銀の鯉、眼圧軟化モリクスにおけるギル・レイカー粘液のマクロ・レオロジー特性

要約

このプロトコルは、銀の鯉のギルレーカー(の)上に存在する粘液のレガロジー特性を実行する方法を提示します。粘度、保存および損失モジュライを測定して得られるGR粘液の粘弾性特性は、見かけの収量応力について評価され、GRにおけるフィルタ供給機構を理解する。

要約

銀の鯉 、眼圧動性モリトリクスは、その非常に効率的なフィルター供給機構のために、ミシシッピ川の上流域の自然の水路がはびこる侵襲的なプランクチボラスフィルターフィーダー魚です。ギルレーカー(DR)と呼ばれる特徴的な器官は、多くのそのようなフィルターフィーダーに見られる、数ミクロンの大きさの植物プランクトンのような食品粒子の効率的なろ過を促進する。

GR粘液のレオロジーを調査する動機は、銀の鯉のフィルター供給プロセスを支援する役割を理解したいという私たちの願望に由来します。粘液が豊富な流体は、「厚くて粘着性のある」状態で、食品微粒子の付着を促進し得る。GR膜を通る浸透および輸送は、様々なせん断歪速度を誘発する外部せん断力の作用によって促進される。したがって、粘液の手引きは、魚を供給するフィルターのプール内の銀の鯉の驚異的な競争の性質に重要な手がかりを提供することができます。これに基づいて、GR粘液は、食品粒子に接着機能を提供し、フィルター供給プロセスを支援する輸送手段として作用し得ることを示唆した。

プロトコルの主な目的は、粘液の降伏応力を決定することです, 不可逆塑性変形が構造化された粘弾性材料を介して最初に観察される流れを開始するために必要な最小せん断応力に起因します.従って、GR粘液のレオロジー特性、すなわち、粘度、貯蔵、および損失モジュライは、回転レオメータを用いてその非ニュートン、剪断薄膜性について調べた。

ここで提示されたプロトコルは、ミズーリ川のハートクリークの場所で釣られた銀鯉のギルレーカーから抽出された粘液のレオロジー特性を分析するために使用されます。このプロトコルは、構造粘弾性材料と想定される粘液のレオロジー試験および物質的特性化のための効果的な戦略を開発することを目的としています。

概要

銀の鯉、眼圧性モリトリックスは、プランクチボラスフィルターフィーダーであり、米国のいくつかの自然水路に浸透している侵略的な種です。この種は、最初は藻類の花^1、2、3を制御するために、ミシシッピ川の上流域で導入されました。銀の鯉は非常に有効なフィーダーである。通常、その消耗品の粒子サイズは4〜20μmから約80μm3、4、5の大きな動物プランクトンまで及^ぶ。この種は他の在来魚と競合しており、利用可能な資源^1、2、6を制限することで、ネイティブの水路に甚大な被害を与える可能性があります。したがって、銀の鯉や大きな頭の鯉などの魚を餌にするフィルターは、五大湖^{1、2、6、7、8}に大きな脅威を与^えます。

魚の餌付けフィルターは、その表面に存在する粘液の薄い層を持つギルレーカー(RS)と呼ばれる特別な器官を持っています。これらの器官は入ってくる液体からの小さい粒子のろ過および凝集の効率を改善する。本明細書に提示されるプロトコルの目標は、銀の鯉の中のギルレーカーの内面から取得した非ニュートン、剪断間薄化材料特性および降伏応力を特徴付ける。GR粘液の降伏応力の値は、回転式の表現力計を用いて確認され、この研究で注目されている。測定された降伏応力は、「見かけの降伏応力」とも呼ばれ、定常せん断速度や動的振動歪型^{タイプ9、10}などの試験方法に依存します。せん断間化の「降伏応力流体」は、重要な加重応力^9,11において固体状から液体様の挙動への移行を受ける。見かけの降伏応力は、流れを開始するために必要な最小せん断応力、または粘液がゲル状の材料から流体状の材料に移行するときに、不可逆的な塑性変形が最初に観察される最小せん断応力です。この挙動は、構造化粘弾性材料で観察することができます。GR粘液のゲル状から流体状の挙動への移行には、食品微粒子を収集する接着的役割と、粒子状の送達および濾過プロセスを支援する輸送車両の役割の2つの機能が必要です。粘液の拡張機能は、疾患耐性および呼吸における拡散障壁の作成、栄養因子の制御放出、毒性成分および排泄の制御放出、摂食および入れ子のための代謝経路の作成、捕食者保護の支援、および移動および推進効率^12、13、14を改善する境界層改変を生み出すことである。

