この作品は、アランA.とエディスL.ウォルフ公益信託、セントルイス、およびバーンズユダヤ人病院基金によって部分的にサポートされていました。 L. ShmuylovichおよびEゴーシュは、部分的に米国心臓協会のハートランドアフィリエイトから博士号を取得する前のフェローシップ賞によってサポートされていました。 S.朱はワシントン大学コンプトン奨学生プログラムと学部科学 &#39;夏学部研究賞から部分的なサポートを受けました。 S. Mossahebiは物理学科から部分的なサポートを受けました。

心エコー検査画像を取得し、PDFパラメータを取得するためにそれらを分析するための手順は、以下に詳述する。心臓カテーテルは、以下の対象選択部に記載されていますが、記載された方法論は、心エコーの部分に適用されます。カテーテル挿入部分の記述は、モデルベースの予測の独立した検証のために含まれたPDF形式主義を経由して E波の分析とは関係ありませんした。データ収集の前に、すべての被験者が提供するワシントン大学医学部での治験審査委員会（ヒューマン研究保護庁）に応じて、研究への参加のためのインフォームドコンセントに署名した。 注：このセクションで説明する（それらを使用する方法についてのチュートリアルと一緒に）すべてのソフトウェアプログラムはからダウンロードすることができます<a href="http://cbl1.wustl.edu/SoftwareAgreement.htm" target="_blank">http://cbl1.wustl.edu/Softw</a>areAgreement.htm 1件名の選択注：心血管生物物理学研究室のデータベース内のすべての被験者は、同時エコー検査および心臓カテーテル検査を行い、診断心臓カテーテルのための彼らの医師が呼ばれていましたがありました。データベース選択基準は以下のとおりです。重大な心臓弁膜異常の1）が存在しない、心電図、明確に識別E-及び波との良好な心エコーウィンドウの3）存在に壁運動異常や脚ブロックの2）不在。 2心エコーデータ収集<ol><li>心エコー検査基準16のアメリカの社会に従って、すべての被験者のための完全な2D /エコー·ドップラー研究を記録します。注：スクリーニング心エコーは、超音波検査技師による標準的な臨床イメージャで記録した。所望であれば、追加の経胸壁心エコー記録は、検証目的のために行うことができ適切な、高忠実度のカテーテル後のsは同時に左心室血行動態を測定するために、LVに進められる。 </li><li>仰臥位の画像科目。 nonresearch設定では、標準の左横方向の位置決めは、本方法の一般性を失うことなく使用することができる。カラーMモード、ドップラーで見られるように（アライメント効果を最小化するために、僧帽弁尖とMV平面に直交の先端の間に導か1.5〜5ミリメ​​ートルで、ゲーテッドサンプル容量で、2.5 MHzのトランスデューサーを使用して、心尖四室·ビューを取得する1（125ヘルツ）または2（250 Hz）の設定）、ウォールフィルタ、ベースラインは、ディスプレイの全高と、エイリアシングすることなく出力のダイナミックレンジを活用するように調整速度スケールを利用するために調整した。 </li><li>サンプル容量2.5ミリメートルでゲートされ、僧帽弁輪の側方および中隔ポーションに位置してドップラー組織画像化を実行します。 </li><li> simultでDVDにエコーマシンとレコードにDICOM形式でドップラー検査を保存するaneously記録した心電図（ECG）。 </li></ol> 3ドップラー画像処理および従来の分析注：この項では、2つのカスタムMATLABプログラムを記述します。最初のプログラムは、ステップ3.1に記載されており、第二のプログラムは、ステップ3.2-3.5に記載されている。 （それらを使用する方法についてのチュートリアルと一緒に）すべてのソフトウェアプログラムは、以下からダウンロードできます<a href="http://cbl1.wustl.edu/SoftwareAgreement.htm" style="font-size: 14px; line-height: 28px;" target="_blank">http://cbl1.wustl.edu/SoftwareAgreement.htm</a> <ol><li> DICOMフォーマットとビデオからの画像は（カスタムMATLABプログラムを使用して）（.BMP）ファイルをビットマップに変換します。 NOTE：ドップラーE波および組織ドプラE&#39;-波に合わせて下記の手順は、 図1に示されている。 </li><li>そのようなE ピーク 、 ピーク 、E DURのような従来のtransmitralフローパラメータを測定するために別のカスタムMATLABプログラムにビットマップイメージファイルをロードします</suB&gt; など E &#39; ピーク &#39; ピーク 。とPDF解析のために画像をトリミング。識別可能なtransmitral流れ輪郭の画像を選択して、分析用に心電図で示されるように、心周期を完了します。 </li><li>画像中の（垂直軸に沿ったピクセル/（1m /秒で測定））（横軸上のピクセル/秒で測定される）マークの時間サンプリングレートと速度サンプリングレート。画像上に連続したRピーク（または心電図のいずれかの異なる機能）に注目し、マークすることで、完全な心周期を特定します。 </li><li>マークtransmitralドップラーE-及び波または選択された心臓周期における組織ドプラE&#39;-及びA&#39;-波。 <ol><li>ドップラーE波ピーク点すなわちを選択します。 E ピーク 、（またはE &#39; ピーク ）とE波（またはE&#39;-波）の加速勾配に合わせて、ガイドとして先頭にピークを結ぶ線を使用して、波の開始をマークします。波の開始は、開始からPEに間隔を計算するために使用されAKフローはE波（またはE&#39;-波）加速時間（AT）と表記。 </li><li>減速の傾きに合わせて、ガイドとして最後にピークを結ぶ線を使用して、E-波（またはE&#39;-波）の終わりをマークします。これは、減速時間（DT）として示されるベースラインのピークから間隔を計算するために使用される。波の開始から終了までの間隔は、E-波（E DUR = + DT AT）の持続時間である。プログラムは、適切な指示を持つプロセス全体を通してユーザーをガイドします。 </li></ol></li><li>マークE波と同様の手順を用いて、A波。 E-および波の両方を持つプログラムは、Eのピーク / ピーク比を算出マーク。 注：プログラムはのみE-および波を含むマーク波などのトリミングされた画像を保存します。プログラムはまた、ビート毎のトリミングと測定されたパラメータを持つデータファイルを作成します。 </li></ol> PDF形式主義を使用したTransmitralフロー4。自動フィッティング<ol&gt; <li>ドップラーE-の自動化されたフィッティングと波および組織ドップラーE&#39;-とA&#39;-波輪郭は、カスタムLabVIEWプログラム18,19を使用して行われます。 <ol><li>トリミングされた画像をロードし、プログラムが自動的に最高速度エンベロープ（MVE）を算出する。 図1に示すように、MVEはtransmitral流れを近似するように閾値を設定することにより、MVEを選択する。発症およびMVEを定義する点を終了すると、オペレータが時間軸に沿って選択することができるように良好な対応を提供するだけMVEポイント波の実際の選択された部分に続いて嵌合するための入力として使用される。 </li></ol></li><li>注：ユーザーが選択したMVEポイントは自動的にLevenberg-マルカート（反復）アルゴリズムを使用して時間の関数としての速度のためのPDFのモデル溶液に適合するコンピュータプログラムに入力される。フィッティングは、臨床（入力）との間の平均二乗誤差要件によって達成されるデータ（MVE）及びPDFモデル予測された輪郭を最小限にすること。モデルは線形であるので、パラメータの固有のセットを入力として使用し、各ドップラーE波由来のMVE得られる。このように数値的にユニークK、C、およびX oを値は、各E波およびk &#39;、c&#39;は 、各E&#39;-波のためのx o &#39;は生成されます。 </li><li>フィットは、E波（またはE&#39;-波）画像に重畳されたときに、イベントではフィット感は明らかに最適ではない（ つまり、アルゴリズムはノイズが例えばMVEに含ま収まるようにしようとした）より多く/少なく使って、MVEを変更それによって、モデルを修正する点は、より良いフィット感を実現するために、PDFパラメータの結果としての変更で輪郭を予測した。 </li></ol>適切なPDFのフィットが生成されたデータを保存します。注記：プログラムは自動的に画像のデータとPDFのパラメータを含むテキストフ​​ァイルを保存するために書かれており、輪郭情報。 上記の手順から得られたPDFのパラメータが新たな生理機能を解明し、以下の代表的な結果のセクションで詳述されるように、正常および病的な生理機能を区別するために使用することができる。

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The authors have no competing financial interests.

