著者は、AHA（WTに13GRNT16990019）とNHLBI（WTにHL097246とHL119371）などの資金源を承認したいと思います。

1.シラン化スライドの生体分子機能化やポリカーボネートメンブレン注：このプロトコル内化学物質やソリューションの多くは、高い蒸発速度（エタノール（エタノール）、アセトンなど ）を持っています。他のステップは、低蒸発速度のための長いインキュベーション時間を必要とします。パラフィンフィルムは、容器を密閉することをお勧めします。注意：（含む：硫酸、アセトン、（3-アミノプロピル）トリエトキシシラン、グルタルアルデヒド、エタノール）の化学物質の多くは、危険な、または揮発性と見なされます。使用前に適切な保管、取り扱い、および処分のための各材料の材料安全データシート（MSDS）を参照してください。 <ol><li>フルイマージョンを確保し、向きに関係なくきれいな、ガラススライド染色ディッシュ中に1ミリメートルによって50ミリメートルによって75ミリメートルを測定する新しいスライドガラスを配置します。ステップ1.1から1.12のコンテナを使用してください。 注：すべての後続のSTEために、50 mmの75 mmのサイズにカット0.4ミクロン孔サイズとの共培養のために、ポリカーボネートを含む（PC）膜PC官能とEC播種用のPS。 </li><li>硫酸（20％）、O / Nでスライドを浸します。 注意：使用前に硫酸のMSDSを参照してください。 </li><li> DIを毎回変更し、5分間、脱イオン水（DI）で3回浸漬することにより洗浄スライド。 </li><li> 30分間アセトン中でスライドを浸し。 注意：使用前にアセトンのMSDSを参照してください。 </li><li> 6％（3-アミノプロピル）トリエトキシシラン/アセトン溶液、O / Nでスライドを浸します。 注意：使用前に（3-アミノプロピル）トリエトキシシラン及びアセトンのMSDSを参照してください。 </li><li>アセトンを毎回変え、5分、3回、アセトンでスライドを浸します。 注意：使用前にアセトンのMSDSを参照してください。 </li><li> 、5分、3回のDIに浸漬するたびに、DIを変更することによって、スライドを洗浄します。 </li><li> 60分間1.5％グルタルアルデヒド/ DI溶液中でスライドを浸し。 注意：使用前にグルタルアルデヒドのMSDSを参照してください。 </li><li> 、5分、2回のDIに浸漬するたびに、DIを変更することによって、スライドを洗浄します。 </li><li>場所スライド無菌層流フード内で30分間、70％エタノール（EtOH）中に、S。 </li><li>エタノールを削除し、残った残留物が蒸発することができます。スライドを再水和するために、無菌DIとドレインでスライドを浸し。 注：スライドまたはPC膜をガラススライドホルダー中に密封し、一週間まで4℃で保存することができます。細胞培養に使用すると、繰り返しは1.10と1.11を繰り返します。 </li><li>スライドホルダーからスライドを削除し、層流フードでは100平方mmペトリ皿によって100ミリメートルにそれを置きます。 注：このコンテナには、残りのすべてのステップのために使用されます。 <ol><li>単一栽培実験のための内皮細胞播種のためのスライドまたはPCを準備します。 <ol><li>コー​​ト官能スライドやPC片側に1ミリリットルフィブロネクチン溶液（25μgの/ ml）で（ステップ1.11）、細胞培養室にさらされるおおよその領域をカバー。 </li><li> 1〜2時間、37℃に設定した滅菌インキュベーター内でスライドやPCをインキュベートします。 </li><li>インキュベーション後、GLAを使用して、残りの溶液を吸引真空に接続されたSSの吸引ピペット。 注：スライドは現在、将来の使用のために4℃でO / Nを格納することができます。 </li></ol></li><li>唯一のEC / SMC共培養を調製するための1.12.2の手順に従ってください。準備し、共培養実験のための平滑筋細胞（SMC）の培養を播種。 <ol><li> 50ミリメートル、外径を30mm、0.5mmの厚さ、およびフローチャンバーの真空に合わせ穿孔により50mmの内径75ミリの大きさで、スライド（ステップ1.11）の上にシリコンガスケットを置きます。 </li><li> 10％FBS / DMEM懸濁液中に1ミリリットルSMCを準備します。 7％NaHCO 3および7.4のpHを0.1 M NaOH溶液で2 mg / mlのコラーゲンI型の1 mlの溶液を中和し、そして2×10 6細胞/ mlの最終細胞密度SMCの懸濁液と混合します。 </li><li>ガスケット内SMC溶液を広げ、30分間、37℃、5％CO 2でスライドをインキュベートします。 </li><li>インキュベーション後、ダルベッコ改変で混合25 mlの0.1％ウシ胎児血清（FBS）でスライドをカバー72時間イーグル培地（DMEM）。 </li></ol></li></ol></li><li>スライドガラス/ポリカーボネート膜上で培養内皮細胞（EC）。 <ol><li>スライドガラスまたはポリカーボネート膜のフィブロネクチン表面上に6.0×10 5細胞/ mlの初期濃度と種子10％FBS / DMEM中の1ミリリットルのECを、。 </li><li> 37℃、5％CO 2インキュベーター中で細胞をインキュベートし、120分間、10％FBS。 </li><li> 37℃でインキュベーター中でさらに10％FBS / DMEMで細胞、および場所を含むカバースライド、5％CO 2、O ​​/ N、70％-80％コンフルエントになるまで。 </li></ol></li></ol>流体の粘度および体積流量の2決意注：回転粘度計は精密機器であり、粘度計のユーザマニュアルは、校正ゼロ、または測定を行う前に相談する必要があります。 <ol><li>実験の対象となる血管系の文献から所望の流体せん断（τ）を決定します。 </li><li> Measur回転式粘度計を使用して電子の1％FBS /（μ）DMEM粘度。 </li><li>ポアズイユの式から必要な体積流量（Q）を決定します。 <img alt="式（1）" src="/files/ftp_upload/53224/53224eq1.jpg" /> 、 ここで、τ=流体せん断、μ=粘度、Q =体積チャンバ幅W =流量、及びh =室の高さ）。 </li><li>設定ポンプステップ2.3で導出流量、およびそれ以降のすべてのステップのために使用します。 </li></ol>拍動指数の3決意注：システム内のすべての接続ポートは、適切なサイズのロック・リング・ツー・バーブ、または雌型ルアー・ツー・バーブ接続で接続する必要があります。接続PVCチューブは、その後、バーブ継手に接続することができ、回路を完成。 <ol><li>正しい流れ方向にチャンバー（ 図3）と超音波流量計を減衰して、 図2のように流れ回路を接続します。 注意：超音波流量計は、機器の敏感な部分である、とマニュアルには、使用前に相談する必要があります。 </li><li> （ポンプ）リザーバアウトレットチューブを確保することによって、DI水を用いて流れ回路とリザーバを充填リザーバ容積内に沈められます。流量計を用いた流量波形を視覚化します。 </li><li>流体/空気の体積比を変化させる減衰室に外気開放弁。閉じる異なる流体レベル間隔で大気開放弁と拍動指数（PI =（V マックス - V最小）/ V の平均）を計算流量波形のピーク（V max）を使用することにより、トラフ（V最小）、および（V 平均）を意味します。ノートブックのレコードのPI値。 </li><li>マークは、将来の使用のために傾けフェルト、永続的なインクのペンを使用して、減衰室の流体レベルとPIを生じました。病理文献11から目的のPIレベルを決定します。 </li><li>シリコンチューブFormation-オプション、拍動を制御する、より高度な方法<ol><li>異なる比（例えば、BASにシリコーンエラストマーベースと硬化剤を混合1〜36：10から電子への架橋剤の比率。1）に変化対象と弾性率のために、先に示したように2 </li><li>簡単に所定の塩基対架橋剤の比を有するシリコーンプレポリマー混合物中に鋼製カニューレ（14 G）を浸漬し、繰り返し浸漬硬化プロセスによってシリコンチューブを製造します。 </li><li> 4時間は、硬化プロセスの途中で方向を切り替える、カニューレ上のポリマーコーティングを硬化させるために60℃に設定したオーブン中に、プレポリマー被覆カニューレを配置します。 </li><li>同じシリコーンエラストマー混合物で浸漬法を繰り返し、〜厚さ0.3mmのチューブになり、さらに4時間、背面オーブン内に配置します。 </li><li>ステンレス鋼カニューレから極薄シリコンチューブを外します。 </li><li> 3.3のようにそれぞれのための代わり室を減衰させる回路、およびテストPIを流すチューブを接続します。 </li></ol></li></ol> 4.ポンプの滅菌<ol><li> 1フローチャンバー（ 図2）、PVCチューブ、及びガスケットを浸します0％の過酸化水素（H 2 O 2）。ステップ4の前に滅菌DIで洗います。 </li><li>予備のインキュベーターの棚の上の血液ポンプを配置します。 注：インキュベーターの棚はステンレス鋼であること、および全体の流れ回路の重量を支えることができるはずです。 </li><li> （ポンプ）リザーバアウトレットチューブを確実にすることによって、10％のH 2 O 2と流体回路とリザーバを充填リザーバ容積内に沈められます。上のUV光を層流フード中で20分間回路を介してポンピングすることによってH 2 O 2を循環させます 。 </li><li>すべて吸引チューブからH 2 O 2、およびフロー回路を通ってポンプで滅菌PBSで洗浄しました。 </li></ol> 5.フロー商工会議総会注：フローチャンバは、真空ポートと、入口および出口流れポート（ 図2を参照）、アクリル、特注のプレートから成ります。チャンバアセンブリは、培養スライドの上にフローチャンバーとガスケットを配置することで構成され、プロperly整列、および以下に記載されています。 <ol><li> 37℃の水浴中で1％FBS / DMEMをウォームアップし、フローチャンバーを準備します。 <ol><li> （ステップ1.13から）メディアのうち、ECスライドを取り、セル側を上にして上の場所ガスケット。 </li><li> （オプション）（ステップ1.13から）メディアのうち、PC膜を取り、セル側を上にして上の場所ガスケット。 PC膜の下にシードされたSMC（ステップ1.12.2）との共培養のスライドを置きます。 </li></ol></li><li>ガスケットの穴（ 図2）とフローチャンバーの真空チャネルを合わせます。 </li><li>真空へのメディアの漏れを確実にしない真空ポート（ 図2）に真空管を取り付けます。 </li><li>スプリングクランプ、フローチャンバーの各側に1つ（ 図2および図5）を用いてガラススライド及びクランプフローチャンバアセンブリの下に置きポリカーボネートシート。 </li><li>場所フロー37℃のインキュベーター内のシステムおよび5％CO 2、および低脈動で満たされた容器からポンプでメディアとの回路を埋めます。細胞をプレコンディショニングのために4時間のためにこの流れを維持します。 </li><li>所望の時間のためにマークPIレベル、および文化にダンピング室に流体音量を調整します。 </li></ol>