単純な流体とは異なり、粘液のような複雑な流体は、流れの条件によって異なる特性を持ち、バルクスケールの物理的挙動を定義するために追加の測定パラメータを必要とします。GR粘液の粘度と降伏応力を監視するために、回転レオメーターを使用してレオロジー測定を行います。回転式の回転計は、流体サンプルに接触する回転ディスクを使用して、安定したまたは振動性のせん断応力または歪みを適用し、その応答を測定します。この装置と技術を使用する背後にある根拠は、この測定器は、密度だけでは定義できない銀の鯉のGR粘液の材料特性を記述するための一連の測定値を提供することができるということです。

粘液は粘弾性材料であり、強制変形に対する機械的反応は、純粋な固体(フックの弾性法則によって支配される)と純粋な液体(ニュートンの粘性法則によって支配される)の間にある^15,16である。粘液内に含まれる複雑な高分子ネットワークは、外力や変形に応じて伸縮し、方向を変えることができます。回転式の回転計は、図 1と図 2に示すように、円錐形状とペルチェプレートで構成されます (計測仕様については表1を参照)。本研究の目的は、GR粘液のレオロジー特性を決定するプロトコルを開発することであった。粘度計よりも回転式の回転計の利点は、少量のサンプルを使用して動的測定を行う能力です。この研究におけるGR粘液サンプル容積は約1.4mLであった。一方、粘度計は一定のせん断速度に制限されており、大量のサンプルを必要とします。

粘液のレオロジー特性は、銀の鯉の解剖学内で大きく変化することが期待される。例えば、GR表面に存在する粘液の特性は、エピブランチ器官と異なってもよい。魚の異なる領域における粘液特性の潜在的な変動性を考慮して、獲得したGR粘液サンプルを希釈し、回転リオメーターを用いて3つの濃度の溶液を作成し、試験した。プロトコルを実行した後に報告された粘液の変性に関するデータと結果は、測定技術の有効性を示した。この論文で示す例示的なデータは、銀の鯉の集団全体にわたって一般化されることを意図したものではありません。本明細書に提示されるプロトコルは、他の仮説をテストするために、より大きなサンプルセットにわたる粘液学を調査するために拡張することができる。

本研究の目的は、3つの異なる粘液濃度(400mg/mL、200mg/mLおよび100mg/mL)を有するGR粘液学のレオロジー特性の変動を実証することにある。400mg/mL濃度は、魚グラムから採取した生粘液サンプルを表し、除イオン水(DI)を使用して、生の粘液サンプルを200mg/mLおよび100mg/mL濃度に希釈した。粘液サンプルを希釈することで、濃度の関数としての剪断薄化および明らかな収量応力の評価と、GR粘液が非ニュートン行動に移行する濃度の決定が可能となった。シェーカーは、不均一性によるレオロジーデータの誤差を軽減するために、サンプル内の粘液の大きな塊を分解するために使用されました。

魚を含むほとんどの脊椎動物において、主な粘液形成高分子は、絡み合いや化学的架橋によって水中に膨れ込み、ゲル状物質12、13、17、18、19、20を生成する傾向がある糖タンパク質(ムチン)である。高分子、ゲル形成高分子および高含水率は、粘液¹³における滑りやすさを反映する。高い高い高分子間相互作用はゲル形成をもたらすが、高分子間相互作用または結合の崩壊のレベルが低いと、高粘度流体²¹が得られる。

