during liposome formation9. Our extrusion step should not affect the encapsulated drug for two reasons, i.e. (1) drug encapsulation should be achieved prior to this step and (2) liposomes should retain their natural biophysical stability, securely carrying the drug in the aqueous core. These research goals further suggest the need for an optimized method to design stable sub-micron lipid vesicles.
Nonetheless, the current liposome preparation technologies (sonication10, freeze-and-thaw10, sedimentation) do not allow preparation of liposomes with highly curved surface (i.e. diameter &lt;100 nm) with high consistency and efficiency10,5, which limits the biophysical studies of an emerging field of membrane curvature sensing. Herein, we present a robust preparation method for a variety of biologically relevant liposomes.
Manual extrusion using gas-tight syringes and polycarbonate membranes10,5 is a common practice but heterogeneity is often observed when using pore sizes &lt;100 nm due to due to variability of manual pressure applied. We employed a constant pressure-controlled extrusion apparatus to prepare synthetic liposomes whose diameters range between 30 and 400 nm. Dynamic light scattering (DLS)10, electron microscopy11 and nanoparticle tracking analysis (NTA)12 were used to quantify the liposome sizes as described in our protocol, with commercial polystyrene (PS) beads used as a calibration standard. A near linear correlation was observed between the employed pore sizes and the experimentally determined liposomes, indicating high fidelity of our pressure-controlled liposome preparation method. Further, we have shown that this lipid vesicle preparation method is generally applicable, independent of various liposome sizes. Lastly, we have also demonstrated in a time course study that these prepared liposomes were stable for up to 16 hours. A representative nano-sized liposome preparation protocol is demonstrated below.

This protocol describes an extrusion method for preparing lipid vesicles of sub-micron sizes with a high degree of homogeneity. This method uses a pressure-controlled system with controlled nitrogen flow rates for liposome preparation. The lipid preparation1,2, liposome extrusion, and size characterization will be presented herein.

Costante pressione controllata metodo di estrusione per la preparazione del Nano di dimensioni vescicole lipidiche

Liposomes are artificially prepared vesicles consisting of natural and synthetic phospholipids that are widely used as a cell membrane mimicking platform ...

Designing a Bio-responsive Robot from DNA Origami

Nucleic acids are astonishingly versatile. In addition to their natural role as storage medium for biological information1, they can be utilized in parallel computing2,3 , recognize and bind molecular or cellular targets4,5 , catalyze chemical reactions6,7 , and generate calculated responses in a biological system8,9. Importantly, nucleic acids can be programmed to self-assemble into 2D and 3D structures10-12, enabling the integration of all these remarkable features in a single robot linking the sensing of biological cues to a preset response in order to exert a desired effect.
Creating shapes from nucleic acids was first proposed by Seeman13, and several variations on this theme have since been realized using various techniques11,12,14,15 . However, the most significant is perhaps the one proposed by Rothemund, termed scaffolded DNA origami16. In this technique, the folding of a long (&gt;7,000 bases) single-stranded DNA 'scaffold' is directed to a desired shape by hundreds of short complementary strands termed 'staples'. Folding is carried out by temperature annealing ramp. This technique was successfully demonstrated in the creation of a diverse array of 2D shapes with remarkable precision and robustness. DNA origami was later extended to 3D as well17,18 .
 
The current paper will focus on the caDNAno 2.0 software19 developed by Douglas and colleagues. caDNAno is a robust, user-friendly CAD tool enabling the design of 2D and 3D DNA origami shapes with versatile features. The design process relies on a systematic and accurate abstraction scheme for DNA structures, making it relatively straightforward and efficient.
In this paper we demonstrate the design of a DNA origami nanorobot that has been recently described20. This robot is 'robotic' in the sense that it links sensing to actuation, in order to perform a task. We explain how various sensing schemes can be integrated into the structure, and how this can be relayed to a desired effect. Finally we use Cando21 to simulate the mechanical properties of the designed shape. The concept we discuss can be adapted to multiple tasks and settings.

DNA origami is a powerful method for fabricating precise nanoscale objects by programming the self-assembly of DNA molecules. Here, we describe how DNA origami can be utilized to design a robotic robot capable of sensing biological cues and responding by shape shifting, subsequently relayed to a desired effect.

Progettazione di un robot bio-sensibile da DNA Origami

Nucleic acids are astonishingly versatile. In addition to their natural role as storage medium for biological information1, they can be utilized in ...

