작품은 국립 보건원에서 보조금 1K25MH089851, 1P01DA028555 - 01A1, 2R01 NS034239, 2R37 NS36126, P01 NS31492, P20RR 15635, P01MH64570 및 P01 NS43985 지원했다. 저자는 원고와 뛰어난 그래픽과 문학 지원 중요한 읽기위한 양 로빈 테일러 감사합니다. 저자는 또한 기술 지원 에린 매킨티르, 멜리사 멜론, 그리고 린지 라이스 감사하고 싶습니다.

1. 소개 적극적인 질환과 지속적인 미생물 감염의 세포와 조직 사이트에 약물과 치료 macromolecules (펩티드, 단백질 및 핵산)의 선택적 배달 질병과 1-3 동안 제약 반응을 향상시킬 것입니다. 하나의 특정 세포 사이트는 매력 높은 모바일 및 면역 모두이며, 인체 면역 결핍 바이러스 (HIV)에 대한 일관성있는 주요 대상입니다 대식 세포이다. 4 중요한 것은, 대식 세포 참여 염증도 퇴행성, 염증, 감염을 포함 질환의 광범위한 underlies 그리고 암 질병, 그리고 조직 부상 5-9의 질병 사이트 underlies의 진행에 세포의 이동성. 중요한 것은, 마약, macromolecule 및 신호 통신 사업자로 혈액 부담 macrophages의 사용은 translational 가능성에 대해 최근 관심을 받고있다. 그러나, 치료 잠재력을 실현에 큰 방해가 macromolecules과 단백질의 스펙트럼에 스며들지 다른 조직의 장벽 속에서 혈액 뇌 장벽 (BBB)​​입니다. 이, 장벽, 그럼에도 불구하고, 세포 통로를 허용 않습니다. 모두 함께 그것은 예상 것을 우회 장벽은 감염이나 염증의 사이트에 공식화 약품, 마커, 그리고 펩티드를 운반 수있는 질병 주변 macrophages 자연 과정 인치 그럼에도 불구하고, 이러한 기술은 개발에 남아 있습니다. 그것은 세포 매개 전달이 인간의 질병에 10-12의 실험실과 동물 모델에서 지원하는 진단 및 치료 응용 프로그램과 같은 어플 리케이션을 위해 개발된 수있는 우리의 작품을 통해이다. 2. Nanomaterial 준비 약물 전달 및 biodistribution에 대한 연구 nanomaterials의 작성이 문제에 병렬 원고 (참조 병렬 원고)의 주제이다. 결정 nanoparticle 제조에 대한 모든 절차는 층류 후드에서 수행됩니다. 모든 표면은 70 % 알코올로 사용하기 전에 소독하고 있습니다. 이것은 작업 표면, 장갑의 외관 및 유출이 포함됩니다. 모든 잎사귀 즉시 복제 70 % 알코올 용액으로 덮여있다. 장갑은 사용 후 폐기하고 다른 실험실 영역을 입력할 때 착용하지 않습니다. 절차에 필요한 경우 / 마약 라덴 입자의 제조에 대한 모든 / 모든 시약을 포함와 부형제, 마약, 멸균 물은 작업 영역으로 이동됩니다. 무균 포장 pipettes는 생물 학적 폐기물 컨테이너에서만 사용하고 사용 후 삭제됩니다. 젖은 기꺼이기구는 사전에 사용에 따라 알코올로 소독합니다. 작업 영역은 70 % 알코올로 전과 후 즉시 청소됩니다. Nanoparticle 솔루션은 동물에 사용되는 약물 입자 솔루션에 박테리아 내독소의 부재를 평가하기 위해 FDA의 지침에 따라 pyrogen에 대해 테스트됩니다. 간단히, <ol><li> 에 - 생체내 사용하기 위해 후보 nanoformulations는 적절한 계면 활성제와 동일한 크기의 입자 또는 코팅하기 전에 superparamagnetic 이런 산화물 (SPIO)의 가공된 조각과 마약 코어 또는 비말을 대체하여 복제됩니다. </li><li> 이것은 크기, 비용, 모양 및 SPIO 모델 시스템이 후보 nanoformulated 마약과 같은 속성을 가지고 있는지 확인하기 위해 세포 독성 조치옵니다. </li><li> 마지막으로, 셀 로딩 assays는 한천 겔에 정지 표시 세포로 구성된 유령을 사용하여 세포 내에서 relaxivity을 결정하기 위해 후보 SPIO 모델 nanoformultation과 보육에 의해 수행됩니다. 유령은 세중의에 준비하고 세포의 SPIO의 이해로 인해 relaxivity을 계량하기 위하여 농도의 일련에 준비가되어 있습니다. 이것은 감도의 인덱스를 제공하고 nanoformulations은 따라서 자기 공명 영상 (MRI) 검사에서 SPIO의 가시성을 산화 상태에 영향을, 그리고 수도 있습니다 여부를 결정합니다. </li></ol> 3. 방법 및 절차 : 동물 준비 <ol><li> 주사 / 카테터. 관심 시간에 따라 주사는 MRI 내에 동물을 삽입하는 카테터의 사용을 요구할 수 있습니다. 카테터는 사출 라인 죽은 공간을 최소화하기 위해 자성 바늘과 최소 직경과 튜브 확장명을 사용 준비가되어 있습니다. 카테 테르는 nanomaterial 죽은 공간과 사출의 총 허용 볼륨에 따라 주입 또는 호수로를 포함하거나 솔루션을 prefilled해야합니다. 가능하다면, 주사는 생리 생리 플러시로 뒤를 수 있습니다. 급성 시간이 극단적인 중요성을하지 않는 경우, 미리 스캔을 수행할 수 있으며,이 biodistribution 대​​책에 대한 스캔을 수행하기 전에 주사는 미리 정해진 시간에 자석의 외부 할 수 있습니다. 카테터는 일반적으로 IV 주사에 대한 꼬리 정맥에 삽입됩니다. </li><li> 마취 및 모니터링. 이전 스캔하는 동물은 마취를 유도하기 위해 챔버에 배치됩니다. 이 챔버는 N 70%의 1.5 % isoflurane과 prefilled입니다itrous 산화물 30 %의 산소 동물의 마취의 발병을 속도와 동물이 챔버에서 제거에 못 일어날 수 있도록하는 데 필요한 시간을 최소화하기 위해 인치 동물이 완전히 anesthetized되면​​, 동물은 챔버에서 제거 및 설정하는 동안 isoflurane 공급 계속하고 스캔하는 동안 동물의 호흡 속도와 온도를 모니터링하기 위해 갖추고 stereotactic 소유자에 배치됩니다. </li><li> 동물의 소유자 및 조정 고려 사항 : 설정은 각막 궤양으로부터 보호하기 위해 안구 윤활제가 포함되어 있습니다. 동물은 살짝 거즈로 포장되고 거즈가 스캔하는 동안 열 손실을 최소화하고 호흡 모니터에 대한 긍정적인 압력을 제공하는 장소에서 녹화합니다. 동물의 소유자는 머리의 수직 및 수평 정렬에 대한있게 조절 치아 바가 장착되어 있습니다. 