魚を供給するフィルターにおける食品微粒子濾過のプロセスは、接着性およびタック²²の可能性を決定する凝集および粘度などのGR粘液関連の特性によって助けられている。粘液ベースの接着の強さは、特定の分子間、静電または疎水性相互作用²³に依存する。サンダーソンら²⁴ は、粘液ベースの接着の証拠を発見したブラックフィッシュで懸濁液試験を行った。彼らは、粘膜表面を有する浮遊食品微粒子の接着が続いて、それに作用する指向水流によって粘液と結合した粒子の凝集塊の輸送が続くと述^べた。水流から発生するせん断ひずみ速度にさらされた粘液は、食物粒子を消化器官に送り込むのを促進する。内視鏡的手法は、ろ過粒子²⁴を観察するために用いた。

GR粘液のレオロジー検査におけるせん断速度と実用的限界の範囲に関する文献は乏しい。そこで、胃、鼻、子宮頸管および肺粘液、サケの皮膚粘液、ハグフィッシュスライム、および骨関節表面潤滑剤に関するレオロジー研究から指導を求め、その後、レオロジー特性と非ニュートン属性を11、12、25、26、27、28、29、30、31に求めた。最近では、魚の皮膚粘液が移動や推進効率に及ぼす影響を、一定のせん断速度粘度測定を用いて検討されている。シーブリーム、シーバスおよびミーグレに関する皮膚粘液の分析研究(希釈または均質化なし)は、典型的には低い剪断速度¹⁴で非ニュートンの挙動を示した。 別の関連研究では、セネガルソールの側側および腹側からの生の皮膚粘液サンプルは、非ニュートン的な挙動を示すことが判明し^、32と考えられるすべてのせん断速度で腹側粘液のより高い粘度を示した。ヒドロゲル足場の発達に関する他のレオロジープロトコルおよび一定の剪断速度粘度計を用いた高濃度懸濁液についても文献^33,34に報告されている。

本研究では、GR粘液特性を、複雑な生体流体²⁵に対する流動学実験で広く使用されている歪速度制御、回転式流動計を用いて調べた。ニュートン流体の場合、見かけの粘度は一定のままで、せん断速度に依存しない、せん断応力はせん断応力率で線形に変化する(図3A、B)。非ニュートン流体(剪断間薄化流体など)の粘度は、せん断速度依存または変形履歴依存である(図3A、B)。損失係数(G")は、材料が流れる傾向に抵抗する程度を表し、流体粘度を表す(図4)。貯蔵弾性率(G')は、応力によって引き起こされた変形に続いて元の形状を回復する材料の傾向を表し、弾性に相当する(図4)。位相角度(δ)または損失接線値は、G"/G'の逆正接から計算されます。これは、エネルギー損失と貯蔵のバランスを表し、粘弾性材料(δ =フック固体の場合は0°、粘性液体の場合はδ=90°、粘弾性固体の場合はδ <45°、粘弾性液体の場合は45°をδ >)を特徴付けるための一般的なパラメータでもあります(図4)^25。構造化流体における見かけの降伏応力_{(σ y)}は、定常状態スイープおよび動的応力歪スイープ¹⁰からのレオロジーデータで観察できる状態の変化を表す。外部適用応力が見かけの降伏応力よりも小さい場合、材料は弾性的に変形します。応力が見かけの降伏応力(図3Bで「平均応力」としてマーク)を超えると、材料は弾性から塑性変形に移行し、液体状態³⁵で流れ始める。振動応力(または歪み)条件下での粘液サンプルの貯蔵弾性率(G')と損失率(G")を測定すると、ゲル状から粘弾性性の液体状の挙動に物質状態の変化を定量化します。