<ol>
	<li>Scott-Drechsel, D., Su, Z., Hunter, K., Li, M., Shandas, R., Tan, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+new+flow+co-culture+system+for+studying+mechanobiology+effects+of+pulse+flow+waves.">A new flow co-culture system for studying mechanobiology effects of pulse flow waves.</a> Cytotechnology. 64 (6), 649-666 (2012).</li><li>Tan, Y., 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=Stiffening-Induced+High+Pulsatility+Flow+Activates+Endothelial+Inflammation+via+a+TLR2/NF-&#954;B+Pathway.">Stiffening-Induced High Pulsatility Flow Activates Endothelial Inflammation via a TLR2/NF-&#954;B Pathway.</a> PLoS ONE. 9 (7), e102195 (2014).</li><li>Wexler, L., 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=Coronary+Artery+Calcification:+Pathophysiology,+Epidemiology,+Imaging+Methods,+and+Clinical+Implications+A+Statement+for+Health+Professionals+From+the+American+Heart+Association.">Coronary Artery Calcification: Pathophysiology, Epidemiology, Imaging Methods, and Clinical Implications A Statement for Health Professionals From the American Heart Association.</a> Circulation. 94 (5), 1175-1192 (1996).</li><li>Lan, T. -. H., Huang, X. -. Q., Tan, H. -. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Vascular+fibrosis+in+atherosclerosis.">Vascular fibrosis in atherosclerosis.</a> Cardiovasc Pathol. 22 (5), 401-407 (2013).</li><li>Lee, C. H., 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=Promoting+endothelial+recovery+and+reducing+neointimal+hyperplasia+using+sequential-like+release+of+acetylsalicylic+acid+and+paclitaxel-loaded+biodegradable+stents.">Promoting endothelial recovery and reducing neointimal hyperplasia using sequential-like release of acetylsalicylic acid and paclitaxel-loaded biodegradable stents.</a> Int J Nanomedicine. 9, 4117-4133 (2014).</li><li>Intengan, H. D., Schiffrin, E. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Vascular+Remodeling+in+Hypertension+Roles+of+Apoptosis+Inflammation,+and+Fibrosis.">Vascular Remodeling in Hypertension Roles of Apoptosis Inflammation, and Fibrosis.</a> Hypertension. 38 (3), 581-587 (2001).</li><li>Greil, O., 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=Changes+in+carotid+artery+flow+velocities+after+stent+implantation:+a+fluid+dynamics+study+with+laser+Doppler+anemometry.">Changes in carotid artery flow velocities after stent implantation: a fluid dynamics study with laser Doppler anemometry.</a> J Endovasc Ther. 10 (2), 275-284 (2003).</li><li>Egorova, A. D., van der Heiden, K., Poelmann, R. E., Hierck, B. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Primary+cilia+as+biomechanical+sensors+in+regulating+endothelial+function.">Primary cilia as biomechanical sensors in regulating endothelial function.</a> Differentiation. 83 (2), S56-S61 (2012).</li><li>Liu, S. Q., Goldman, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Role+of+blood+shear+stress+in+the+regulation+of+vascular+smooth+muscle+cell+migration.">Role of blood shear stress in the regulation of vascular smooth muscle cell migration.</a> IEEE T Bio-Med Eng. 48 (4), 474-483 (2001).</li><li>Scott, D., Tan, Y., Shandas, R., Stenmark, K. R., Tan, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High+pulsatility+flow+stimulates+smooth+muscle+cell+hypertrophy+and+contractile+protein+expression.">High pulsatility flow stimulates smooth muscle cell hypertrophy and contractile protein expression.</a> AJP: Lung C. 304 (1), L70-L81 (2013).</li><li>Panaritis, V., 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=Pulsatility+Index+of+Temporal+and+Renal+Arteries+as+an+Early+Finding+of+Arteriopathy+in+Diabetic+Patients..">Pulsatility Index of Temporal and Renal Arteries as an Early Finding of Arteriopathy in Diabetic Patients..</a> Ann Vasc Surg. 19 (1), 80-83 (2005).</li><li>Miao, H., 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=Effects+of+Flow+Patterns+on+the+Localization+and+Expression+of+VE-Cadherin+at+Vascular+Endothelial+Cell+Junctions:+In+vivo+and+in+vitro+Investigations.">Effects of Flow Patterns on the Localization and Expression of VE-Cadherin at Vascular Endothelial Cell Junctions: In vivo and in vitro Investigations.</a> J Vasc Res. 42 (1), 77-89 (2005).</li></ol>