私たちの方法論の焦点に沿って、正確で意味のある結果を得ることを容易にする方法の重要な側面が強調表示されます。 心エコー心エコーのアメリカの社会（ASE）は経胸壁の研究16の実施のためのガイドラインを持っています。エコー検査中に、画質に影響を与える多数の要因がある。音波検査者の制御を超えている要因には、使用されてい...

1930年カッツ1による先駆的な研究は、哺乳動物の左心室が、その後拡張期の働きを解明することに専念してきているので、機械的吸引ポンプであることによって充填を開始し、多くの努力ことを明らかにした。長年にわたり、侵襲的な方法は、拡張機能（DF）2-16の臨床や研究評価のために利用可能な唯一の選択肢だった。 1970年代には、しかし、心エコー検査における技術の進歩と発展は、最終的には心臓病専門医や生理学者のDFの非侵襲的特性評価のための実用的なツールを与えた。 それがいっぱいになると、心臓がどのように機能するかについては、拡張期のための統一因果理論やパラダイムがなければ、研究者は臨床的特徴との相関に基づいて、多数のphenomenologicインデックスを提案した。曲線の早期の間経僧帽弁血流速度輪郭の急速に立ち上がりと立ち下がりの形状は、急速な充填は、例えば、三角形および拡張期fuのように近似したnctionインデックスは、（高さ、幅、面積など ）の幾何学的特徴から定義された三角形た。心エコー検査における技術的進歩は、例えば、測定されるべき充填中に組織の動き、歪み、及び歪み速度を可能にした、そしてそれを現象論的インデックスの新しい作物をもたらしたそれぞれの技術的進歩は、臨床的特徴と相関する。しかし、インデックスは因果相関せずに残り、多くのインデックスが同じ基礎生理学の異なる尺度である。これはDFの現在採用臨床インデックスは特異性と感度が限られていること、したがって、驚くことではありません。 これらの制限パラメータ化拡張期充満（PDF）形式主義、因果キネマを克服するために、が動機と拡張期の吸引ポンプの生理機能を搭載している左心室充満の集中定数モデルが開発され、17を検証した。このモデル曲線の形​​状によって明示されるよう拡張機能（減衰高調波振動運動の規則に従ってtransmitral流輪郭）の。減衰高調波振動運動のための方程式は、ニュートンの第二法則に基づいているとして、単位質量当たり、書くことができます。 <img alt="式（1）" fo:content-width="1in" src="/files/ftp_upload/51471/51471eq1.jpg" /> 式（1） -室内のこわばり、C -粘弾性/リラクゼーション、そしてx O -発振器の初期変位/プリロードK：この線形2次微分方程式は、次の3つのパラメータを持っています。モデルは、異なる臨床的に観察された拡張期充満パターンは、これらの3つのモデルのパラメータの数値の変動の結果であることを予測する。 PDF形式主義と古典力学に基づいて、E-波が減衰アンダーまたはオーバー減衰運動の政権によって決定されるものとして分類することができる。多数の研究<suP&gt; 17-21は、臨床的に記録された電子波の輪郭とPDFモデルは輪郭が素晴らしい一致を示し、三、PDFの血行動態/生理学的類似体は、21パラメータ解明し予測していることを検証してきた。臨床的に記録されたE-波データからモデルパラメータを抽出するためのプロセスは、以下の方法に詳述されている。 現在の臨床使用されているDFの典型的な索引とは異なり、PDFモデルの3つのパラメータは、因果ベースです。以下の方法で説明したように、拡張期生理学の追加のインデックスは、これらの基本的なパラメータから、およびPDF形式主義のアプリケーションからtransmitral流れより拡張期の他の側面に導出することができる。この研究では、transmitral流れとPDFのアプローチから引き出すことができる生理学的関係のPDFベースの分析方法は、そのパラメータおよび派生インデックスが記載されている。加えて、それらに由来するPDFパラメータまたはインデックスがいじめができることが示されている負荷の外部影響から離れて本来のチャンバーの特性は、従来の侵襲的に定義されたパラメータに相関を提供することができ、正常および病的なグループを区別することができます。

