この作品は、NIHの助成金HL087653とHL105314によって、部分的に資金を供給された。メソッドのいくつかは、医学のワシントン大学で博士ロバートMechamの研究室で開発されました。

1。超音波と圧力システム<ol><li>メーカーの指示（VEVO 770、Visualsonics）に応じて超音波システムを起動します。蒸留水で超音波システムに接続する - 適切なプローブ（P7 =モデル708、年齢&gt; P7 =モデル707B年齢E18）を記入してください。 LV頂点を射出アームに向かって指摘されるように、イメージングプラットフォームに搭載されたマウスのLV長軸像を得るために必要なおおよその方向に調節可能なスタンドにプローブを配置します。 </li><li>圧力システムは、液体で満たされた圧力変換器、ブリッジ·アンプ、データ·アクイジション·システムとデータ記録ソフトウェア（LabChart）で構成されています。接続は、三方コック、チューブ、ルアーロックとホース棘で構成されています。 20mLの注射器は、一端にフラッシングの10％ヘパリン生理食塩水で満たされている。もう一方の端は、針に接続し、3 mLの注射器本体は、射出アーム（図1）針チューブを保持する筐体として使用するために変更されています。 </li><l私は&gt;圧力計と圧力変換器システムのキャリブレーションを行います。 </li><li>超音波システムの注入群では針のチューブとケーシングをマウントします。イメージングプラットフォームのおおよその高さのリングスタンドに圧力変換器をクランプします。針管へ - マウスの年齢（P3 = 30G、年齢&gt; P3 = 25G年齢E18）に適した針を取り付けます。小さい針が容易に詰まる、胸の壁を通って進むと、遅い応答時間を持つことが難しくなります。したがって、LV内腔に収まる最大の針のサイズは、各年齢のために使用されます。 </li><li>イメージング·プラットフォーム上で超音波ゲルのマウンドを置き、慎重に針をイメージングプローブ（図2）の中央下にゲルに直接​​進めることができるように、調節可能なスタンドを使用してプローブを並べる。針は十分プローブ以下はない穿刺プローブカバーしますが、プローブ焦点深度内であることに十分近くになければなりません。必要であれば、それが目に残るように、針は手で曲げることができるその旅行全体の電子正しい面。 </li><li>アライメントを維持し、針を撤回し、イメージングプラットフォームの上にマウスを配置するイメージングプローブを上げる。先端を入力した可能性があり、任意のゲルを除去するために針をフラッシュします。 </li></ol> 2。マウスの準備<ol><li>このプロトコルに示されているすべてのメソッドは、動物実験及び利用委員会によって承認されました。イソフルラン1.5％の連続した​​吸入によって - タイミング妊娠中の母親（E18）または新生児マウス（20 P1）麻酔。チューブは、早期新生児マウス（ - 15 P1）の小さな頭を収容するために標準のノーズコーンに挿入することができます。 </li><li> LV頂点は、射出アーム側に向けて背臥位の位置に超音波システムのイメージングプラットフォームにマウスを固定します。妊娠中の母親については、添付の心電図の検出器で心拍数を監視し、体温のフィードバック制御のための直腸温度計を挿入するために超音波ゲルを適用します。新生児マウスは小さすぎるfはまたはこれらの検出器なので、心拍数は、圧力測定の間に監視され、体温は、外部からの熱ランプで維持されています。 </li><li>脱毛クリームと若いマウスの妊娠中の母親や胸部の腹部から髪を削除します。新生児マウス（P1 - 10）は、任意の脱毛を必要としません。 </li><li>妊娠中の母親のために、解剖ハサミと湾曲した鉗子を用いて腹部を切り開く。暖かい食塩水で湿らせたガーゼで1つ子宮角と場所を外部化します。慎重に超音波プローブを用いたLVの胸骨長軸像を得るための適切な位置に胚を操作します。他の子宮角を外部化する前に、この側のすべての胚内の圧力を測定します。すべての胚および暖かい生理食塩水を定期的に添加した湿った母親の腹部を保持します。 </li></ol> 3。圧測定<ol><li>場所は、胎児または新生児マウスの脱気超音波ゲルを温め。 Dされていない新生児マウスepilatedは、残りの超音波ゲルが結合を強化するために適用される前に、彼らの胸にこすり超音波ゲルの少量を持っている必要があります。イメージングプローブを下げ、最適な胸骨LV長軸像を得るためにイメージングプラットフォームの角度を調整します。針の配置が失われるため、プローブの角度を調整しないでください。 </li><li>超音波画面でLVの画像をモニタリングしながら、プローブの底の近くになるまで、ゆっくり針を進めています。アラインメントのシフトを修正するために、必要に応じて、針とプローブの位置を調整します。静かに生理食塩水で針をフラッシュします。記録圧力データを起動し、LabChartソフトウェアと圧力変換器をゼロに。