著者らは、開示することは何もありません。

このプロトコルは、in vitroでの拍動流を再生する方法を記載し、そして疾患の病理に流れ状態の寄与を決定するのに役立つ最初の工程であってもよいです。このプロトコルを使用して、以前の研究では、流れ状態は、血管炎症反応に寄与する発見した。さらに1、10、このプロトコルは、経験豊富な研究室のために意図されています。このように、いずれも深流体力学にお...

心血管疾患の罹患率は、不健康な血管系に起因する多くは、アメリカで最大です。健康な動脈は、内皮細胞（EC）の単層でコーティングされたソフト腔表面に、弾性組織で構成されています。動脈流は、正の平均流量で振動波の関数としてモデル化することができます。拍動指数（PI）は振動の大きさの商と平均流（。。PI =（最大-最小）/平均値 ）で、1変数血管の弾力性とin vitroでモデル化された2動脈の弾力性は、フローのストレージ上で重要です。収縮期圧の下で拡張する心臓収縮のエネルギー、および血流PIの調節に重要な役割を果たしています。心臓が一貫、拍動、体積流量を維持するので、動脈の拡張は、流速、せん断応力、及びPIを減少させることにより流動性を高め、断面積を増大させます。弾力性に頻繁に、不健康な動脈存在変更またはコンプライアンス、血管リモデリングから補強、瘢痕組織または石灰化3、4が表示されます。加えて、新生内膜過形成（NIH）、5瘤および高血圧6および血管線維症4のような他の血管障害は、血管の直径を収縮することができます。しかし、現在の薬物治療、および血管疾患の治療装置は、多くの場合、多くの場合、血管の形態及び特性の変化によって複雑になる血管疾患における血管壁コンプライアンスまたは血流力学の重要性を無視します。どちらのバルーン血管形成術やステント留置術は、壁の弾力性7の合併症に答えます。したがって、血液の in vitroモデルは、動脈疾患と治療に起因する疾患の病理と治療の将来の有効性を検討する上で重要であるが流れます。本明細書において、我々はpathol血管疾患における細胞応答を決定するように設計生理学的および病理学的血流を複製する方法を記載オギース。流体の流れは、血管系内のすべてのセルに影響を与え、血管の健康に重要な機械的な信号である血管壁、でせん断応力が発生します。流体せん断のための血管内皮上のいくつかの機械式センサは内皮mechanosensing 8のための最近の研究で示さ一次繊毛を含む、同定されています。内皮細胞の活性及び形態は、流れの速度、方向、および脈動の影響を受けます。また、平滑筋細胞（SMC）移動は、間質液9を介して低速の流れのメカノ信号によって影響を受けることができ、また、流れおよびサイトカインを介して流量信号のメカノトランスダクションするためにそれらの応答を介して内皮細胞からのパラクリンシグナリングを通じてことができ10を解放します 。 「用量」の平均せん断、PIの依存性、およびパラクリンシグナル伝達はまた、相互に依存する場合があります。単層培養で変化 &quot;投与&quot;と流体せん断に対する血管細胞応答のこの目的のために、決意またはin vitroでの共培養は、血管リモデリングに機械的な洞察を提供し、病気や治療の予測を向上させることができます。この実験で使用されるフ​​ローシステムは、血液ポンプ、空気タンク、唯一実験中に使用される下流の流量計、下流の細胞培養、パラレルプレートフローチャンバー、およびメディアリザーバを減衰上流の流れから成ります。以下のような血流変数の制御は、流量平均、分当たりのビート、及びPIは、流量制御、パルス周波数、圧力減衰の導入によって達成され得ます。拍動血液ポンプは、体積流量、およびパルス周波数を意味するように直接関連して、制御されたストロークの周波数で、可変ストローク変位を用意しています。流れ回路内の空気タンクの導入は流れ振動の大きさを低減し、圧力減衰を可能にします。減衰チャンバ内の空気が流れ波から過剰な圧力があることをできるように、圧縮可能である一方でメディアは、非圧縮性流体であります空気圧縮により吸収されます。メディア比への空気は多くの減衰がどのように発生するかを制御することができます。幅50mmによって長さが75ミリメートルカスタム細胞培養フローチャンバーは、アクリルから作成されました。流れは、入口ポートを通って入り、入口マニホルドを通じて膨張し、フローチャンバーの全体一貫した流れを提供します。同様の流れと構造は、チャンバ出口に存在します。細胞は、官能化スライドガラス上に播種し、続いてフローチャンバーに取り付けられています。これは、簡単に研究した後に検索された大規模な集団を可能にします。共培養実験は、サイトカイン/フロー輸送を可能にしながら、培養の間、細胞間の接触を排除するために、多孔性ポリカーボネート膜を使用することができます。このシステムは、以前に病的に高いPI疾患に対する細胞応答を調査するため、10、高PIフローおよび内皮単層培養およびEC / SMC共培養1への影響をモデル化するために使用されてきました。これらのフローコンをモデル化するために使用するプロトコルを記述することによりditionsは、我々は、細胞応答への流れ信号の寄与を決定する際に他の人を支援したいと考えています。

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Acetone</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>34850</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sulfuric Acid</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>320501</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>(3-Aminopropyl)trethoxysilane</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>440140</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glutaraldehyde Solution</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>G5882</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ethanol</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>459844</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glass Slide (70mm x 50mm)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>CLS294775X50</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polycarbonate Membrane</td>
			<td>Millipore Corp.</td>
			<td>HTTP09030</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silicone Gasket</td>
			<td>Grace Bio-Labs</td>
			<td>RD 475464</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fibronectin (25 &#956;g/mL)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>F1141</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Collagen Type-I</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>C3867</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NaHCO3</td>
			<td>Fluka</td>
			<td>36486</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NaOH</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>S5881</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Damping Chamber</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>This chamber is custom made, and may be requested using the engineering drawing of Figure 3.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Blood Pump</td>
			<td>Harvard Apparatus</td>
			<td>529552</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Poly-Vinyl Carbonate Tubing</td>
			<td>US Plastic</td>
			<td>65066, 65063, 65062</td>
			<td>Various sizes may be required</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Luer Connections</td>
			<td>Nordson Medical</td>
			<td>Various</td>
			<td>Various sizes will be required, and a number of parts should be purchased for replacement use.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Culture Chamber</td>
			<td>Machined in-house</td>
			<td>Custom</td>
			<td>Acrylic may be purchased in sheets and machined for intended use. The engineering drawing shown in Figure 2 may be used to recreate this chamber</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Square Petri Dish</td>
			<td>Cole-Parmer</td>
			<td>EW-14007-10</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glass Slide Holder</td>
			<td>Capitol Scientific</td>
			<td>WHE-900303</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fetal Bovine Serum</td>
			<td>Mediatech, Inc.</td>
			<td>35-010-CV</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dulbecco&#39;s Modified Eagle Medium</td>
			<td>Mediatech, Inc.</td>
			<td>10-013-CV</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Flow Meter</td>
			<td>Sonotec, GmbH</td>
			<td>Sonoflow co.55/060</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sylgard Elastomer Kit</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>761036-5EA</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>14 G Steel Cannula</td>
			<td>General Laboratory Supply</td>
			<td>S8365-1</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

in vitro model of physiological and pathological blood flow with application to investigations of vascular cell remodeling