꼬리 - 주동이의 방향으로 머리 angulation은 자기 자화율에 의한 자기장 inhomogeneity와 추가 문제의 원인이되므로 이것은 하이 필드 MRI를 위해 특히 중요합니다. 자기장 inhomogeneity 고품질 T 2 해로운 것입니다 * MRI뿐만 아니라, 1 H 자기 공명 분광법 (1 H MRS)과 자기 공명 확산 텐서 영상 (DTI). 꼬리 - 주동이의 방향으로 머리 각도의 적절한 위치뿐만 아니라, 머리의 회전이 가능합니다 정도로 피해야한다. 자석에 동물 소유자의 회전을 허용하는 것은 동물에서 동물로 발생할 수있는 사소한 회전에 대한 보상을 제공합니다. 이것은 더욱 MRI 시스템에 동물을 삽입하기 전에 angulation에 머리와 관심에주의 배치에 의해 최소화 될 수 있습니다. </li><li> 교정과 Shimming가 : 일단 동물이 소유자에 있으며 표면 코일 제대로 머리에 위치, 동물의 초기 위치가 꼬리 - 주동이의 방향으로 실시간 한 차원 판독에 의해 결정됩니다. 신호가 관찰 웨이브 형태의 해석에 대한 필요성을 제한, 수신에 사용되는 표면 코일 주변 지역에 제한됩니다. 초기 위치가 결정되면 3 평면 localizer 이미지는 스캐너에있는 동물의 정확한 위치를 결정하고 관심 스캔 (S)에 필요한 정확한 위치로 이동하도록하기 위해서 촬영합니다. 이것은 자기장의 균질성의 조정 또는 자석 &quot;을 shimming&quot;로옵니다. 이것은 전자석의 일련 또는 필드 균질성을 조정하도록 설계된 시스템 내에서 &quot;심 코일&quot;의 측정 반응에 따라 정확하게 결정 공간 정정의 필드 분포와 계산에 매핑하여 수행됩니다. Shimming는 박사 헤더링턴 13 개발한 멀티 그라디언트 에코 시퀀스와 매핑 소프트웨어를 사용하여 수행됩니다. 균질성의 지역은 각 영상 방법으로 심사 영역에 일치됩니다. 일단 shimming가 완료, 우리는 동물에서 관심 스캔 (S)를 수집할 수 있습니다. </li></ol> 4. 데이터 수집 <ol><li> 고해상도 T 2 * 가중치 MRI. SPIO 포함 nanoparticles의 Biodistribution은 고해상도의 3D T 2 * 가중 MRI의 신호 손실의 영역을 감지하여 결정하실 수 있습니다. 두뇌의 지역은 localizer 스캔에서 결정하고 필요에 따라 localizer 스캔 또는 추가 검사를 처방합니다. 2 150 마이크론 등방성 해상도 * 가중 MRI 스캔은 다음 인수입니다. 고해상도 3D 기울기는 마우스 머리 에코 MRI 스캔은 반향 시간 = 5 MS, 반복 시간 = 50 MS, 30 %의 에코, 플립 각도 = 35도, 평균의 인수 매개 변수 =이 25mm의 새장 볼륨 코일을 사용하여 획득한 것입니다 소환 보기의 2 분야 = 20 X 20 128의 해상도와 X 20mm X 128 X 128 (voxel 크기 = 150 X 150 X 150 μm의 3), 총 인수 시간 = 30 분. </li><li> 확산 텐서 영상 (DTI) : 확산 텐서 이미지 방향과 조직의 세포 내에서 물의 보급의 양적 규모의 대책입니다. 그 결과, 신호의 위상이 검사는 미세한 물 운동에 대한 sensitized 또는 &quot;가중치&quot;있으므로, 모션 매우 쉽습니다. 결과적으로, 단일 쇼트 인수는 신호 번짐의 원인에서 인수 사이의 위상 변화를 방지하기 원하는되며, 호흡 게이팅는 신호 수집하는 동안 총 운동을 방지하기 위해 필요합니다. 따라서 호흡기 게이 티드 스핀 - 에코 확산 가중 에코 평면 영상 (에피)은 MR 시퀀스가​​ 등장합니다. 신호의 진화 중에 오프 공명 효과는 이미지의 평면에 위치 따라서 신호 주파수 misregistration의 원인과로 다시 스캔 영역을 shimming 것은 매우 중요합니다. 에피 인수 매개 변수는 14 조각, 200 kHz에서 대역폭, 비행기 인수에 256 X 256 0 가득한 96 X 96, 및 0.5 mm 슬라이스 두께를 포함. 사용 확산 인코딩 균형, 회전 - 불변과 교류 극성 icosahedral 체계 (했다 12 directions) 14,15. 인코딩 스키마는 배경 - 확산 기울기에게 커플링 16 줄이기 위해 설계되었습니다. 보급 가중치 B - 계수 = 800 S mm -2, δ = 4 MS, Δ = 15 MS, Gdmax = 40 G / cm, 200 μs 상승 시간, B = 0 인수 7 평균, 각 B = 800 인코딩 3 평균 방향은, 20-40 분 총 수집 시간, 호흡 속도에 따라. </li><li> 현지화된 1 H 자기 공명 분광학 (1 H MRS) : 1 H MRS 같은 이미징 세션 중에 취득한 영상에 소정의 뇌 영역에서 구할 수 있습니다. 해부 학적 위치는 스펙트럼을 취득 관심의 영역을 처방하기 위해 이미지를 볼 수 있습니다. 일단 지역은 지역화된 물 스펙트럼을 사용하여 확인, shimming가 인수의 볼륨을 일치하는 지역에 수행, 식별됩니다. 그런 다음 물 억제 펄스의 전원이 최적화되며, 물 주파수는 온 - 공명 물을 신호를 보장하기 위해 측정하고, 간단한 테스트 스펙트럼은 품질 관리를 제공하는 인수입니다. 스펙트럼이 부족한 품질 경우, radiofrequency (RF) 전력 및 심 설정을 포함한 시스템 설정, 선택되어 있는지 확인하십시오. 품질이 여전히 부족한 경우 마지막으로, 두 번째 3 평면 localizer는 동물이 초기 검사에서 이동되지 않았음을 보장하기 위해 실행됩니다. 우리의 경험에서는, 이것은 spectroscopic 인수에 대한 재현성과 정확성이 매우 높은 수준을 제공합니다. 마지막으로, 스펙트럼은 자기장의 드리프트의 효과를 제거하고 최종 검사의 재현성과 품질을 보장​​하기 위해 인수 사이의 시스템 주파수의 재설정 짧은 블록에 인수됩니다. 인수의 끝에, 미리 정의된 preamplifier 이득에서 단일 펄스 물 스펙트럼은 양적 신호 진폭 참조로 사용됩니다. </li><li> 조직학 및 Blockface 이미징 : 실험의 시간 시리즈의 마지막 MRI 스캔 세션 후, 마우스가 perfused이며, 두뇌가 제거 인도 잉크 한 방울을 사용하여 어둡게되었습니다 OCT 블록, 화합물에 포함됩니다. 