トランスデューサは、温度や位置に漂うので、各マウス内の圧力を測定する前に、それをゼロにすることが重要です。 </li><li>それは超音波画像の端に見られるが、まだLVにできるようになるまで、ゆっくり針を進めています。必要に応じてでLVを入力するには、針の位置を調整頂点。針の明確なイメージを維持するためにプローブの位置を、必要に応じて調整します。圧力データを記録し、超音波画像上の針の位置を監視しながら、LV内腔（図3）に針を進める。圧力トランスデューサからの拍動記録の開始は、LV内腔（図4）内の場所を確認します。 </li><li>針は、LV内腔にあるように見えますが、圧力上昇が（約5から10μLボリューム）が検出された直前までの圧力の録音は、シリンジのプランジャーの光タップと同じ高さに拍動性ではない場合。これは、正確な読み取りを防止している可能性のある下駄をクリアする必要があります。圧力の測定値はまだ脈動ない場合は、針が正しい平面の上または下かもしれないとLV内腔に挿入されません。再び生理食塩水、事前にフラッシュ、針を撤回。拍動性の測定値はまだ得られない場合は、次のマウスに移動。各マウスの新しい針を使用しています。 </li><li>成功した圧力の測定値は、75％から入手できます。胎児および新生児のマウスでは、試みた。測定値は、5を取るべきである - 心率が予想よりも大幅に異なっている場合は10分ごとおよびマウス用の圧力データが含まれるべきではありません（図5A）。心拍数は、心血管対策に大きな影響を持っており、変更された心拍数は心臓の苦痛を示すものである。胎児の苦痛は通常1が発生した - 1.5時間子宮の最初の外在化した後なので、速度が全体のごみの圧力を測定するために重要である。 </li></ol> 4。代表的な結果示されているすべての結果はC57BL6Jマウス用です。図3に示すようにP1マウスのLV内腔に針のイメージ。針は穿刺胸壁に必要であり、小型のLV内腔へのアクセスを得るが、それはかなりの圧力システムの応答時間を向上させます。圧力のおおよそのステップ増加が手動でシステムに適用されると、最大圧力の67％に達するまでの時間は0.067 SEです。唯一のチューブ（可能性が最も高い圧力のステップを適用するには、実時間を示す）と、30 Gの針で25 Gニードルと0.529秒と0.105秒最大圧力に達するの遅延は、図4Aおよび4Cに示すように、完全なトレーシングで見ることができます。応答時間は、30Gの針と遅くなりますが、心拍数は、マウス5で加齢とともに増加するため、波形が良く、胚と早期新生児の段階で捕捉されます。この制限にもかかわらず、収縮期血圧は、真のLV拡張期（最低）圧力がゼロであると仮定して計算し、収縮期（最大）LV圧力は2倍の定常状態での測定値（図4Bと4Dから決定される平均LV圧であることができます6）。これは、一般的に収縮期LVと動脈圧が等しいことを前提としています。 E18とP14の間に様々な年齢のための心拍数を測定し、計算されたLVの圧力は、図5に示されています。 <img src="/files/ftp_upload/3756/3756fig1.jpg" /> 図1：添付の三方活栓と圧力変換器の画像は、男性（M）と女性（F）ルアーロック接続、ホースバーブ、チューブ、注射器と針。 <img src="/files/ftp_upload/3756/3756fig2.jpg" /> 図2の画像イメージングプローブ（）を使って針を揃えるために設定します。イメージングプラットフォームは、マウスのLVの頂点は、射出アームに直面しているように回転させる。プローブは、LV長軸画像を得るために必要なおおよその方向に調節可能なスタンドにマウントされています。針管の筐体は、射出アームにマウントされています。針は、イメージングプローブ（B）に対して適切な角度と垂直方向と水平方向の位置を決定するためのイメージング·プラットフォーム上での超音波ゲルのマウンドに進出されています。 <img src="/files/ftp_upload/3756/3756fig3.jpg" /> 図3。針のイメージ（N）は（CW）胸壁を通って進めてP1マウスのLV腔へ。スケールバーは= 0.1 mmである。 <img src="/files/ftp_upload/3756/3756fig4.jpg" /> 針がE18のLV（）とP14（C）マウスに入ると、 図4の例脈動圧力の測定値。針を取り付けたシステムの応答時間に起因する定常状態に達するの遅れがあります。定常状態での測定値のズームビューが最小E18 LV圧力がゼロに近いですが、ゼロから最大圧力への完全な波形がP14マウスのより高い心拍数で記録することはできませんBとDの注に示されています。平均圧力が定常状態の測定値から測定され、それはLV収縮期圧= 2×測定した平均圧力と仮定します。 <img src="/files/ftp_upload/3756/3756fig5.jpg" /> 図5に測定された心拍数（A）と（B）E18のために計算された収縮期LV圧力- P14マウス。 P3はP1、22 E18のためにN = 7、5、P14のためのP7の23と16 <suP&gt; 5-7。