血管疾患は、米国内の死亡の一般的な原因です。ここで、我々は、血管疾患の病理に向けて流動力学の寄与を​​調べるための方法を提示します。壁の補強、瘢痕化、またはすべての流体の流量に影響を与える可能性があり、部分的狭窄、及び拍動流、または拍動指数の大きさにしばしば存在不健康な動脈。様々な流れ条件の複製は、血液ポンプの下流室を減衰流れ圧力を調整する結果です。閉じたフローシステム内の空気の導入は、ポンプからの脈動圧力を吸収する圧縮可能なメディアを可能にし、したがって、拍動指数を変化させます。本明細書に記載される方法は、単純に、高度に制御入力、および容易に測定結果を、再生されます。いくつかの制限は、システムで近似され、複雑な生理的なパルス波形のレクリエーションです。内皮細胞、平滑筋細胞、および線維芽細胞は、血流THRの影響を受けます動脈ウワーッ。血流の動的成分は、心拍出量および動脈壁のコンプライアンスによって決定されます。流動力学の血管細胞メカノトランスダクションは、サイトカイン放出および動脈内の細胞型の間のクロストークをトリガすることができます。血管細胞の共培養は、血管壁との機械的シグナルに対する血管応答における細胞間相互作用を反映して、より正確な画像です。流れの動的平均（または安定した）コンポーネントに対する細胞応答を含む流動力学の寄与は、したがって、疾患の病状および治療有効性を決定する上で重要な測定基準です。 in vitroでの共培養モデルを導入し、圧力がシミュレートされた心拍出量を生成する血液ポンプの下流に減衰を通して、種々の動脈疾患の病状を調査することができます。

流れ条件の維持は、フロー回路（ 図1）の正確な組立に依存しています。チューブの直径がより大きな直径を培養室の前後の流れ抵抗およびその後の圧力低下を低減することで、アセンブリ内の重要な選択です。意図された圧力と流速を確保するために、意図されたチューブを用いた実験の前に流量計を使用してシステムを組み立てます。培養チャンバの真空チャネルのアライン...

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In Vitro Model of Physiological and Pathological Blood Flow with Application to Investigations of Vascular Cell Remodeling

このプロトコルは、疾患の病理における細胞応答を決定するのを助けるために、インビトロで生理学的または病理学的な血流を複製します。血液ポンプの下流ダンピング室の圧力を導入することにより、脈管構造を横切る血流が血管内皮または模倣共培養の単層上で要約し、課すことができます。

血管細胞リモデリングの研究への応用生理学的および病理学的血流のインビトロモデル

Vascular disease is a common cause of death within the United States. Herein, we present a method to examine the contribution of flow dynamics towards ...

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Research

JoVE Journal

Bioengineering

In Vitro Model of Physiological and Pathological Blood Flow with Application to Investigations of Vascular Cell Remodeling

9.5K ビュー.  University of Colorado at Boulder. このプロトコルは、疾患の病理における細胞応答を決定するのを助けるために、インビトロで生理学的または病理学的な血流を複製します。血液ポンプの下流ダンピング室の圧力を導入することにより、脈管構造を横切る血流が血管内皮または模倣共培養の単層上で要約し、課すことができます。 

ビデオ: In Vitro Model of Physiological and Pathological Blood Flow with Application to Investigations of Vascular Cell Remodeling

Improved Method for the Preparation of a Human Cell-based, Contact Model of the Blood-Brain Barrier

The blood-brain barrier (BBB) comprises impermeable but adaptable brain capillaries which tightly control the brain environment. Failure of the BBB has been implied in the etiology of many brain pathologies, creating a need for development of human in vitro BBB models to assist in clinically-relevant research. Among the numerous BBB models thus far described, a static (without flow), contact BBB model, where astrocytes and brain endothelial cells (BECs) are cocultured on the opposite sides of a porous membrane, emerged as a simplified yet authentic system to simulate the BBB with high throughput screening capacity. Nevertheless the generation of such model presents few technical challenges. Here, we describe a protocol for preparation of a contact human BBB model utilizing a novel combination of primary human BECs and immortalized human astrocytes. Specifically, we detail an innovative method for cell-seeding on inverted inserts as well as specify insert staining techniques and exemplify how we use our model for BBB-related research.

Establishment of human models of the blood-brain barrier (BBB) can benefit research into brain conditions associated with BBB failure. We describe here an improved technique for preparation of a contact BBB model, which permits coculturing of human astrocytes and brain endothelial cells on the opposite sides of a porous membrane.

人間の細胞に基づく、血液脳関門の接触モデルの作製のための改善された方法

The blood-brain barrier (BBB) comprises impermeable but adaptable brain capillaries which tightly control the brain environment. Failure of the BBB has ...