블록 깔끔히 및 histological 분석을위한 그라 이오 스탯에 배치됩니다. Blockface 이미지는 디지털 카메라 (캐논 60mm f/2.8 초음파 EFS 매크로 USM 렌즈 캐논 EOS 디지털 반란군 300D) 사용자 정의 마운트와 그라 이오 스탯의 전면에 장착하여 원격 스위치에 의해 실행을 사용하는 인수입니다. 디지털 이미지는 전체 뇌 용적을 통해 모든 50 micrometers을 취득하고 있습니다. 조각은 histological 처리 및 얼룩 후 볼륨 내에 등록을 허용하는 번호입니다. 개인 blockface 슬라이스는 블록 그라 이오 스탯 헤드의 위치에 지터에 대한 계정으로 윤곽을 사용하여 3D 볼륨을 재구성하기 위해 정렬했다. 뇌 용적은 다음 분석 소프트웨어 패키지 (AnalyzeDirect, Lexena, KS)에 자동으로 분할 사용 씨앗을 기반으로 지역 성장 알고리즘입니다. </li></ol> 5. 데이터 분석 <ol><li> SPIO 감지는 MRI를 사용하여 SPIO는 T 2 * 가중 MRI의 신호 손실을 초래, 조직에서 SPIO의 존재와 같은, MRI 신호 무효가 민감하지만, 관련이없는 마커. 감도는 100 마이크론 등방성 해상도 발견 하나 마이크론 크기의 입자와 MRI 검사와 SPIO 입자의 크기의 공간적 해상도에 따라 달라집니다. 이 작품에서, 200 나노미터 크기의 SPIO 입자 150 마이크론 등방성 해상도가 사용됩니다. 두뇌에 SPIO의 존재에 대한 민감도와 특이성을 모두 제공하기 위해 생쥐 뺄셈 이미지는 나중에 지점에 두뇌에있는 세포의 긍정적인 식별에 사용할 수 있도록 SPIO 레이블 세포의 주입하기 전에 스캔했다. 3D MRI 검사는 이전에 다음 17 설명된대로 저희 연구실에서 개발된 제한된 수준의 설정 방법을 사용하여 subimaged되었습니다. Subimaged 뇌 볼륨은 다음 표준 신호 강도 coregistered되었고, 볼륨은 subpixel 등록 오류로부터 긍정적인 거짓 신호를 제거하기 위해 가장자리를 따라 아니었 신호 손실 (SPIO의 존재)과 뇌 용적 내의 지역을 감지 빼서. </li><li> 조직학 및 MRI의 Coregistration : 조직학과 MRI 간의 Coregistration는 일반적인 참조로 blockface 이미지를 사용하여 달성했습니다. 이러한 접근 방식은 준비하는 동안 조직 조각의 비대칭 수축을 수정 및 이전 작업 18,19에 설명한 바와 같이 2 차원 문제에 얼룩의 주요 문제의 복잡성을 줄일 수 있습니다. 여기, MRI 및 두뇌에 SPIO 포함 macrophages의 조직학 검출은 MRI 신호의 손실 및 조직학 12 보여준 몇 가지 세포에 큰 감도하여 볼륨의 예상 과대 평가와 함께, 우수한 공간적 상관 관계를 보이고있다. 이 두 신호의 정확한 공동 지방화 다시 조각의 원래 모양에 조직학의 coregistration 및 워핑의 정확성 중 하나 측정을 제공합니다. </li><li> DTI 관심 (ROI) 분석의 지역 : DTI 검사는 일반적으로 determ에 해부 투자 수익 (ROI)을 선정하여 분석 아르특정 해부 학적 지하에있는 조직의 평균 확산 특성을 이네. 확산 - 가중 데이터의 분석은 IDL (대화형 데이터 언어, ITT 비주얼 정보 솔루션, 볼더, CO)로 이전에 15-20을 설명한로 작성된 사용자 지정 프로그램을 사용하여 수행됩니다. D AV = (λ 1 + λ 2 + λ 3) / 3 부분 이방성 (FA) : 분석 텐서 diffusivities지도 (λ 1, λ 2, λ 3), 평균 확산 계수 (D AV) 생산 <img src="/files/ftp_upload/2459/2459eq1.jpg" alt="방정식 1" /> 트랜스 (λ ⊥ = (λ 2 + λ 3) / 2)과 길이 (λ = λ됩니다 1) 다른 21 설명된대로 확산 텐서의 구성 요소 획득했다. 지도가 구축되면, 로아는 컬러 인코딩 λ 한 방향지도와 T이 가중치 MRI 중첩에 그려져 있습니다. HIV 마우스 모델에 분석을 위해 선택한 영역의 예는 그림 1에 표시됩니다. </li><li> Spectroscopic 분석 : 뇌 1 H MRS의 봉우리에 기여 신진 대사 화합물의 Quantitation이 곡선 피팅 다양한 방법 중 하나를 사용하여 결정됩니다. 곡선 피팅 기술의 다양한 개발되었습니다. 저희 연구실에서는, 우리는 최종 스펙트럼에 기여 개인 신진 대사 스펙트럼의 선형 조합입니다 jMRUI 23 신호 처리 패키지의 시간 도메인 피팅 방법 (퀘스트) 22를 사용합니다. 우리는 잠재적인 요인으로 22 개인 metabolites의 집합 기반을 사용합니다. 기준 스펙트럼은 시뮬레이션 및 개별 metabolites의 솔루션의 스펙트럼을 사용하여 확인됩니다. 하나의 스펙트럼에서 곡선 맞는 결과의 예제는 그림 2에 표시됩니다. </li></ol> 6. 대표 결과 DTI와 1HMRS의 예는 그림 1과 2에 표시됩니다. 1H MRS 24-26와 DTI 27 결과의 추가 예제는 이전 출판물에서 볼 수 있습니다. preinjection T 2 예는 노란색으로 표시 세포의 위치의 오버레이와 함께 * 가중 MRI는 그림 3에 표시됩니다. 마우스 monocytes에게 꼬리 정맥에 주입 파생 macrophages을 표시했다. 5 일 후, T 2 * 가중 MRI는 인수되었으며 설명된대로 위의 처리. 마우스는 마우스 감지 monocytes 파생 macrophages의 라인으로 볼 수있는 두뇌로 HIV에 감염된 인간 macrophages의 주입에 의해 준비되었다. 조직학으로 표시 셀 및 coregistration 모두 검출의 자세한 예제는 이전 출판물 10,12에서 볼 수 있습니다. <img src="/files/ftp_upload/2459/2459fig1.jpg" alt="그림 1" /> 그림 1. DTI 통계에 대한 분석 지역의 묘사. <img src="/files/ftp_upload/2459/2459fig2.jpg" alt="그림 2" /> 그림 2. jMRUI 신호 처리 제품군에 퀘스트를 사용 Spectroscopic 피팅. <img src="/files/ftp_upload/2459/2459fig3.jpg" alt="그림 3" /> 그림 3. 말초 혈액에서 초점 뇌염과 뇌 영역으로 마이 그 레이션 SPIO 레이블 세포 감지. T 2 셀 위치 (노란색) 오버레이 대표 슬라이스 텍스트에 대한 자세한 등 * 가중치 MRI 획득.