貯蔵弾性率(G')、損失率(G")および見かけの粘度(η)に関するデータを監視するために実行されるレオメータ試験の種類をここに説明します。ダイナミック振動試験(歪みスイープと周波数スイープ)は、コーンジオメトリの制御された振動の下でG'とG"を監視しました。動的歪みスイープ試験では、固有の材料応答を監視することによって粘液の線形粘弾性領域(LVR)を決定した(図4)。歪みスイープは、一定の振動周波数と温度での降伏動作を決定するために使用されました。動的周波数スイープテストでは、一定の振幅(ひずみまたは応力)と温度での周波数の増加(変形率)に対する材料の応答を監視しました。ひずみは、動的周波数スイープ試験のために線形粘弾性領域(LVR)で維持された。定常せん断率テストでは、コーンジオメトリの安定した回転下での見かけの粘度(η)を監視しました。GR粘液を段階的な応力ステップを行い、見かけの粘度(η、Pa.s)を、せん断速度(ý,1/s)の変化をモニタリングした。

本論文では、GR粘液を、ある線形粘弾性応答範囲を持つ未知の粘弾性の複雑な構造化材料として扱う。魚の粘液は、L.パトリシア・ヘルナンデス教授(ジョージワシントン大学生物科学^{科)によって}ミズーリ川のハートクリークの場所での釣り遠征中に銀の鯉のDRから抽出されました^1,2,36. Silver 鯉の口の中にある一連の GRs を図 5Aに示し、図5Bに概略図を示します。切除された GR を図5Cに示します。 銀色の鯉のGRsからの粘液の抽出は、図5D、図5D、Eの図の一例として提示される。すべてのレオメータ試験は、22±0.002°Cの一定の制御温度で行われ、漁場^1、2、36で記録された温度。 各粘液サンプルを、その測定結果を3回測定し、平均結果を統計的誤差棒と共に提示した。

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プロトコル

1. 様々な濃度の粘液の調製

注:この実験には、3つの粘液濃度(400mg/mL、200mg/mL、100 mg/mL、おおよその体積、1mL、1mL、2 mL)が用意されています。

1. 粘液の質量を計算するには、(M粘_液との)バイアルの平均質量を測定します。mg)粘液なし(M_バイアル;mg)。その後、粘液を含まない粘液でバイアルの質量を差し引く(M_粘液=M_粘液付き - M_バイアル;mg)。
2. 粘液を脱イオン(DI)水で3濃度(400、200、100、mg/mL)に希釈します。
   1. マイクロピペットを用いて粘液に0.6 mL DI水を加えて、粘液の第1濃度400mg/mLを調製する。
      注:抽出された粘液のおよその体積は1.4 mLであったため、400 mg/mL溶液の総容積は~2 mLになります。
   2. 400 mg/mL 粘液バイアルをシェーカーの上に置き、粘液が適切に均質化され、粘液粒子状凝集が軽減されることを確認します。
   3. 第1濃度粘液の半分の体積をマイクロピペットを用いて新しいバイアルに引き込み、新しいバイアルに1mLのDI水を加えることで、粘液の2番目の濃度である200mg/mLを調製します。
   4. 粘液溶液を使用して、第1および第2のバイアルについてステップ1.2.2を繰り返します。
   5. 200 mg/mL溶液の半分の体積(1 mL)をマイクロピペットを使用して新しいバイアルに引き込み、新しいバイアルにDI水を加えることで、粘液の3番目の濃度である100 mg/mLを調製します。
   6. それぞれのバイアルに3つの粘液濃度すべてについて、ステップ1.2.2を繰り返します( 補足図1を参照)。
   7. 粘液バイアルを、リメーターの校正とテストが行われるまで冷蔵庫に保管します。

2. 測定と、センサーによるデータ収集

注:このプロトコルで使用される、測定器制御と、リメーターによるデータ収集に使用されるソフトウェアは、 材料表に記載されています。 このソフトウェアは「ロメーター計制御ソフトウェア」と呼ばれます。