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="661">
	<tbody>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Name of Equipment/ Software</td>
			<td style="width:159px;">Company</td>
			<td style="width:119px;">Catalog Number</td>
			<td style="width:167px;">Comments/Description</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Philips iE33</td>
			<td style="width:159px;">Philips (Andover, MA.)</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">LabVIEW 6.0</td>
			<td style="width:159px;">National Instruments</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Version 6.0.2</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">MATLAB</td>
			<td style="width:159px;">MathWorks</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Version R2010b</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

quantification of global diastolic function by kinematic modeling-based analysis of transmitral flow via the parametrized diastolic filling formalism

定量的心機能評価は、生理学者や臨床医のための課題である。歴史的に侵襲的な方法が利用できる唯一の​​手段で構成されているが、高い時間および空間分解能を有する非侵襲性の画像診断法（心エコー、MRI、CT）の開発が量的拡張機能評価のための新しいウィンドウを提供します。心エコー検査は、心臓拡張機能評価のための標準に合意されていますが、現在の臨床使用されているインデックスは、単に運動自体の生理的因果決定因子を組み込まずにチャンバー寸法（Mモード）または血液/組織の動き（ドップラー）波形の選択された特徴を利用する。すべて左心室（LV）は、機械的吸引ポンプとして機能することで充填を開始するとの認識は、グローバル拡張機能は、すべてのチャンバに適用される運動の法則に基づいて評価することができます。何から別の心を区別することはGOV運動方程式のパラメータであるERNS充填。したがって、パラメータ化拡張期充填の開発は（PDF）形式主義は、臨床的に観察された初期のtransmitral流れの全体の範囲は（ドップラーE波）のパターンは減衰振動運動の法則によって非常によく適合していることが示されている。これは、生理学的類似体チャンバ剛性（k）は 、粘弾性/弛緩（c）及び負荷（ のx三つ（数値的に）ユニークな集中パラメータを与える因果機構（反跳が開始吸引）に従って個別E-波の解析を可能にする○）。 transmitral流れ（ドップラーE波）の記録は、臨床心臓病学における標準的な慣行であり、それゆえ、心エコー記録方法は簡単にしか見直される。私たちの焦点は、日常的に記録されたE-波データからPDFパラメータの決定である。強調表示された結果が示すように、PDFパラメータは、E波、invesに変化する負荷の適当な数から得られた後tigator、パラメータを使用するか、またはパラメータからインデックスを構築して自由である（そのような蓄積されたエネルギーとして1月2日KX O 2、最大のAV圧力勾配KX o を 、拡張機能の負荷に依存しないインデックスなど ）と生理学や病態生理学のアスペクトを選択定量化される。

充填パターンは4つの異なるタイプのドップラー波形代表上記で詳述した方法を用いて、（通常の、pseudonormal、遅延弛緩、収縮制限的）は、図2に示されている。 図2Aは、それ自体でpseudonormalと区別できない、正常パターンを示しているパターン。 図2Bは 、遅延緩和を示し、 図2Cは、重度の拡張機能障害に関連した狭窄制限的パターンを示し?...

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Quantification of Global Diastolic Function by Kinematic Modeling-based Analysis of Transmitral Flow via the Parametrized Diastolic Filling Formalism

グローバル拡張機能を正確に、因果関係に基づく定量は、パラメータ化され拡張期経由 transmitralフロー充填（PDF）形式主義の運動学的モデリングベースの分析によって達成された。 PDFファイルは、固有の剛性、リラクゼーション、および負荷パラメータを生成し、機能障害の高感度かつ特異的インデックスを提供しながら、「新しい」の生理を解明。

パラメータ化拡張期充満フォーマリズムを経由Transmitral流れの運動学的モデルベースの​​解析によるグローバル拡張期機能の定量化

Quantitative cardiac function assessment remains a challenge for physiologists and clinicians.&#160;Although historically invasive methods have comprised ...

quantification-global-diastolic-function-kinematic-modeling-based

Research

JoVE Journal

Bioengineering

11.1K ビュー.  Washington University in St. Louis. グローバル拡張機能を正確に、因果関係に基づく定量は、パラメータ化され拡張期経由 transmitralフロー充填（PDF）形式主義の運動学的モデリングベースの分析によって達成された。 PDFファイルは、固有の剛性、リラクゼーション、および負荷パラメータを生成し、機能障害の高感度かつ特異的インデックスを提供しながら、「新しい」の生理を解?...