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J., Mattiello, J., LeBihan, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Estimation+of+the+effective+self-diffusion+tensor+from+the+NMR+spin+echo.">Estimation of the effective self-diffusion tensor from the NMR spin echo.</a> J Magn Reson B. 103, 247-254 (1994).</li><li>Hasan, K. M., Narayana, P. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Retrospective+measurement+of+the+diffusion+tensor+eigenvalues+from+diffusion+anisotropy+and+mean+diffusivity+in+DTI.">Retrospective measurement of the diffusion tensor eigenvalues from diffusion anisotropy and mean diffusivity in DTI.</a> Magn Reson Med. 56, 130-137 (2006).</li><li>Ratiney, H., Sdika, M., Coenradie, Y., Cavassila, S., Ormondt, D. v. a. n., Graveron-Demilly, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Time-domain+semi-parametric+estimation+based+on+a+metabolite+basis+set.">Time-domain semi-parametric estimation based on a metabolite basis set.</a> NMR Biomed. 18, 1-13 (2005).</li><li>Naressi, A., Couturier, C., Castang, I., Beer, R. d. e., Graveron-Demilly, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Java-based+graphical+user+interface+for+MRUI,+a+software+package+for+quantitation+of+in+vivo/medical+magnetic+resonance+spectroscopy+signals.">Java-based graphical user interface for MRUI, a software package for quantitation of in vivo/medical magnetic resonance spectroscopy signals.</a> Comput Biol Med. 31, 269-286 (2001).</li><li>Boska, L. e. w. i. s., Destache, T. B., J, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantitative+1H+magnetic+resonance+spectroscopic+imaging+determines+therapeutic+immunization+efficacy+in+an+animal+model+of+Parkinson's+disease.">Quantitative 1H magnetic resonance spectroscopic imaging determines therapeutic immunization efficacy in an animal model of Parkinson's disease.</a> J Neurosci. 25, 1691-1700 (2005).</li><li>Mosley, R. L., Benner, E. J., Kadiu, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neuroinflammation,+Oxidative+Stress+and+the+Pathogenesis+of+Parkinson's+Disease.">Neuroinflammation, Oxidative Stress and the Pathogenesis of Parkinson's Disease.</a> Clin Neurosci Res. 6, 261-281 (2006).</li><li>Nelson, J. A., Dou, H., Ellison, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Coregistration+of+quantitative+proton+magnetic+resonance+spectroscopic+imaging+with+neuropathological+and+neurophysiological+analyses+defines+the+extent+of+neuronal+impairments+in+murine+human+immunodeficiency+virus+type-1+encephalitis.">Coregistration of quantitative proton magnetic resonance spectroscopic imaging with neuropathological and neurophysiological analyses defines the extent of neuronal impairments in murine human immunodeficiency virus type-1 encephalitis.</a> J Neurosci Res. 80, 562-575 (2005).</li><li>Boska, H. a. s. a. n., Kibuule, K. M., D, . <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantitative+diffusion+tensor+imaging+detects+dopaminergic+neuronal+degeneration+in+a+murine+model+of+Parkinson's+disease.">Quantitative diffusion tensor imaging detects dopaminergic neuronal degeneration in a murine model of Parkinson's disease.</a> Neurobiol Dis. 26, 590-596 (2007).</li><li>Liu, W., Frank, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Detection+and+quantification+of+magnetically+labeled+cells+by+cellular+MRI.">Detection and quantification of magnetically labeled cells by cellular MRI.</a> Eur J Radiol. 70, 258-264 (2009).</li><li>Balchandani, P., Yamada, M., Pauly, J., Yang, P., Spielman, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Self-refocused+spatial-spectral+pulse+for+positive+contrast+imaging+of+cells+labeled+with+SPIO+nanoparticles.">Self-refocused spatial-spectral pulse for positive contrast imaging of cells labeled with SPIO nanoparticles.</a> Magn Reson Med. 62, 183-192 (2009).</li><li>Stuber, M., Gilson, W. D., Schar, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Positive+contrast+visualization+of+iron+oxide-labeled+stem+cells+using+inversion-recovery+with+ON-resonant+water+suppression+(IRON).">Positive contrast visualization of iron oxide-labeled stem cells using inversion-recovery with ON-resonant water suppression (IRON).</a> Magn Reson Med. 58, 1072-1077 (2007).</li><li>Suzuki, Y., Cunningham, C. H., Noguchi, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vivo+serial+evaluation+of+superparamagnetic+iron-oxide+labeled+stem+cells+by+off-resonance+positive+contrast.">In vivo serial evaluation of superparamagnetic iron-oxide labeled stem cells by off-resonance positive contrast.</a> Magn Reson Med. 60, 1269-1275 (2008).</li><li>Kim, Y. B., Bae, K. H., Yoo, S. S., Park, T. G., H, P. a. r. k. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Positive+contrast+visualization+for+cellular+magnetic+resonance+imaging+using+susceptibility-weighted+echo-time+encoding.">Positive contrast visualization for cellular magnetic resonance imaging using susceptibility-weighted echo-time encoding.</a> Magn Reson Imaging. 27, 601-610 (2009).</li><li>Zhou, R., Idiyatullin, D., Moeller, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=SWIFT+detection+of+SPIO-labeled+stem+cells+grafted+in+the+myocardium.">SWIFT detection of SPIO-labeled stem cells grafted in the myocardium.</a> Magn Reson Med. 63, 1154-1161 .</li></ol>