1. ロメータ計を設定し、調整します。
   1. 空気圧の供給を受圧して、空気圧テーブルとリメーターが気泡ゲージを使用して平衡化されていることを確認します。ロメーターシャフトの保護キャップをねじり、ねじを外しながらシャフトを保持します。
   2. レオメーターのメインスイッチをオンにして、リメーターの磁気ベアリングを作動させます。
   3. レオメーター計制御ソフトウェアを搭載した制御コンピュータをオンにし、制御装置ソフトウェアを起動します( 補足図2を参照)。
   4. タブを選択して機器のキャリブレーションを実行し、「キャリブレーション」|ソフトウェア ウィンドウからインストゥルメント[インストゥルメント] オプションを選択します。[慣性] の下の [調整] をクリックします。計測器の慣性キャリブレーション値をμN.m.s²に記録し、キャリブレーション値が互いに10%以内であることを確認するために少なくとも3倍のキャリブレーションを繰り返します(補足図3を参照)。
2. リメーターのシャフトに、ロメータのジオメトリを取り付け
   1. レオメーター計器制御ソフトウェアの[ジオメトリ]タブをクリックします。
   2. 目的のジオメトリ(直径40mm、1 ◦0'11'円錐)とペルチェプレートをイソプロパノールで拭き取り(表1、材料表、図1、図2を参照)
      注:ペルチェプレートは、リメーターにインストールされています。それは直接、リヨメーターに固定されている間イソプロパノールで洗浄することができます。
   3. ペルチェプレートの固定具は、イソプロパノールで、目に見えるほこりから解放され、必要に応じてきれいであることを確認してください。ペルチェプレートが予め取り付けられていない場合は、それを取り付け、ヒートシンク接続を接続します。
   4. コーンジオメトリに接続されているロックシャフトに対して、レオメーターの「ロック」ボタンを押します。これはシャフトの位置を逮捕しますが、位置で自由に回転することができます。
   5. [スマートスワップ]をクリック|ジオメトリの自動検出を可能にする[Rheometer計器制御ソフトウェア]タブで有効にする( 補足図4を参照)。
   6. ジオメトリをねじ込むには、回転計の上のシャフトを回します。この段階では、直径 40 mm、1^◦ 0' 11' 円錐角ジオメトリが検出されます( 表 1 および 表を参照)。
   7. 手順 2.2.5 ~ 2.2.6 を繰り返して、ジオメトリが検出されていることを確認します。
   8. 制御器制御ソフトウェアの制御パネルの下にある「ギャップ」を選択し、「オプション」アイコンをクリックして「軸力」オプションを選択します。軸力を '1 ニュートン' に設定します。これは、ギャップゼロの初期化のためにコーンジオメトリがペルチェプレートに確実に接触するようにすることです(補足図5を参照)。
3. レオメーターのジオメトリのキャリブレーションを実行します。
   1. ソフトウェア ウィンドウから[ジオメトリ]タブを選択します。[慣性] の下の [調整] をクリックします。μN.m.s²でジオメトリの慣性キャリブレーション値を記録し、この2〜3回繰り返してキャリブレーション値が互いに10%以内であることを確認します。
   2. ソフトウェア ウィンドウの [摩擦] の下にある [調整 ]をクリックします。μN.m/(rad/s)で幾何摩擦較正値を記録し、この2~3回繰り返してキャリブレーション値が互いに10%以内であることを確認します(補足図6を参照)。
4. ゼロギャップ初期化を実行する
   注: ジオメトリをペルチェプレートの上に正確に上げて、参照「ゼロ」位置を持たない計測を行うことができないため、ゼロギャップの初期化が実行されます。測定のために、幾何学は24 μmの組み込みの幾何学的ギャップおよび28 μmのトリムギャップを有する。トリムギャップは、ジオメトリの表面積の外側に流出する可能性のある余分な流体を効果的に除去するように設定されています。これらのギャップは、サンプルとレオメーターを使用して正確にデータを測定するために不可欠です。ステップ2.4.1は、ジオメトリと24 μmと28 μmのトリムギャップを達成するために、ジオメトリがゼロギャップに設定されていることを確認するために絶対に必要です。