<ol>
	<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>

利害の衝突が宣言されません。

ここで紹介するプロトコルは、後半の胚と早期新生児マウスのLV圧を測定する方法を提供する。このプロトコルの主な制限は、圧力システムの時間分解能である。それは器に針を通してLVから移動する、唯一の圧力値が記録されることを意味するように圧力信号が減衰されています。減衰は、可能な最大の針を使用することによって最小限に抑えることができますが、針は、さまざまな高齢者...

<table border="1"><tbody><tr><td> 試薬/装置の名前 </td><td> 会社 </td><td> カタログ番号 </td><td> コメント </td></tr><tr><td>高解像度超音波システム</td><td> Visualsonics </td><td> VEVO 770 </td><td>または他の適切な超音波システム</td></tr><tr><td>高周波超音波プローブ</td><td> Visualsonics </td><td> 708と707B </td><td></td></tr><tr><td>イメージングプラットフォームと射出アーム</td><td> Visualsonics </td><td>イメージングステーション2 </td><td> ECGとプラットフォームの温度フィードバック制御と</td></tr><tr><td>圧力トランスデューサー</td><td> AD·インスツルメンツ</td><td> MLT 844 </td><td></td></tr><tr><td>ブリッジ増幅器</td><td> AD·インスツルメンツ</td><td> ML221 </td><td></td></tr><tr><td>データ収集システム</tD&gt; <td> AD·インスツルメンツ</td><td> ML866 </td><td></td></tr><tr><td>データ記録ソフトウェア</td><td> AD·インスツルメンツ</td><td> LabChart </td><td></td></tr><tr><td>リングスタンドとクランプ</td><td>様々なサプライヤー</td><td></td><td>測定中の圧力トランスデューサーを保持する</td></tr><tr><td>ルアー接続で3ウェイのコック、男性ロック</td><td>コー​​ルパーマー</td><td> 30600から02 </td><td></td></tr><tr><td> 1/16 &quot;IDのタイゴンチューブ</td><td>コー​​ルパーマー</td><td> 06408 </td><td></td></tr><tr><td>オスとメスluersのw / 1/16 &quot;ホース</td><td>コー​​ルパーマー</td><td> 45510から50 45510から00 </td><td></td></tr><tr><td>各端にオスとメスルアーと24 &quot;チューブ</td><td>コー​​ルパーマー</td><td> 30600から60 </td><td></td></tr><tr><td> 3〜10 mLシリンジ</td><td> BDバイオサイエンス</td><td></td><td></td></tr><tr><td> 30および25G針</td><td> BDバイオサイエンス</td><td></td><td>長さは1.5インチ</td></tr><tr><td>ビッグベンの圧力計</td><td> Riester </td><td> 1456-100 </td><td></td></tr><tr><td>生理食塩水</td><td>様々なサプライヤー</td><td></td><td></td></tr><tr><td>ヘパリン</td><td>様々なサプライヤー</td><td></td><td></td></tr><tr><td>超音波ゲル</td><td>パーカー</td><td> Aquasonic 100 </td><td></td></tr><tr><td>ヘアリムーバーローション</td><td>ナイル</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