관심 없음 충돌 선언하지 않습니다.

인 - 생체내 이미징 결과와 조직학의 정확한 등록의 연결을 질병의 감지 및 준비를위한 영상 생체 개발에 중요한 단계입니다. 일부 이미징 통계 흰색 물질 질환과 암의 존재를 탐지에 사용되는 조직의 자기 이완 특성의 변화를 포함하여 총 형태학의 변화와 상관 될 가능성이 높습니다. 같은 DTI와 같은 다른 더 미묘한 방법, 질병으로 인한 histological 변화가 질병의 나중 단계에까지 나타나지 않습니다으로 감지되지 않을 수 있습니다 초기 세포 변화를 감지할 수있다. 같은 spectroscopic 마커와 같은 아직도 다른 마커, 심지어 subtlest 휴대폰 변경을 앞에 일찍 가역 변화의 지표 수 있습니다. Biodistribution는 다양한 방법을 사용하여 비 invasively 결정하실 수 있습니다. 기본 비침습 방법은 양전자 방출 tomography (PET), 단일 광자 방출 계산 tomography (SPECT), 광학 이미징, 그리고 MRI 있습니다. 이미지 기반의 원자력 의학은 (PET 및 SPECT) 많은 biodistribution에 대한 년 동안 사용되고 있지만 이러한 방법은 특히 애완 동물 추적기에 대한 화합물이나 nanomaterials를 라벨에 사용되는 radiotracers의 절반 삶에 의해 제한됩니다. 광학 이미징 작은 설치류에 사용할 수 있지만 같은 빛의 흡수 및 빛의 산란에 의한 표면 종양으로 쉽게 접근이 지역을 제외한 인간의 번역 사용하실 수 없습니다. 또한,이 같은 이유로 광학 신호를 계량하기가 어렵습니다. MRI 주 기간에 걸쳐 몸에 추적할 수 등 SPIO와 같은 영구적인 태그를 사용합니다. 라벨이 다른 세포로 전송하거나 기관 reabsorbed 수 있듯이, 역시,주의와 함께 사용해야합니다. MRI에서 SPIO에 대한 검색 특이성은 다양한 방법으로 제공될 수 있습니다. 긍정뿐만 아니라 부정적인 신호를 제공하는 검색 방식은, 조직에서 SPIO의 존재를 감지에 대한 MRI의 특이성을 향상시키는 데 사용됩니다. 이 작품에 사용된 빼기 방법은 물론 28으로, 타인에 의해 사용되고 있습니다. 다른 접근 방법 공명 감지 29-31, 위상 SPIO의 공백 32, 및 SPIO 33 지역에 긍정적인 신호 강도를 생산 T1 가중치를 사용하여 제로 에코 시간 이미지 근처에 특정 패턴을 생성 민감한 이미징을 포함합니다. 라벨의 quantitation 개선을위한 이러한 방법의 발전은 민감도와 특이성 활성 연구 분야 오늘입니다.

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		<div>
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		<thead>
		<tr>
		<th>Material Name</th>
		<th>Type</th>
		<th>Company</th>
		<th>Catalogue Number</th>
		<th>Comment</th>
		</tr>
		</thead>
		<tbody>
		
<tr>
<td>Isoflurane</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Medical Oxygen</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Isoflurane vaporizer</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Rodent gas anesthesia mask</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>MRI compatible Stereotactic head holder</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Syringe</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Polyethylene catheter tubing</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Non-magnetic needle</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Eye lubricant</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Gauze</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Tape</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Perfusion media</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>OCT compound for embedding tissue</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>MRI system</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Digital Camera</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Tissue Sectioning Cryostat</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>		</tbody>
		</table>
		</div>

registered bioimaging of nanomaterials for diagnostic and therapeutic monitoring

Nanomedications은 reticuloendothelial 시스템 (RES, 비장, 간, 림프절)로 혈액 단핵구 - macrophages 부담으로 진행 될 수 있으며 장기를 종료합니다. 후자 폐, RES, 그리고 두뇌를 포함하고 인간 면역 결핍 바이러스 하나를 입력합니다 (HIV - 1) 감염 동안 수술입니다. 조직 대식 세포에 항목이 활성 HIV - 1 복제 및 염증의 사이트 영역에 주목할 수 있습니다. nanocarriers, superparamagnetic의 철 - 산화 및 / 또는 계면 활성제로 코팅 약을 라덴 입자로 macrophages의 잠재력을 평가하기 위해서는 parenterally HIV - 1 encephalitic 생쥐에 주입했다. 이것은 양적 입자 및 마약 biodistribution을 평가하기 위해 이루어졌다. 자기 공명 영상 (MRI) 검사 결과는 histological coregistration 및 향상된 이미지 프로세싱에 의해 확인되었다. 최종 장기 질환으로 변경 뇌 조직학에 의해 될꺼는 MRI에 의해 평가되었다. 초점 뇌염 분야에 nanoformulations의 강력한 마이 그 레이션의 시연은 &#39;대식 세포의 마이 그 레이션을 모니터링하는 고급 bioimaging 기술의 사용에 대해 &quot;개념 증명&quot;을 제공합니다. 중요한 것은 머리에 histopathological aberrations가 가능한 질병의 세포 분포 연구에서 MRI의 일반 유틸리티를 만드는 매개 변수를 bioimaging와 상관 관계. 이러한 방법을 사용하면 인간 translational 잠재력을 지닌 질병 부담 및 치료 효능의 실시간 색인을 제공할 수있는 우리는 멋부리다.

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Registered Bioimaging of Nanomaterials for Diagnostic and Therapeutic Monitoring

nanoparticles의 세포 biodistribution을 평가하는 데 사용 Bioimaging 방법은 nanoformulated 화합물의 치료 및 진단 모니터링에 적용할 수 있습니다. histological coregistration에 의해 평가하면 여기에 설명된 방법은 민감하고 구체적인 수 있습니다. 방법은 설치류에서 인간의 응용 프로그램에 translational 경로를 제공합니다.