   1. ソフトウェア ウィンドウの [コントロール パネル] の [ギャップ] タブの [ギャップをゼロ] アイコンをクリックします。ジオメトリが経験する軸力がペルチェプレートに接触する際に 1 N 以上の場合、初期化は完了です。参照位置が正確になるように、レオメーターギャップがゼロになっていることを確認します(補足図7および補足図8を参照)。
   2. Rheometer計器械の上下矢印'コントロールを押すか、または'ジオメトリの上方と下の'アイコンを、制御器の制御ソフトウェアの'Gap'タブの下に押して、任意の高さにジオメトリを上げます。制御器の制御画面と、制御器制御ソフトウェアの制御パネルには、(同じ)ギャップ高さが表示されます。
5. 実験手順を、制御装置制御ソフトウェアで設定します。22 °Cのコーンオンペルチェプレートジオメトリを使用して、レオロジー特性の特性評価を行います。
   注:米国地質調査所のウェブサイトは、GR粘液実験に使用された銀の鯉がハートクリークの場所³⁶で釣られた2018年9月20日に川の水温川を確認するために使用されました。粘液の温度はレオロジー特性に影響を与える可能性があります。河川温度に値を調整する際の意義は、粘液の特性を現実的に推定できる温度とほぼ一致することです。
   1. 「実験」タブを「制御」の「制御ソフトウェア」で選択し、'名前'、'演算子'、'プロジェクト'などの関連情報を入力します。 ( 補足図 9を参照してください)
   2. 「ジオメトリ」タブを選択し、手順 2.2.5 に関する情報が一致していることを確認します。- 2.2.7.( 補足図 10を参照)。
   3. タブを選択し、「プロシージャ」を選択し、'1: 振幅' プロシージャを設定した矢印キーを使用します。( 補足図 11を参照)。
   4. '環境制御' 設定を次のように初期化します。「ソーク時間 = 120 s」を選択し、ボックスに「温度を待つ」をチェックします( 補足図11を参照)。
   5. 'テスト パラメータ' 設定を次のように初期化します。「対数スイープ」を設定します。'トルク = 10 から 10000 μN.m' ;「10年あたりのポイント数 = 5」( 補足図11を参照)。
6. 実験を設定して、既知の濃度(100 mg/mL)の粘液の線形粘弾性範囲(LVR)を決定します。
   1. 適切なマイクロピペットとピペットチップを使用して、約0.3 mLの魚の粘液を濃度100mg/mLで引き出します(ステップ1.2、 材料表を参照)。
   2. マイクロピペットを使用してペルチェプレートに粘液溶液を導入する( 図2を参照)。
   3. レオメーターのトリムギャップボタンを押して、ペルチェプレートの上のジオメトリを下げます。または、Rheometer計器制御ソフトウェアのコントロールパネルの「ギャップ」オプションの「ギャップ」タブの下にある「ギャップをトリム」アイコンをクリックします(補足図12を参照)。
   4. ピペットチップと共にマイクロピペットを使用して余分な粘液溶液を除去し、流体がジオメトリの周囲近くにこぼれることなくジオメトリの下にあることを確認します。
      注:流体の不適切なロードは、測定のエラーにつながります。充填されたサンプルの下ではトルク分布が低くなり、過剰に充填されたサンプルはエッジに沿ってこぼれ落ちるために誤った応力分布を導きます。
   5. ジオメトリの下のサンプルの慣性と速度が最小限になるまで、5 つの rad/s と 0 rad/s にタブを選択します。流量計計の制御画面と、制御器制御ソフトウェアの制御パネルに速度が表示されます(補足図13を参照)。
   6. [ジオメトリ ギャップ] ボタンを押して、特定のジオメトリごとにプリセットされた適切なギャップにジオメトリを下げます。または、Rheometer計器制御ソフトウェアのコントロール パネルの [コントロール パネル] オプションの [ギャップ] タブの [ジオメトリ ギャップ] アイコンをクリックします (補足図 14を参照)。
7. 実験を実行して、既知の濃度(100 mg/mL)の粘液の線形粘弾性範囲(LVR)を決定します。