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

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

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

Un metodo migliore per la preparazione di tipo I collagene della pelle

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

A Novel Method for Localizing Reporter Fluorescent Beads Near the Cell Culture Surface for Traction Force Microscopy

PA gels have long been used as a platform to study cell traction forces due to ease of fabrication and the ability to tune their elastic properties. When the substrate is coated with an extracellular matrix protein, cells adhere to the gel and apply forces, causing the gel to deform. The deformation depends on the cell traction and the elastic properties of the gel. If the deformation field of the surface is known, surface traction can be calculated using elasticity theory. Gel deformation is commonly measured by embedding fluorescent marker beads uniformly into the gel. The probes displace as the gel deforms. The probes near the surface of the gel are tracked. The displacements reported by these probes are considered as surface displacements. Their depths from the surface are ignored. This assumption introduces error in traction force evaluations. For precise measurement of cell forces, it is critical for the location of the beads to be known. We have developed a technique that utilizes simple chemistry to confine fluorescent marker beads, 0.1 and 1 &#181;m in diameter, in PA gels, within 1.6 &#956;m of the surface. We coat a coverslip with poly-D-lysine (PDL) and fluorescent beads. PA gel solution is then sandwiched between the coverslip and an adherent surface. The fluorescent beads transfer to the gel solution during curing. After polymerization, the PA gel contains fluorescent beads on a plane close to the gel surface.

Traditional techniques for fabricating polyacrylamide (PA) gels containing fluorescent probes involve sandwiching a gel between an adherent surface and a glass slide. Here, we show that coating this slide with poly-D-lysine (PDL) and fluorescent probes localizes the probes to within 1.6 &#181;m from the gel surface.

Un nuovo metodo per la localizzazione Reporter perline fluorescenti vicino alla superficie coltura cellulare per la trazione microscopia a forza

PA gels have long been used as a platform to study cell traction forces due to ease of fabrication and the ability to tune their elastic properties. When ...

Biomembrane Fabrication by the Solvent-assisted Lipid Bilayer (SALB) Method

In order to mimic cell membranes, the supported lipid bilayer (SLB) is an attractive platform which enables in vitro investigation of membrane-related processes while conferring biocompatibility and biofunctionality to solid substrates. The spontaneous adsorption and rupture of phospholipid vesicles is the most commonly used method to form SLBs. However, under physiological conditions, vesicle fusion (VF) is limited to only a subset of lipid compositions and solid supports. Here, we describe a one-step general procedure called the solvent-assisted lipid bilayer (SALB) formation method in order to form SLBs which does not require vesicles. The SALB method involves the deposition of lipid molecules onto a solid surface in the presence of water-miscible organic solvents (e.g., isopropanol) and subsequent solvent-exchange with aqueous buffer solution in order to trigger SLB formation. The continuous solvent exchange step enables application of the method in a flow-through configuration suitable for monitoring bilayer formation and subsequent alterations using a wide range of surface-sensitive biosensors. The SALB method can be used to fabricate SLBs on a wide range of hydrophilic solid surfaces, including those which are intractable to vesicle fusion. In addition, it enables fabrication of SLBs composed of lipid compositions which cannot be prepared using the vesicle fusion method. Herein, we compare results obtained with the SALB and conventional vesicle fusion methods on two illustrative hydrophilic surfaces, silicon dioxide and gold. To optimize the experimental conditions for preparation of high quality bilayers prepared via the SALB method, the effect of various parameters, including the type of organic solvent in the deposition step, the rate of solvent exchange, and the lipid concentration is discussed along with troubleshooting tips. Formation of supported membranes containing high fractions of cholesterol is also demonstrated with the SALB method, highlighting the technical capabilities of the SALB technique for a wide range of membrane configurations.

Biomembrane Fabrication by the Solvent-assisted Lipid Bilayer SALB Method

We present an experimental protocol to form a supported lipid bilayer on solid substrates without using lipid vesicles. We demonstrate a one-step method to form a lipid bilayer on silicon dioxide and gold as well as supported membranes with cholesterol-enriched domain for various biological applications.

Biomembrane Fabrication dal solvente assistita doppio strato lipidico (SALB) Metodo

In order to mimic cell membranes, the supported lipid bilayer (SLB) is an attractive platform which enables in vitro investigation of membrane-related ...

A Rapid and Quantitative Fluorimetric Method for Protein-Targeting Small Molecule Drug Screening

We demonstrate a new drug screening method for determining the binding affinity of small drug molecules to a target protein by forming fluorescent gold nanoclusters (Au NCs) within the drug-loaded protein, based on the differential fluorescence signal emitted by the Au NCs. Albumin proteins such as human serum albumin (HSA) and bovine serum albumin (BSA) are selected as the model proteins. Four small molecular drugs (e.g., ibuprofen, warfarin, phenytoin, and sulfanilamide) of different binding affinities to the albumin proteins are tested. It was found that the formation rate of fluorescent Au NCs inside the drug loaded albumin protein under denaturing conditions (i.e., 60 &#176;C or in the presence of urea) is slower than that formed in the pristine protein (without drugs). Moreover, the fluorescent intensity of the as-formed NCs is found to be inversely correlated to the binding affinities of these drugs to the albumin proteins. Particularly, the higher the drug-protein binding affinity, the slower the rate of Au NCs formation, and thus a lower fluorescence intensity of the resultant Au NCs is observed. The fluorescence intensity of the resultant Au NCs therefore provides a simple measure of the relative binding strength of different drugs tested. This method is also extendable to measure the specific drug-protein binding constant (KD) by simply varying the drug content preloaded in the protein at a fixed protein concentration. The measured results match well with the values obtained using other prestige but more complicated methods.