生物工学

A Novel Three-dimensional Flow Chamber Device to Study Chemokine-directed Extravasation of Cells Circulating under Physiological Flow Conditions

Extravasation of circulating cells from the bloodstream plays a central role in many physiological and pathophysiological processes, including stem cell homing and tumor metastasis. The three-dimensional flow chamber device (hereafter the 3D device) is a novel in vitro technology that recreates physiological shear stress and allows each step of the cell extravasation cascade to be quantified. The 3D device consists of an upper compartment in which the cells of interest circulate under shear stress, and a lower compartment of static wells that contain the chemoattractants of interest. The two compartments are separated by porous inserts coated with a monolayer of endothelial cells (EC). An optional second insert with microenvironmental cells of interest can be placed immediately beneath the EC layer. A gas exchange unit allows the optimal CO2 tension to be maintained and provides an access point to add or withdraw cells or compounds during the experiment. The test cells circulate in the upper compartment at the desired shear stress (flow rate) controlled by a peristaltic pump. At the end of the experiment, the circulating and migrated cells are collected for further analyses. The 3D device can be used to examine cell rolling on and adhesion to EC under shear stress, transmigration in response to chemokine gradients, resistance to shear stress, cluster formation, and cell survival. In addition, the optional second insert allows the effects of crosstalk between EC and microenvironmental cells to be examined. The translational applications of the 3D device include testing of drug candidates that target cell migration and predicting the in vivo behavior of cells after intravenous injection. Thus, the novel 3D device is a versatile and inexpensive tool to study the molecular mechanisms that mediate cellular extravasation.

The three-dimensional flow chamber device is a novel in vitro technology for the quantitative and step-wise evaluation of the extravasation cascade of cells circulating under conditions of physiological shear stress. The device therefore fills a critical need for basic, preclinical, and clinical studies of cell migration.

生理フローの状況の下で循環細胞のケモカイン指向溢出を研究する新規三次元フローチャンバーデバイス

Extravasation of circulating cells from the bloodstream plays a central role in many physiological and pathophysiological processes, including stem cell ...

Shock Wave Application to Cell Cultures

Shock waves nowadays are well known for their regenerative effects. Basic research findings showed that shock waves do cause a biological stimulus to target cells or tissue without any subsequent damage. Therefore, in vitro experiments are of increasing interest. Various methods of applying shock waves onto cell cultures have been described. In general, all existing models focus on how to best apply shock waves onto cells.
However, this question remains: What happens to the waves after passing the cell culture? The difference of the acoustic impedance of the cell culture medium and the ambient air is that high, that more than 99% of shock waves get reflected! We therefore developed a model that mainly consists of a Plexiglas built container that allows the waves to propagate in water after passing the cell culture. This avoids cavitation effects as well as reflection of the waves that would otherwise disturb upcoming ones. With this model we are able to mimic in vivo conditions and thereby gain more and more knowledge about how the physical stimulus of shock waves gets translated into a biological cell signal (&#8220;mechanotransduction&#34;).

Shock waves nowadays are well known for their regenerative effects. Therefore in vitro experiments are of increasing interest. We therefore developed a model for in vitro shock wave trials (IVSWT) that enables us to mimic in vivo conditions thereby avoiding distracting physical effects.

細胞培養物衝撃波アプリケーション

Shock waves nowadays are well known for their regenerative effects. Basic research findings showed that shock waves do cause a biological stimulus to ...

Tissue Engineering of Tumor Stromal Microenvironment with Application to Cancer Cell Invasion

3D organotypic cultures of epithelial cells on a matrix embedded with mesenchymal cells are widely used to study epithelial cell differentiation and invasion. Rat tail type I collagen and/or matrix derived from Engelbreth-Holm-Swarm mouse sarcoma cells have been traditionally employed as the substrates to model the matrix or stromal microenvironment into which mesenchymal cells (usually fibroblasts) are populated. Although experiments using such matrices are very informative, it can be argued that due to an overriding presence of a single protein (such as in type I Collagen) or a high content of basement membrane components and growth factors (such as in matrix derived from mouse sarcoma cells), these substrates do not best reflect the contribution to matrix composition made by the stromal cells themselves. To study native matrices produced by primary dermal fibroblasts isolated from patients with a tumor prone, genetic blistering disorder (recessive dystrophic epidermolysis bullosa), we have adapted an existing native matrix protocol to study tumor cell invasion. Fibroblasts are induced to produce their own matrix over a prolonged period in culture. This native matrix is then detached from the culture dish and epithelial cells are seeded onto it before the entire coculture is raised to the air-liquid interface. Cellular differentiation and/or invasion can then be assessed over time. This technique provides the ability to assess epithelial-mesenchymal cell interactions in a 3D setting without the need for a synthetic or foreign matrix with the only disadvantage being the prolonged period of time required to produce the native matrix. Here we describe the application of this technique to assess the ability of a single molecule expressed by fibroblasts, type VII collagen, to inhibit tumor cell invasion.

Tissue engineered fibroblast-derived native matrix is an emerging tool to generate a stromal substrate which supports epithelial cell proliferation and differentiation. Here a protocol applying this methodology to assess the impact of different stromal cell types on tumor cell biology is presented.

癌細胞浸潤への応用による腫瘍間質微小環境の組織工学

3D organotypic cultures of epithelial cells on a matrix embedded with mesenchymal cells are widely used to study epithelial cell differentiation and ...

In vitro Cell Culture Model for Toxic Inhaled Chemical Testing

Cell cultures are indispensable to develop and study efficacy of therapeutic agents, prior to their use in animal models. We have the unique ability to model well differentiated human airway epithelium and heart muscle cells. This could be an invaluable tool to study the deleterious effects of toxic inhaled chemicals, such as chlorine, that can normally interact with the cell surfaces, and form various byproducts upon reacting with water, and limiting their effects in submerged cultures. Our model using well differentiated human airway epithelial cell cultures at air-liqiuid interface circumvents this limitation as well as provides an opportunity to evaluate critical mechanisms of toxicity of potential poisonous inhaled chemicals. We describe enhanced loss of membrane integrity, caspase release and death upon toxic inhaled chemical such as chlorine exposure. In this article, we propose methods to model chlorine exposure in mammalian heart and airway epithelial cells in culture and simple tests to evaluate its effect on these cell types.