   1. Rheometer計器制御ソフトウェアの[スタート]アイコンをクリックします( 補足図15を参照)。
      注:リメーターは自動測定を行います。[スタート] ボタンを押すと、テストが完了するまでに約 20 分かかります。ステップ 2.5.5 の「10 年あたりのポイント数」の設定は、測定を完了するために、どのくらいの時間が必要になるかを決定します。
   2. 表示されるポップアップ ボックスで [はい] をクリックし、ジオメトリギャップを正しい距離に下げて実験を開始するように提案します (まだ下げていない場合)。
   3. ストレージ(G')と損失(G')モジュライを報告するリオメーターによって生成されたリアルタイムプロットを観察します。
      注:G'とG"はそれぞれストレージと損失モジュライです。貯蔵弾性率は、応力によって引き起こされた変形に続いて材料が元の形状を回復する傾向を表し、弾性と同等です。損失係数は、材料が流れる傾向に抵抗する程度を表し、流体粘度を表します( 図4を参照)。
   4. プロットの X 軸を'振動ひずみパーセンテージ'に設定します。これを行うには、表示されたグラフを右クリックし、[グラフ変数] タブ を選択します ( 補足図 16を参照)。
   5. テストが完了したら、材料が非線形粘弾性範囲に入る前に、プロットからの振動歪みパーセンテージ範囲を記録します。
   6. Rheometer計器械の上下矢印'を押すか、または'ジオメトリの上方と下の'アイコンを、制御器の制御ソフトウェアの'ギャップ'タブで押して、ペルチェプレートの上の任意の高さにジオメトリを上げます。
   7. 実験手順と結果の両方を含むファイルを、制御ソフトウェアの制御する制御を制御する制御の制御を行い、粘液サンプルの線形粘弾性領域(LVR)を確認します。
      注: これは、 データが非線形粘弾性領域(NLVR)に入る前に、プロットのX軸をひずみ振幅(%)および/または振動応力に設定することで行うことができます( 補足図 16を参照)。
8. 既知の濃度100の粘液に対する動的スイープおよび定常剪断速度の流れ試験実験を、既知の濃度100、mg/mLで行い、100mg/mLの3つの独立した粘液サンプルから結果を生成します。使用可能な粘液濃度サンプルに対して、これらの手順を個別に実行します。
   1. ステップ 2.5.1 ~ 2.5.4 を繰り返します。
   2. 'テスト パラメータ' 設定を次のように初期化します。「対数スイープ」を設定します。'ひずみ % = 100 ~ 10000 % ;'10年あたりのポイント = 10'。
   3. [プロシージャ] タブを選択し、'2: オシレーション周波数' プロシージャを設定する矢印キーを使用します。
   4. '環境制御' 設定を次のように初期化します。'ソークタイム = 0.0 s'
   5. 'テスト パラメータ' 設定を次のように初期化します。「対数スイープ」を設定します。「周波数= 20~1 Hz」;'10年あたりのポイント = 10'。
   6. [プロシージャ] タブを選択し、'3: フロー スイープ' プロシージャを設定する矢印キーを使用します。
   7. '環境制御' 設定を次のように初期化します。'ソークタイム = 0.0 s'
   8. 'テスト パラメータ' 設定を次のように初期化します。'10年あたりのポイント = 10';チェック ボックス '定常状態検出'
   9. ステップ 2.7.1 ~ 2.7.2 を繰り返し、実験が完了するまで約 45 分待ちます。
   10. Rheometer計器械の'上下矢印'を押すか、または任意の高さにジオメトリを上げるには、制御器の'ギャップ'タブの下に「ジオメトリの上げと下」のアイコンを押して任意の高さにジオメトリを上げます。
   11. 使い捨てワイプと手袋を使用して、Isopropanol溶液でペルチェプレートの粘液を除去および洗浄します( 材料表を参照)。
   12. 実験手順と結果の両方を含むファイルを、制御制御の制御を制御する制御の制御を制御する制御のネイティブファイル形式で保存します。