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Evaluation of Polymeric Gene Delivery Nanoparticles by Nanoparticle Tracking Analysis and High-throughput Flow Cytometry

Non-viral gene delivery using polymeric nanoparticles has emerged as an attractive approach for gene therapy to treat genetic diseases1 and as a technology for regenerative medicine2. Unlike viruses, which have significant safety issues, polymeric nanoparticles can be designed to be non-toxic, non-immunogenic, non-mutagenic, easier to synthesize, chemically versatile, capable of carrying larger nucleic acid cargo and biodegradable and/or environmentally responsive. Cationic polymers self-assemble with negatively charged DNA via electrostatic interaction to form complexes on the order of 100 nm that are commonly termed polymeric nanoparticles. Examples of biomaterials used to form nanoscale polycationic gene delivery nanoparticles include polylysine, polyphosphoesters, poly(amidoamines)s and polyethylenimine (PEI), which is a non-degradable off-the-shelf cationic polymer commonly used for nucleic acid delivery1,3 . Poly(beta-amino ester)s (PBAEs) are a newer class of cationic polymers4 that are hydrolytically degradable5,6 and have been shown to be effective at gene delivery to hard-to-transfect cell types such as human retinal endothelial cells (HRECs)7, mouse mammary epithelial cells8, human brain cancer cells9 and macrovascular (human umbilical vein, HUVECs) endothelial cells10.
A new protocol to characterize polymeric nanoparticles utilizing nanoparticle tracking analysis (NTA) is described. In this approach, both the particle size distribution and the distribution of the number of plasmids per particle are obtained11. In addition, a high-throughput 96-well plate transfection assay for rapid screening of the transfection efficacy of polymeric nanoparticles is presented. In this protocol, poly(beta-amino ester)s (PBAEs) are used as model polymers and human retinal endothelial cells (HRECs) are used as model human cells. This protocol can be easily adapted to evaluate any polymeric nanoparticle and any cell type of interest in a multi-well plate format.

A protocol for nanoparticle tracking analysis (NTA) and high-throughput flow cytometry to evaluate polymeric gene delivery nanoparticles is described. NTA is utilized to characterize the nanoparticle particle size distribution and the plasmid per particle distribution. High-throughput flow cytometry enables quantitative transfection efficacy evaluation for a library of gene delivery biomaterials.

ナノ粒子トラッキング分析とハイスループットフローサイトメトリーによる高分子遺伝子デリバリーナノ粒子の評価

Non-viral gene delivery using polymeric nanoparticles has emerged as an attractive approach for gene therapy to treat genetic diseases1 and as a ...

生物工学

Investigating the Three-dimensional Flow Separation Induced by a Model Vocal Fold Polyp

The fluid-structure energy exchange process for normal speech has been studied extensively, but it is not well understood for pathological conditions. Polyps and nodules, which are geometric abnormalities that form on the medial surface of the vocal folds, can disrupt vocal fold dynamics and thus can have devastating consequences on a patient&#39;s ability to communicate. Our laboratory has reported particle image velocimetry (PIV) measurements, within an investigation of a model polyp located on the medial surface of an in&#160;vitro driven vocal fold model, which show that such a geometric abnormality considerably disrupts the glottal jet behavior. This flow field adjustment is a likely reason for the severe degradation of the vocal quality in patients with polyps. A more complete understanding of the formation and propagation of vortical structures from a geometric protuberance, such as a vocal fold polyp, and the resulting influence on the aerodynamic loadings that drive the vocal fold dynamics, is necessary for advancing the treatment of this pathological condition. The present investigation concerns the three-dimensional flow separation induced by a wall-mounted prolate hemispheroid with a 2:1 aspect ratio in cross flow, i.e. a model vocal fold polyp, using an oil-film visualization technique. Unsteady, three-dimensional flow separation and its impact of the wall pressure loading are examined using skin friction line visualization and wall pressure measurements.

Vocal fold polyps can disrupt vocal fold dynamics and thus can have devastating consequences on a patient&#39;s ability to communicate. Three-dimensional flow separation induced by a wall-mounted model polyp and its impact on the wall pressure loading are examined using particle image velocimetry, skin friction line visualization, and wall pressure measurements.