In vitro Cell Culture Model for Toxic Inhaled Chemical Testing

This protocol is designed to demonstrate exposure method of cell cultures to inhaled toxic chemicals. Exposure of differentiated air-liquid&#160;interface (ALI) cultures of airway epithelial cells provides a unique model of airway exposure to toxic gases such as chlorine. In this manuscript we describe effect of chlorine exposure on air-liquid&#160;interface cultures of epithelial cells and submerged culture of cardiomyocytes. In vitro exposure systems allow important mechanistic studies to evaluate pathways that could then be utilized to develop novel therapeutic agents.

有毒吸入化学試験のためのin vitroでの細胞培養モデルにおける

Cell cultures are indispensable to develop and study efficacy of therapeutic agents, prior to their use in animal models. We have the unique ability to ...

Using Cell-substrate Impedance and Live Cell Imaging to Measure Real-time Changes in Cellular Adhesion and De-adhesion Induced by Matrix Modification

Cell-matrix adhesion plays a key role in controlling cell morphology and signaling. Stimuli that disrupt cell-matrix adhesion (e.g., myeloperoxidase and other matrix-modifying oxidants/enzymes released during inflammation) are implicated in triggering pathological changes in cellular function, phenotype and viability in a number of diseases. Here, we describe how cell-substrate impedance and live cell imaging approaches can be readily employed to accurately quantify real-time changes in cell adhesion and de-adhesion induced by matrix modification (using endothelial cells and myeloperoxidase as a pathophysiological matrix-modifying stimulus) with high temporal resolution and in a non-invasive manner. The xCELLigence cell-substrate impedance system continuously quantifies the area of cell-matrix adhesion by measuring the electrical impedance at the cell-substrate interface in cells grown on gold microelectrode arrays. Image analysis of time-lapse differential interference contrast movies quantifies changes in the projected area of individual cells over time, representing changes in the area of cell-matrix contact. Both techniques accurately quantify rapid changes to cellular adhesion and de-adhesion processes. Cell-substrate impedance on microelectrode biosensor arrays provides a platform for robust, high-throughput measurements. Live cell imaging analyses provide additional detail regarding the nature and dynamics of the morphological changes quantified by cell-substrate impedance measurements. These complementary approaches provide valuable new insights into how myeloperoxidase-catalyzed oxidative modification of subcellular extracellular matrix components triggers rapid changes in cell adhesion, morphology and signaling in endothelial cells. These approaches are also applicable for studying cellular adhesion dynamics in response to other matrix-modifying stimuli and in related adherent cells (e.g., epithelial cells).

Here, we present a protocol to continuously quantify cell adhesion and de-adhesion processes with high temporal resolution in a non-invasive manner by cell-substrate impedance and live cell imaging analyses. These approaches reveal the dynamics of cell adhesion/de-adhesion processes triggered by matrix modification and their temporal relationship to adhesion-dependent signaling events.

マトリックス修飾により誘導される細胞接着及び脱接着におけるリアルタイムの変化を測定するために、細胞 - 基質インピーダンスと生細胞イメージングを使用して、

Cell-matrix adhesion plays a key role in controlling cell morphology and signaling. Stimuli that disrupt cell-matrix adhesion (e.g., myeloperoxidase and ...

Eye Irritation Test (EIT) for Hazard Identification of Eye Irritating Chemicals using Reconstructed Human Cornea-like Epithelial (RhCE) Tissue Model

To comply with the Seventh Amendment to the EU Cosmetics Directive and EU REACH legislation, validated non-animal alternative methods for reliable and accurate assessment of ocular toxicity in man are needed. To address this need, we have developed an eye irritation test (EIT) which utilizes a three dimensional reconstructed human cornea-like epithelial (RhCE) tissue model that is based on normal human cells. The EIT is able to separate ocular&#160;irritants and corrosives (GHS Categories 1 and 2 combined) and those that do not require labeling (GHS No Category). The test utilizes two separate protocols, one designed for liquid chemicals and a second, similar protocol for solid test articles. The EIT prediction model uses a single exposure period (30 min for liquids, 6 hr for solids) and a single tissue viability cut-off (60.0% as determined by the MTT assay). Based on the results for 83 chemicals (44 liquids and 39 solids) EIT achieved 95.5/68.2/ and 81.8% sensitivity/specificity and accuracy (SS&#38;A) for liquids, 100.0/68.4/ and 84.6% SS&#38;A for solids, and 97.6/68.3/ and 83.1% for overall SS&#38;A. The EIT will contribute significantly to classifying the ocular irritation potential of a wide range of liquid and solid chemicals without the use of animals to meet regulatory testing requirements. The EpiOcular EIT method was implemented in 2015 into the OECD Test Guidelines as TG 492.

Eye Irritation Test EIT for Hazard Identification of Eye Irritating Chemicals using Reconstructed Human Cornea-like Epithelial RhCE Tissue Model

We have developed an eye irritation test which utilizes a three dimensional reconstructed human cornea-like epithelial (RhCE) tissue model. The test is able to discriminate between ocular irritant and corrosive materials (GHS Categories 1 and 2 combined) and those that do not require labeling (GHS No Category).

再構成ヒト角膜上皮様（RHCE）組織モデルを使用して眼刺激性化学物質の有害性の同定のための眼刺激性試験（EIT）

To comply with the Seventh Amendment to the EU Cosmetics Directive and EU REACH legislation, validated non-animal alternative methods for reliable and ...