3. 200 mg/mL および 400 mg/mL の粘液の他の濃度のプロトコルを繰り返します。

1. 粘液の残りの2つの濃度、200 mg/mLおよび400 mg/mLのためにここに記載されているすべてのサブステップを含むステップ2.5 - 2.8を実行します。

4. グラフィカル表現とデータ分析

注: 補足コード ファイルに用意されているコードは、データの平均化を実行し、再現性エラーを生成し、すべての実験のデータをオーバーレイします。標準偏差計算機能は、制御器装置の制御ソフトウェアでは使用できません。コードは、データ分析、後処理、およびグラフィカル表現用のプログラミング言語で記述されています(詳細については 、資料一覧 を参照)。

1. 200mg/mL GR 粘液濃度に関するステップ2.8および200mg/mLおよび400 mg/mL GR粘液濃度に関するステップ3.1から生成されたデータを、タブをクリックしてスプレッドシート形式にエクスポート|輸出|Rheometer計器制御ソフトウェアのExcel ' ( 補足図17を参照)。
2. サプリメンタルコードを実行して、様々なせん断歪率 ()と損失率(G")、貯蔵弾性率(G')、位相角(δ)の様々な振動応力()の見かけ粘度(η)プロットを 生成し、代表的な結果を生成します。

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結果

このセクションでは、円錐形状(直径40mm、1°0'11')とペルチェプレートを持つ回転式流圧計を用いたGR粘液の実験結果を紹介します。実験は、GR粘液の非ニュートン、せん断間の挙動と、ゲル状物質から流体状の材料への粘液の移行を表す明らかな収量応力を特徴付けるのに役立った。代表的な結果は、低トルク限界と回転式流量計の二次流れ効果の定量的記述を伴う。計測限界と定常および動?...

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ディスカッション

このプロトコルを開発する主な目的の1つは、非常に小さなサンプル量が利用可能な場合にGR粘液のレオロジー特性に適していることを確立することです。我々は、GR粘液のレオロジー特性を完全に特徴付けるために銀鯉の群れからのより多くのサンプルが必要であり、ここに提示されるデータは銀鯉の集団全体の一般化ではないことを認める。我々の技術は、少量のサンプルのレオロジー特?...

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資料

Name	Company	Catalog Number	Comments
Materials
Kim Wipes	VWR	470224-038	To clean Sample from plate
Gloves	VWR	89428-750	To prevent contamination of sample
Pipette	VWR	89079-974	To transport sample from vial to rheometer
Pipette Tips	Thermo Scientific	72830-042	To transport sample from vial to rheometer
Shaker	VWR	89032-094	To homogenously mix sample of mucus
Vials	VWR	66008-710	Contains measured sample volumes
Weigh Scale	Ohaus	Scout –SPX Balances	To weigh mass of mucus samples
Chemical Reagents
De-Ionized Water (H20)	-	-	Liquid
Sterile 70% Isopropanol (C3H8O)	VWR	89108-162	Liquid
GR Mucus
100 mg/mL concentration, 2mL	-	-	Viscoelastic Material
400 mg/mL concentration, 1mL	-	-	Viscoelastic Material
200 mg/mL concentration, 1mL	-	-	Viscoelastic Material
Software
MATLAB	Mathworks	R2017a	Data analysis, post-processing and graphical representation
Trios	TA Instruments	v4.5.042498	Rheometer instrument control and analysis software