A protocol for small molecular drug screening based on in-situ synthesis of ultrasmall fluorescent gold nanoclusters (Au NCs) using drug-loaded protein as template is presented. This method is simple to determine the binding affinity of drugs to a target protein by a visible fluorescent signal emitted from the protein-templated Au NCs.

Una rapida e quantitativa metodo fluorimetrico per lo screening di stupefacenti piccole molecole di proteine ​​Targeting

We demonstrate a new drug screening method for determining the binding affinity of small drug molecules to a target protein by forming fluorescent gold ...

Tunable Hydrogels from Pulmonary Extracellular Matrix for 3D Cell Culture

Here we present a method for establishing multiple component cell culture hydrogels for in vitro lung cell culture. Beginning with healthy en bloc lung tissue from porcine, rat, or mouse, the tissue is perfused and submerged in subsequent chemical detergents to remove the cellular debris. Histological comparison of the tissue before and after processing confirms removal of over 95% of double stranded DNA and alpha galactosidase staining suggests the majority of cellular debris is removed. After decellularization, the tissue is lyophilized and then cryomilled into a powder. The matrix powder is digested for 48 hr in an acidic pepsin digestion solution and then neutralized to form the pregel solution. Gelation of the pregel solution can be induced by incubation at 37 &#176;C and can be used immediately following neutralization or stored at 4 &#176;C for up to two weeks. Coatings can be formed using the pregel solution on a non-treated plate for cell attachment. Cells can be suspended in the pregel prior to self-assembly to achieve a 3D culture, plated on the surface of a formed gel from which the cells can migrate through the scaffold, or plated on the coatings. Alterations to the strategy presented can impact gelation temperature, strength, or protein fragment sizes. Beyond hydrogel formation, the hydrogel stiffness may be increased using genipin.

This is a method to create a 3-dimensional cell culture scaffold from pulmonary extracellular matrix. Intact lung is processed into hydrogels that can support the growth of cells in three-dimensions.

Sintonizzabile idrogel da polmonare matrice extracellulare per colture cellulari 3D

Here we present a method for establishing multiple component cell culture hydrogels for in vitro lung cell culture. Beginning with healthy en bloc lung ...

A Net Mold-based Method of Scaffold-free Three-Dimensional Cardiac Tissue Creation

This protocol describes a novel and easy net mold-based method to create three-dimensional (3-D) cardiac tissues without additional scaffold material. Human-induced pluripotent stem-cell-derived cardiomyocytes (iPSC-CMs), human cardiac fibroblasts (HCFs), and human umbilical vein endothelial cells (HUVECs) are isolated and used to generate a cell suspension with 70% iPSC-CMs, 15% HCFs, and 15% HUVECs. They are co-cultured in an ultra-low attachment "hanging drop" system, which contains micropores for condensing hundreds of spheroids at one time. The cells aggregate and spontaneously form beating spheroids after 3 days of co-culture. The spheroids are harvested, seeded into a novel mold cavity, and cultured on a shaker in the incubator. The spheroids become a mature functional tissue approximately 7 days after seeding. The resultant multilayered tissues consist of fused spheroids with satisfactory structural integrity and synchronous beating behavior. This new method has promising potential as a reproducible and cost-effective method to create engineered tissues for the treatment of heart failure in the future.

This protocol describes a net mold-based method to create three-dimensional scaffold-free cardiac tissues with satisfactory structural integrity and synchronous beating behavior.

Un metodo basato su stampo netto della creazione senza impalcatura tridimensionale del tessuto cardiaco

This protocol describes a novel and easy net mold-based method to create three-dimensional (3-D) cardiac tissues without additional scaffold material. ...

Cell-free Protein Expression Using the Rapidly Growing Bacterium Vibrio natriegens

The marine bacterium Vibrio natriegens has garnered considerable attention as an emerging microbial host for biotechnology due to its fast growth rate. A general protocol is described for the preparation of V. natriegens crude cell extracts using common laboratory equipment. This high yielding protocol has been specifically optimized for user accessibility and reduced cost. Cell-free protein synthesis (CFPS) can be carried out in small scale 10 &#956;L batch reactions in either a 96- or 384-well format and reproducibly yields concentrations of &#62; 260 &#956;g/mL super folder GFP (sfGFP) within 3 h. Overall, crude cell extract preparation and CFPS can be achieved in 1&#8722;2 full days by a single user. This protocol can be easily integrated into existing protein synthesis pipelines to facilitate advances in bio-production and synthetic biology applications.

Cell-free Protein Expression Using the Rapidly Growing Bacterium Vibrio natriegens

Cell-free expression systems are powerful and cost-efficient tools for the high-throughput synthesis and screening of important proteins. Here, we describe the preparation of cell-free protein expression system using Vibrio natriegens for the rapid protein production using plasmid DNA, linear DNA, and mRNA template.

Senza cellula proteina espressione utilizzando la rapida crescita batterio Vibrio natriegens

The marine bacterium Vibrio natriegens has garnered considerable attention as an emerging microbial host for biotechnology due to its fast growth rate. A ...