measuring left ventricular pressure in late embryonic and neonatal mice

血圧は、脊椎動物の胚及び生後発達の間に大幅に増加します。マウスにおいて、血流は、胚日（E）8.5約1最初に検出可能である。収縮期左心室（LV）の圧力はE9.5で2 mmHgとE14.5 2で11 mmHgである。肋骨と皮膚が完全に開発されていないため、これらの中期胚の段階で、LVは侵襲的な圧力測定のための胸壁を通してはっきりと見えるようになります。 E14.5および出生（約E21）の間の撮像方法は、LVを表示するために使用する必要があります。出生後、30日から動脈圧の上昇を意味する-生後から70 mmHgで（P）2 - 35 3。 P20を超えて、動脈圧は、ソリッド·ステート·カテーテル（すなわち、ミラーまたはScisense）で測定することができます。 P20の前に、これらのカテーテルは、マウスの動脈と動脈圧を開発するためには大きすぎるが液体で満たされた圧力変換器3またはガラスマイクロピペットATTに接続されているカスタム引っ張らプラスチックカテーテルを用いて測定する必要がありますサーボヌル圧力トランスデューサ4に痛んだ。 我々の最近の仕事は、血圧の最大の増加5-7マウスの出生後早期に後期胚の発生したことを示している。血圧のこの大幅な増加は、発展途上動脈の平滑筋細胞（SMC）表現型に影響を与え、重要なメカノイベントをトリガすることができる。開発動脈の機械的性質は、細胞外マトリックスタンパク質（すなわち、マルファン症候群8および大動脈弁上狭窄9）の欠陥によって侵害され、ヒトの疾患では、この期間中に血圧の急激な変化は、メカノの変化を介して疾患の表現型および重症度に貢献するかもしれない信号。したがって、ヒト疾患のマウスモデルの後期胚および新生児の期間中の血圧の変化を測定できるようにすることが重要です。 我々は後半にLV圧を測定する方法について説明します。胚（E18）と出生後早期（P1 - 20）マウス。液体で満たされた圧力変換器に接続されている針は超音波ガイド下LVに挿入されます。ケアは、特にマウス胎児のために、実験プロトコルの間に正常な心臓機能を維持するために取られます。代表的なデータが提示され、プロトコルの制限が議論されています。

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Measuring Left Ventricular Pressure in Late Embryonic and Neonatal Mice

胎児および新生児のマウスで左心室圧（LV）を測定することが記載されています。圧は超音波ガイド下のLVに液体で満たされたトランスデューサーに接続された針を挿入することによって測定されます。ケアは実験プ​​ロトコルの間に正常な心臓機能を維持するために注意する必要があります。

後期胚と新生児マウスの計測左心室圧

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 ビュー.  Saint Louis University. 胎児および新生児のマウスで左心室圧（LV）を測定することが記載されています。圧は超音波ガイド下のLVに液体で満たされたトランスデューサーに接続された針を挿入することによって測定されます。ケアは実験プ​​ロトコルの間に正常な心臓機能を維持するために注意する必要があります。

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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.

計測とモデリング収縮乾燥ヒト角質層で

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

生物工学

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.

低圧でのアンモニア合成

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.

新生児患者シミュレータでの解剖学的に現実的な新生児心臓モデル

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.

褥瘡脊髄損傷後のマウス ・ モデル

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.

世界的な細胞のマトリックスメタロプロテアーゼと 3 D ゲルの代謝活性を測定

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.

新生児子豚における腕神経叢における生体内生体力学試験の方法

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.

単離マウス心室筋細胞の光学イメージング

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.

組織レベルの力学を制御するための準拠基板上のヒト胚性幹細胞コロニーの幾何学的パターン化

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.

3D心エコーを用いた左心室構造と機能の評価

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.

ビプラナービデオラジオグラフィーを用いた3Dインビボショルダーキネマティクスの測定

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