진단 및 치료 모니터링을위한 Nanomaterials 등록 Bioimaging

Nanomedications can be carried by blood borne monocyte-macrophages into the reticuloendothelial system (RES; spleen, liver, lymph nodes) and to end ...

registered-bioimaging-nanomaterials-for-diagnostic-therapeutic

Research

JoVE Journal

Bioengineering

10.3K 조회수.  University of Nebraska Medical Center. nanoparticles의 세포 biodistribution을 평가하는 데 사용 Bioimaging 방법은 nanoformulated 화합물의 치료 및 진단 모니터링에 적용할 수 있습니다. histological coregistration에 의해 평가하면 여기에 설명된 방법은 민감하고 구체적인 수 있습니다. 방법은 설치류에서 인간의 응용 프로그램에 translational 경로를 제공합니다.

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Low Molecular Weight Protein Enrichment on Mesoporous Silica Thin Films for Biomarker Discovery

The identification of circulating biomarkers holds great potential for non invasive approaches in early diagnosis and prognosis, as well as for the monitoring of therapeutic efficiency.1-3 The circulating low molecular weight proteome (LMWP) composed of small proteins shed from tissues and cells or peptide fragments derived from the proteolytic degradation of larger proteins, has been associated with the pathological condition in patients and likely reflects the state of disease.4,5 Despite these potential clinical applications, the use of Mass Spectrometry (MS) to profile the LMWP from biological fluids has proven to be very challenging due to the large dynamic range of protein and peptide concentrations in serum.6 Without sample pre-treatment, some of the more highly abundant proteins obscure the detection of low-abundance species in serum/plasma. Current proteomic-based approaches, such as two-dimensional polyacrylamide gel-electrophoresis (2D-PAGE) and shotgun proteomics methods are labor-intensive, low throughput and offer limited suitability for clinical applications.7-9 Therefore, a more effective strategy is needed to isolate LMWP from blood and allow the high throughput screening of clinical samples. 
Here, we present a fast, efficient and reliable multi-fractionation system based on mesoporous silica chips to specifically target and enrich LMWP.10,11 Mesoporous silica (MPS) thin films with tunable features at the nanoscale were fabricated using the triblock copolymer template pathway. Using different polymer templates and polymer concentrations in the precursor solution, various pore size distributions, pore structures, connectivity and surface properties were determined and applied for selective recovery of low mass proteins. The selective parsing of the enriched peptides into different subclasses according to their physicochemical properties will enhance the efficiency of recovery and detection of low abundance species. In combination with mass spectrometry and statistic analysis, we demonstrated the correlation between the nanophase characteristics of the mesoporous silica thin films and the specificity and efficacy of low mass proteome harvesting. The results presented herein reveal the potential of the nanotechnology-based technology to provide a powerful alternative to conventional methods for LMWP harvesting from complex biological fluids. Because of the ability to tune the material properties, the capability for low-cost production, the simplicity and rapidity of sample collection, and the greatly reduced sample requirements for analysis, this novel nanotechnology will substantially impact the field of proteomic biomarker research and clinical proteomic assessment.

We developed a technology based on mesoporous silica thin film for the selective recovery of low molecular weight proteins and peptides from human serum. The physico-chemical properties of our mesoporous chips were finely tuned to provide substantial control in peptide enrichment and consequently profile the serum proteome for diagnostic purposes.

Biomarker 디스커버리를위한 Mesoporous 실리카 박막의 낮은 분자량의 단백질 농축

The identification of circulating biomarkers holds great potential for non invasive approaches in early diagnosis and prognosis, as well as for the ...

연구

생체공학

Hollow Microneedle-based Sensor for Multiplexed Transdermal Electrochemical Sensing

The development of a minimally invasive multiplexed monitoring system for rapid analysis of biologically-relevant molecules could offer individuals suffering from chronic medical conditions facile assessment of their immediate physiological state. Furthermore, it could serve as a research tool for analysis of complex, multifactorial medical conditions. In order for such a multianalyte sensor to be realized, it must be minimally invasive, sampling of interstitial fluid must occur without pain or harm to the user, and analysis must be rapid as well as selective.
Initially developed for pain-free drug delivery, microneedles have been used to deliver vaccines and pharmacologic agents (e.g., insulin) through the skin.1-2 Since these devices access the interstitial space, microneedles that are integrated with microelectrodes can be used as transdermal electrochemical sensors. Selective detection of glucose, glutamate, lactate, hydrogen peroxide, and ascorbic acid has been demonstrated using integrated microneedle-electrode devices with carbon fibers, modified carbon pastes, and platinum-coated polymer microneedles serving as transducing elements.3-7,8
This microneedle sensor technology has enabled a novel and sophisticated analytical approach for in situ and simultaneous detection of multiple analytes. Multiplexing offers the possibility of monitoring complex microenvironments, which are otherwise difficult to characterize in a rapid and minimally invasive manner. For example, this technology could be utilized for simultaneous monitoring of extracellular levels of, glucose, lactate and pH,9 which are important metabolic indicators of disease states7,10-14 (e.g., cancer proliferation) and exercise-induced acidosis.15

This article details the construction of a multiplexed microneedle-based sensor. The device is being developed for in situ sampling and electrochemical analysis of multiple analytes in a rapid and selective manner. We envision clinical medicine and biomedical research uses for these microneedle-based sensors.

다중 Transdermal 전기 감지를위한 빈 Microneedle 기반 센서

The development of a minimally invasive multiplexed monitoring system for rapid analysis of biologically-relevant molecules could offer individuals ...

Mass Cytometry: Protocol for Daily Tuning and Running Cell Samples on a CyTOF Mass Cytometer