モデルの声帯ポリープによる三次元流分離の調査

The fluid-structure energy exchange process for normal speech has been studied extensively, but it is not well understood for pathological conditions. ...

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

Electric Cell-substrate Impedance Sensing (ECIS) is an in vitro impedance measuring system to quantify the behavior of cells within adherent cell layers. To this end, cells are grown in special culture chambers on top of opposing, circular gold electrodes. A constant small alternating current is applied between the electrodes and the potential across is measured. The insulating properties of the cell membrane create a resistance towards the electrical current flow resulting in an increased electrical potential between the electrodes. Measuring cellular impedance in this manner allows the automated study of cell attachment, growth, morphology, function, and motility. Although the ECIS measurement itself is straightforward and easy to learn, the underlying theory is complex and selection of the right settings and correct analysis and interpretation of the data is not self-evident. Yet, a clear protocol describing the individual steps from the experimental design to preparation, realization, and analysis of the experiment is not available. In this article the basic measurement principle as well as possible applications, experimental considerations, advantages and limitations of the ECIS system are discussed. A guide is provided for the study of cell attachment, spreading and proliferation; quantification of cell behavior in a confluent layer, with regard to barrier function, cell motility, quality of cell-cell and cell-substrate adhesions; and quantification of wound healing and cellular responses to vasoactive stimuli. Representative results are discussed based on human microvascular (MVEC) and human umbilical vein endothelial cells (HUVEC), but are applicable to all adherent growing cells.

This protocol reviews Electric Cell-substrate Impedance Sensing, a method to record and analyze the impedance spectrum of adherent cells for the quantification of cell attachment, proliferation, motility, and cellular responses to pharmacological and toxic stimuli. Detection of endothelial permeability and assessment of cell-cell and cell-substrate contacts are emphasized.

内皮増殖、バリアー機能、運動性の定量のための電気細胞 - 基質インピーダンスセンシング

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

Lignin Down-regulation of Zea mays via dsRNAi and Klason Lignin Analysis

To facilitate the use of lignocellulosic biomass as an alternative bioenergy resource, during biological conversion processes, a pretreatment step is needed to open up the structure of the plant cell wall, increasing the accessibility of the cell wall carbohydrates. Lignin, a polyphenolic material present in many cell wall types, is known to be a significant hindrance to enzyme access. Reduction in lignin content to a level that does not interfere with the structural integrity and defense system of the plant might be a valuable step to reduce the costs of bioethanol production. In this study, we have genetically down-regulated one of the lignin biosynthesis-related genes, cinnamoyl-CoA reductase (ZmCCR1) via a double stranded RNA interference technique. The ZmCCR1_RNAi construct was integrated into the maize genome using the particle bombardment method. Transgenic maize plants grew normally as compared to the wild-type control plants without interfering with biomass growth or defense mechanisms, with the exception of displaying of brown-coloration in transgenic plants leaf mid-ribs, husks, and stems. The microscopic analyses, in conjunction with the histological assay, revealed that the leaf sclerenchyma fibers were thinned but the structure and size of other major vascular system components was not altered. The lignin content in the transgenic maize was reduced by 7-8.7%, the crystalline cellulose content was increased in response to lignin reduction, and hemicelluloses remained unchanged. The analyses may indicate that carbon flow might have been shifted from lignin biosynthesis to cellulose biosynthesis. This article delineates the procedures used to down-regulate the lignin content in maize via RNAi technology, and the cell wall compositional analyses used to verify the effect of the modifications on the cell wall structure.

Lignin Down-regulation of Zea mays via dsRNAi and Klason Lignin Analysis

A double stranded RNA interference (dsRNAi) technique is employed to down-regulate the maize cinnamoyl coenzyme A reductase (ZmCCR1) gene to lower plant lignin content. Lignin down-regulation from the cell wall is visualized by microscopic analyses and quantified by the Klason method. Compositional changes in hemicellulose and crystalline cellulose are analyzed.

のリグニンダウンレギュレーション<em&gt;トウモロコシ</em&gt; dsRNAiとクラソンリグニン分析によって

To facilitate the use of lignocellulosic biomass as an alternative bioenergy resource, during biological conversion processes, a pretreatment step is ...