Microfluidic Flow Chambers Using Reconstituted Blood to Model Hemostasis and Platelet Transfusion In Vitro

Blood platelets prepared for transfusion gradually lose hemostatic function during storage. Platelet function can be investigated using a variety of (indirect) in vitro experiments, but none of these is as comprehensive as microfluidic flow chambers. In this protocol, the reconstitution of thrombocytopenic fresh blood with stored blood bank platelets is used to simulate platelet transfusion. Next, the reconstituted sample is perfused in microfluidic flow chambers which mimic hemostasis on exposed subendothelial matrix proteins. Effects of blood donation, transport, component separation, storage and pathogen inactivation can be measured in paired experimental designs. This allows reliable comparison of the impact every manipulation in blood component preparation has on hemostasis. Our results demonstrate the impact of temperature cycling, shear rates, platelet concentration and storage duration on platelet function. In conclusion, this protocol analyzes the function of blood bank platelets and this ultimately aids in optimization of the processing chain including phlebotomy, transport, component preparation, storage and transfusion.

Microfluidic Flow Chambers Using Reconstituted Blood to Model Hemostasis and Platelet Transfusion In Vitro

Platelet transfusion and hemostasis was modeled using blood reconstitution and microfluidic flow chambers to investigate the function of blood banking platelets. The data demonstrate the consequences of platelet storage lesion on hemostasis, in vitro.

マイクロ流体チャンバーモデル止血や血小板輸血に再構成された血液を使用しました<em&gt;インビトロ</em

Blood platelets prepared for transfusion gradually lose hemostatic function during storage. Platelet function can be investigated using a variety of ...

A Microfluidic Flow Chamber Model for Platelet Transfusion and Hemostasis Measures Platelet Deposition and Fibrin Formation in Real-time

Microfluidic models of hemostasis assess platelet function under conditions of hydrodynamic shear, but in the presence of anticoagulants, this analysis is restricted to platelet deposition only. The intricate relationship between Ca2+-dependent coagulation and platelet function requires careful and controlled recalcification of blood prior to analysis. Our setup uses a Y-shaped mixing channel, which supplies concentrated Ca2+/Mg2+ buffer to flowing blood just prior to perfusion, enabling rapid recalcification without sample stasis. A ten-fold difference in flow velocity between both reservoirs minimizes dilution. The recalcified blood is then perfused in a collagen-coated analysis chamber, and differential labeling permits real-time imaging of both platelet and fibrin deposition using fluorescence video microscopy. The system uses only commercially available tools, increasing the chances of standardization. Reconstitution of thrombocytopenic blood with platelets from banked concentrates furthermore models platelet transfusion, proving its use in this research domain. Exemplary data demonstrated that coagulation onset and fibrin deposition were linearly dependent on the platelet concentration, confirming the relationship between primary and secondary hemostasis in our model. In a timeframe of 16 perfusion min, contact activation did not take place, despite recalcification to normal Ca2+ and Mg2+ levels. When coagulation factor XIIa was inhibited by corn trypsin inhibitor, this time frame was even longer, indicating a considerable dynamic range in which the changes in the procoagulant nature of the platelets can be assessed. Co-immobilization of tissue factor with collagen significantly reduced the time to onset of coagulation, but not its rate. The option to study the tissue factor and/or the contact pathway increases the versatility and utility of the assay.

This paper describes an experimental model of hemostasis that simultaneously measures platelet function and coagulation. Platelet and fibrin fluorescence is measured in real-time, and platelet adhesion rate, coagulation rate, and onset of coagulation are determined. The model is used to determine platelet procoagulant properties under flow in concentrates for transfusion.

血小板輸血や止血のためのマイクロ流体フローチャンバーモデルは、リアルタイムでの血小板沈着およびフィブリン形成を測定します

Microfluidic models of hemostasis assess platelet function under conditions of hydrodynamic shear, but in the presence of anticoagulants, this analysis is ...

An In Vitro Organ Culture Model of the Murine Intervertebral Disc

Intervertebral disc (IVD) degeneration is a significant contributor to low back pain. The IVD is a fibrocartilaginous joint that serves to transmit and dampen loads in the spine. The IVD consists of a proteoglycan-rich nucleus pulposus (NP) and a collagen-rich annulus fibrosis (AF) sandwiched by cartilaginous end-plates. Together with the adjacent vertebrae, the vertebrae-IVD structure forms a functional spine unit (FSU). These microstructures contain unique cell types as well as unique extracellular matrices. Whole organ culture of the FSU preserves the native extracellular matrix, cell differentiation phenotypes, and cellular-matrix interactions. Thus, organ culture techniques are particularly useful for investigating the complex biological mechanisms of the IVD. Here, we describe a high-throughput approach for culturing whole lumbar mouse FSUs that provides an ideal platform for studying disease mechanisms and therapies for the IVD. Furthermore, we describe several applications that utilize this organ culture method to conduct further studies including contrast-enhanced microCT imaging and three-dimensional high-resolution finite element modeling of the IVD.

An In Vitro Organ Culture Model of the Murine Intervertebral Disc

Whole organ culture of the intervertebral disc (IVD) preserves the native extracellular matrix, cell phenotypes, and cellular-matrix interactions. Here we describe an IVD culture system using mouse lumbar and caudal IVDs in their functional spinal units and several applications utilizing this system.

アン<em&gt;インビトロ</emマウス椎間板の&gt;器官培養モデル

Intervertebral disc (IVD) degeneration is a significant contributor to low back pain. The IVD is a fibrocartilaginous joint that serves to transmit and ...