In recent years, the rapid analysis of single cells has commonly been performed using flow cytometry and fluorescently-labeled antibodies. However, the issue of spectral overlap of fluorophore emissions has limited the number of simultaneous probes. In contrast, the new CyTOF mass cytometer by DVS Sciences couples a liquid single-cell introduction system to an ICP-MS.1 Rather than fluorophores, chelating polymers containing highly-enriched metal isotopes are coupled to antibodies or other specific probes.2-5 Because of the metal purity and mass resolution of the mass cytometer, there is no "spectral overlap" from neighboring isotopes, and therefore no need for compensation matrices. Additionally, due to the use of lanthanide metals, there is no biological background and therefore no equivalent of autofluorescence. With a mass window spanning atomic mass 103-203, theoretically up to 100 labels could be distinguished simultaneously. Currently, more than 35 channels are available using the chelating reagents available from DVS Sciences, allowing unprecedented dissection of the immunological profile of samples.6-7
Disadvantages to mass cytometry include the strict requirement for a separate metal isotope per probe (no equivalent of forward or side scatter), and the fact that it is a destructive technique (no possibility of sorting recovery). The current configuration of the mass cytometer also has a cell transmission rate of only ~25%, thus requiring a higher input number of cells.
Optimal daily performance of the mass cytometer requires several steps. The basic goal of the optimization is to maximize the measured signal intensity of the desired metal isotopes (M) while minimizing the formation of oxides (M+16) that will decrease the M signal intensity and interfere with any desired signal at M+16. The first step is to warm up the machine so a hot, stable ICP plasma has been established. Second, the settings for current and make-up gas flow rate must be optimized on a daily basis. During sample collection, the maximum cell event rate is limited by detector efficiency and processing speed to 1000 cells/sec. However, depending on the sample quality, a slower cell event rate (300-500 cells/sec) is usually desirable to allow better resolution between cells events and thus maximize intact singlets over doublets and debris. Finally, adequate cleaning of the machine at the end of the day helps minimize background signal due to free metal.

The steps necessary for daily tuning and optimization of the performance of a CyTOF mass cytometer are described. Comments on optimal sample preparation and flow rate are discussed

대량 세포 계측법 : CyTOF 질량 Cytometer에 매일 조정하고 실행 세포 샘플에 대한 프로토콜

In recent years, the rapid analysis of single cells has commonly been performed using flow cytometry and fluorescently-labeled antibodies. However, the ...

Determination of the Transport Rate of Xenobiotics and Nanomaterials Across the Placenta using the ex vivo Human Placental Perfusion Model

Decades ago the human placenta was thought to be an impenetrable barrier between mother and unborn child. However, the discovery of thalidomide-induced birth defects and many later studies afterwards proved the opposite. Today several harmful xenobiotics like nicotine, heroin, methadone or drugs as well as environmental pollutants were described to overcome this barrier. With the growing use of nanotechnology, the placenta is likely to come into contact with novel nanoparticles either accidentally through exposure or intentionally in the case of potential nanomedical applications. Data from animal experiments cannot be extrapolated to humans because the placenta is the most species-specific mammalian organ 1. Therefore, the ex vivo dual recirculating human placental perfusion, developed by Panigel et al. in 1967 2 and continuously modified by Schneider et al. in 1972 3, can serve as an excellent model to study the transfer of xenobiotics or particles.
Here, we focus on the ex vivo dual recirculating human placental perfusion protocol and its further development to acquire reproducible results.
The placentae were obtained after informed consent of the mothers from uncomplicated term pregnancies undergoing caesarean delivery. The fetal and maternal vessels of an intact cotyledon were cannulated and perfused at least for five hours. As a model particle fluorescently labelled polystyrene particles with sizes of 80 and 500 nm in diameter were added to the maternal circuit. The 80 nm particles were able to cross the placental barrier and provide a perfect example for a substance which is transferred across the placenta to the fetus while the 500 nm particles were retained in the placental tissue or maternal circuit. The ex vivo human placental perfusion model is one of few models providing reliable information about the transport behavior of xenobiotics at an important tissue barrier which delivers predictive and clinical relevant data.

Determination of the Transport Rate of Xenobiotics and Nanomaterials Across the Placenta using the ex vivo Human Placental Perfusion Model

The ex vivo dual recirculating human placental perfusion model can be used to investigate the transfer of xenobiotics and nanoparticles across the human placenta. In this video protocol we describe the equipment and techniques required for a successful execution of a placenta perfusion.

태반의 맞은 편에 생체이 물과 나노 물질의 전송 속도의 결정을 사용하여<em&gt; 생체</em&gt; 인간 태반 관류 모델

Decades ago the human placenta was thought to be an impenetrable barrier between mother and unborn child. However, the discovery of thalidomide-induced ...

Rapid and Low-cost Prototyping of Medical Devices Using 3D Printed Molds for Liquid Injection Molding

Biologically inert elastomers such as silicone are favorable materials for medical device fabrication, but forming and curing these elastomers using traditional liquid injection molding processes can be an expensive process due to tooling and equipment costs. As a result, it has traditionally been impractical to use liquid injection molding for low-cost, rapid prototyping applications. We have devised a method for rapid and low-cost production of liquid elastomer injection molded devices that utilizes fused deposition modeling 3D printers for mold design and a modified desiccator as an injection system. Low costs and rapid turnaround time in this technique lower the barrier to iteratively designing and prototyping complex elastomer devices. Furthermore, CAD models developed in this process can be later adapted for metal mold tooling design, enabling an easy transition to a traditional injection molding process. We have used this technique to manufacture intravaginal probes involving complex geometries, as well as overmolding over metal parts, using tools commonly available within an academic research laboratory. However, this technique can be easily adapted to create liquid injection molded devices for many other applications.

We have devised a method for low-cost and rapid prototyping of liquid elastomer rubber injection molded devices by using fused deposition modeling 3D printers for mold design and a modified desiccator as a liquid injection system.

액상 사출 성형을위한 3D 인쇄 금형을 사용하여 의료 기기의 신속하고 저렴한 프로토 타이핑

Biologically inert elastomers such as silicone are favorable materials for medical device fabrication, but forming and curing these elastomers using ...

Multicolor Fluorescence Detection for Droplet Microfluidics Using Optical Fibers

Fluorescence assays are the most common readouts used in droplet microfluidics due to their bright signals and fast time response. Applications such as multiplex assays, enzyme evolution, and molecular biology enhanced cell sorting require the detection of two or more colors of fluorescence. Standard multicolor detection systems that couple free space lasers to epifluorescence microscopes are bulky, expensive, and difficult to maintain. In this paper, we describe a scheme to perform multicolor detection by exciting discrete regions of a microfluidic channel with lasers coupled to optical fibers. Emitted light is collected by an optical fiber coupled to a single photodetector. Because the excitation occurs at different spatial locations, the identity of emitted light can be encoded as a temporal shift, eliminating the need for more complicated light filtering schemes. The system has been used to detect droplet populations containing four unique combinations of dyes and to detect sub-nanomolar concentrations of fluorescein.

Multicolor fluorescence detection in droplet microfluidics typically involves bulky and complex epifluorescence microscope-based detection systems. Here we describe a compact and modular multicolor detection scheme that utilizes an array of optical fibers to temporally encode multicolor data collected by a single photodetector.

물방울 미세 유체에 대한 여러 가지 빛깔의 형광 검출 광학 섬유를 사용하여

Fluorescence assays are the most common readouts used in droplet microfluidics due to their bright signals and fast time response. Applications such as ...