Outer-Boundary Assisted Segmentation and Quantification of Trabecular Bones by an Imagej Plugin

Micro-computed tomography (micro-CT) is routinely used to assess bone quantity and trabecular microstructural properties in small animals under different bone loss conditions. However, the standard approach for trabecular analysis of micro-CT images is slice-by-slice semi-automatic hand-contouring, which is labor intensive and error prone. Described here is an efficient method for automatic segmentation of trabecular bones according to the bone's outer boundaries, where trabecular bones can be identified and segmented automatically with accuracy with less operator bias when appropriate segmentation parameters are set. To profile satisfactory segmentation parameters, an image stack of segmentation results is displayed, where all possible combinations of the segmentation parameters are changed one by one in sequence, and segmentation results with associated parameters can easily be visually checked. As a quality-control feature of the plugin, simulated standard objects are quantified where the measured quantities can be compared with theoretical values. Layer-by-layer quantification of trabecular properties and trabecular thicknesses are reported by such a plugin, and the distributions of such properties within the selected regions can be profiled easily. Although layer-by-layer quantification retains more information about trabecular bones and facilitates further statistical analysis of structural changes, such measures are unavailable from the output of current commercial software, where only a single quantified value for each parameter is reported for each sample. Therefore, the described workflows are better approaches for analyzing trabecular bones with accuracy and efficiency.

We present a workflow for segmenting and quantifying trabecular bones for 2D and 3D images based on the bone&#39;s outer boundary using an ImageJ plugin. This approach is more efficient and accurate than the current manual hand-contouring approach, and provides layer-by-layer quantifications, which are not available in current commercial software.

外側境界セグメンテーションと Imagej のプラグインで海綿骨の定量化を支援

Micro-computed tomography (micro-CT) is routinely used to assess bone quantity and trabecular microstructural properties in small animals under different ...

Detection of Endotoxin in Nano-formulations Using Limulus Amoebocyte Lysate (LAL) Assays

When present in pharmaceutical products, a Gram-negative bacterial cell wall component endotoxin (often also called lipopolysaccharide) can cause inflammation, fever, hypo- or hypertension, and, in extreme cases, can lead to tissue and organ damage that may become fatal. The amounts of endotoxin in pharmaceutical products, therefore, are strictly regulated. Among the methods available for endotoxin detection and quantification, the Limulus Amoebocyte Lysate (LAL) assay is commonly used worldwide. While any pharmaceutical product can interfere with the LAL assay, nano-formulations represent a particular challenge due to their complexity. The purpose of this paper is to provide a practical guide to researchers inexperienced in estimating endotoxins in engineered nanomaterials and nanoparticle-formulated drugs. Herein, practical recommendations for performing three LAL formats including turbidity, chromogenic and gel-clot assays are discussed. These assays can be used to determine endotoxin contamination in nanotechnology-based drug products, vaccines, and adjuvants.

Detection of Endotoxin in Nano-formulations Using Limulus Amoebocyte Lysate LAL Assays

Detection of endotoxins in engineered nanomaterials represents one of the grand challenges in the field of nanomedicine. Here, we present a case study that describes the framework composed of three different LAL formats to estimate potential endotoxin contamination in nanoparticles.

ナノ製剤中のエンドトキシン検出カブトガニ リムラス ライセート (ラル) 試金を使用して

When present in pharmaceutical products, a Gram-negative bacterial cell wall component endotoxin (often also called lipopolysaccharide) can cause ...

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) ...

Simultaneous Quantification of Selected Kynurenines Analyzed by Liquid Chromatography-Mass Spectrometry in Medium Collected from Cancer Cell Cultures

The kynurenine pathway and the tryptophan catabolites called kynurenines have received increased attention for their involvement in immune regulation and cancer biology. An in vitro cell culture assay is often used to learn about the contribution of different tryptophan catabolites in a disease mechanism and for testing therapeutic strategies. Cell culture medium that is rich in secreted metabolites and signaling molecules reflects the status of tryptophan metabolism and other cellular events. New protocols for the reliable quantification of multiple kynurenines in the complex cell culture medium are desired to allow for a reliable and quick analysis of multiple samples. This can be accomplished with liquid chromatography coupled with mass spectrometry. This powerful technique is employed in many clinical and research laboratories for the quantification of metabolites and can be used for measuring kynurenines.
Presented here is the use of liquid chromatography coupled with single quadrupole mass spectrometry (LC-SQ) for the simultaneous determination of four kynurenines, i.e., kynurenine, 3-hydroxykynurenine, 3-hydroxyanthranilic, and xanthurenic acid in the medium collected from in vitro cultured cancer cells. SQ detector is simple to use and less expensive compared to other mass spectrometers. In the SQ-MS analysis, multiple ions from the sample are generated and separated according to their specific mass-to-charge ratio (m/z), followed by the detection using a Single Ion Monitoring (SIM) mode.
This paper draws the attention on the advantages of the reported method and indicates some weak points. It is focused on critical elements of LC-SQ analysis including sample preparation along with chromatography and mass spectrometry analysis. The quality control, method calibration conditions and matrix effect issues are also discussed. We described a simple application of 3-nitrotyrosine as one analog standard for all target analytes. As confirmed by experiments with human ovary and breast cancer cells, the proposed LC-SQ method&#160;generates reliable results and can be further applied to other in vitro cellular models.

Described here is a protocol for the determination of four different tryptophan metabolites generated in the kynurenine pathway (kynurenine, 3-hydroxykynurenine, xanthurenic acid, 3-hydroxyanthranilic acid) in the medium collected from cancer cell cultures analyzed by liquid chromatography coupled with a single quadrupole mass spectrometry.

癌細胞培養から採取した培地における液体クロマトグラフィー-質量分析法による選択キヌレニンの同時定量化

The kynurenine pathway and the tryptophan catabolites called kynurenines have received increased attention for their involvement in immune regulation and ...

The Quantification of Injectability by Mechanical Testing

Injectable biomaterials are becoming increasingly popular for the minimally invasive delivery of drugs and cells. These materials are typically more viscous than traditional aqueous injections and may be semi-solid, therefore, their injectability cannot be assumed. This protocol describes a method to objectively assess the injectability of these materials using a standard mechanical tester. The syringe plunger is compressed by the crosshead at a set rate, and the force is measured. The maximum or plateau force value can then be used for comparison between samples, or to an absolute force limit. This protocol can be used with any material, and any syringe and needle size or geometry. The results obtained may be used to make decisions about formulations, syringe and needle sizes early in the translational process. Further, the effects of altering formulations on injectability may be quantified, and the optimum time to inject temporally changing materials determined. This method is also suitable as a reproducible way to examine the effects of injection on a material, to study phenomena such as self-healing and filter pressing or study the effects of injection on cells. This protocol is faster and more directly applicable to injectability than rotational rheology, and requires minimal post processing to obtain key values for direct comparisons.

Presented here is a protocol for quantitatively evaluating the injectability of a material through a syringe-needle system using a standard mechanical testing rig.

機械的試験による注入性の定量化

Injectable biomaterials are becoming increasingly popular for the minimally invasive delivery of drugs and cells. These materials are typically more ...

High-Dimensionality Flow Cytometry for Immune Function Analysis of Dissected Implant Tissues

The success of implanting laboratory-grown tissue or a medical device in an individual is subject to the immune response of the recipient host. Considering an implant as a foreign body, a hostile and dysregulated immune response may result in the rejection of the implant, while a regulated response and regaining of homeostasis can lead to its acceptance. Analyzing the microenvironments of implants dissected out under in vivo or ex vivo&#160;settings can help in understanding the pattern of immune response, which can ultimately help in developing new generations of biomaterials. Flow cytometry is a well-known technique for characterizing immune cells and their subsets based on their cell surface markers. This review describes a protocol based on manual dicing, enzymatic digestion, and filtration through a cell strainer for the isolation of uniform cell suspensions from dissected implant tissue. Further, a multicolor flow cytometry staining protocol has been explained, along with steps for initial cytometer settings to characterize and quantify these isolated cells by flow cytometry.

Isolation of cells from dissected implants and their characterization by flow cytometry can significantly contribute to understanding the pattern of immune response against implants. This paper describes a precise method for the isolation of cells from dissected implants and their staining for flow cytometric analysis.

パラメータ化拡張期充満フォーマリズムを経由Transmitral流れの運動学的モデルベースの​​解析によるグローバル拡張期機能の定量化

パラメータ化拡張期充満フォーマリズムを経由Transmitral流れの運動学的モデルベースの解析によるグローバル拡張期機能の定量化