The Synthesis of RGD-functionalized Hydrogels as a Tool for Therapeutic Applications

The use of polymers as biomaterials has provided significant advantages in therapeutic applications. In particular, the possibility to modify and functionalize polymer chains with compounds that are able to improve biocompatibility, mechanical properties, or cell viability allows the design of novel materials to meet new challenges in the biomedical field. With the polymer functionalization strategies, click chemistry is a powerful tool to improve cell-compatibility and drug delivery properties of polymeric devices. Similarly, the fundamental need of biomedicine to use sterile tools to avoid potential adverse-side effects, such as toxicity or contamination of the biological environment, gives rise to increasing interest in the microwave-assisted strategy.
The combination of click chemistry and the microwave-assisted method is suitable to produce biocompatible hydrogels with desired functionalities and improved performances in biomedical applications. This work aims to synthesize RGD-functionalized hydrogels. RGD (arginylglycylaspartic acid) is a tripeptide that can mimic cell adhesion proteins and bind to cell-surface receptors, creating a hospitable microenvironment for cells within the 3D polymeric network of the hydrogels. RGD functionalization occurs through Huisgen 1,3-dipolar cycloaddition. Some PAA carboxyl groups are modified with an alkyne moiety, whereas RGD is functionalized with azido acid as the terminal residue of the peptide sequence. Finally, both products are used in a copper catalyzed click reaction to permanently link the peptide to PAA. This modified polymer is used with carbomer, agarose and polyethylene glycol (PEG) to synthesize a hydrogel matrix. The 3D structure is formed due to an esterification reaction involving carboxyl groups from PAA and carbomer and hydroxyl groups from agarose and PEG through microwave-assisted polycondensation. The efficiency of the gelation mechanism ensures a high degree of RGD functionalization. In addition, the procedure to load therapeutic compounds or biological tools within this functionalized network is very simple and reproducible.

We present a protocol for the synthesis of RGD-functionalized hydrogels as devices for cell and drug delivery. The procedure involves copper catalyzed alkyne-azide cycloaddition (CuAAC) between alkyne-modified polyacrylic acid (PAA) and a RGD-azide derivative. The hydrogels are formed using microwave-assisted polycondensation and their physicochemical properties are investigated.

치료 응용 프로그램을위한 도구로 RGD-작용 히드로 겔의 합성

The use of polymers as biomaterials has provided significant advantages in therapeutic applications. In particular, the possibility to modify and ...

Synthesis of Cationized Magnetoferritin for Ultra-fast Magnetization of Cells

Many important biomedical applications, such as cell imaging and remote manipulation, can be achieved by labeling cells with superparamagnetic iron oxide nanoparticles (SPIONs). Achieving sufficient cellular uptake of SPIONs is a challenge that has traditionally been met by exposing cells to elevated concentrations of SPIONs or by prolonging exposure times (up to 72 hr). However, these strategies are likely to mediate toxicity. Here, we present the synthesis of the protein-based SPION magnetoferritin as well as a facile surface functionalization protocol that enables rapid cell magnetization using low exposure concentrations. The SPION core of magnetoferritin consists of cobalt-doped iron oxide with an average particle diameter of 8.2 nm mineralized inside the cavity of horse spleen apo-ferritin. Chemical cationization of magnetoferritin produced a novel, highly membrane-active SPION that magnetized human mesenchymal stem cells (hMSCs) using incubation times as short as one minute and iron concentrations as lows as 0.2 mM.

A protocol for the synthesis and cationization of cobalt-doped magnetoferritin is presented, as well as a method to rapidly magnetize stem cells with cationized magnetoferritin.

세포의 초고속 자화에 대한 양이온 Magnetoferritin의 합성

Many important biomedical applications, such as cell imaging and remote manipulation, can be achieved by labeling cells with superparamagnetic iron oxide ...

Synthesis of Infectious Bacteriophages in an E. coli-based Cell-free Expression System

A new generation of cell-free transcription-translation (TXTL) systems, engineered to have a greater versatility and modularity, provide novel capabilities to perform basic and applied sciences in test tube reactions. Over the past decade, cell-free TXTL has become a powerful technique for a broad range of novel multidisciplinary research areas related to quantitative and synthetic biology. The new TXTL platforms are particularly useful to construct and interrogate biochemical systems through the execution of synthetic or natural gene circuits. In vitro TXTL has proven convenient to rapidly prototype regulatory elements and biological networks as well as to recapitulate molecular self-assembly mechanisms found in living systems. In this article, we describe how infectious bacteriophages, such as MS2 (RNA), &#934;&#935;174 (ssDNA), and T7 (dsDNA), are entirely synthesized from their genome in one-pot reactions using an all Escherichia coli, cell-free TXTL system. Synthesis of the three coliphages is quantified using the plaque assay. We show how the yield of synthesized phage depends on the biochemical settings of the reactions. Molecular crowding, emulated through a controlled concentration of PEG 8000, affects the amount of synthesized phages by orders of magnitudes. We also describe how to amplify the phages and how to purify their genomes. The set of protocols and results presented in this work should be of interest to multidisciplinary researchers involved in cell-free synthetic biology and bioengineering.

Synthesis of Infectious Bacteriophages in an E. coli-based Cell-free Expression System

A new generation of cell-free transcription-translation platforms has been engineered to construct biochemical systems in vitro through the execution of gene circuits. In this article, we describe how bacteriophages, such as MS2, &#934;&#935;174, and T7, are synthesized from their genome using an all E. coli cell-free TXTL system.

에는 대장균-감염 살 균 소의 합성 기반 셀 무료 식 시스템

A new generation of cell-free transcription-translation (TXTL) systems, engineered to have a greater versatility and modularity, provide novel ...

An Ultrahigh-throughput Microfluidic Platform for Single-cell Genome Sequencing

Sequencing technologies have undergone a paradigm shift from bulk to single-cell resolution in response to an evolving understanding of the role of cellular heterogeneity in biological systems. However, single-cell sequencing of large populations has been hampered by limitations in processing genomes for sequencing. In this paper, we describe a method for single-cell genome sequencing (SiC-seq) which uses droplet microfluidics to isolate, amplify, and barcode the genomes of single cells. Cell encapsulation in microgels allows the compartmentalized purification and tagmentation of DNA, while a microfluidic merger efficiently pairs each genome with a unique single-cell oligonucleotide barcode, allowing &gt;50,000 single cells to be sequenced per run. The sequencing data is demultiplexed by barcode, generating groups of reads originating from single cells. As a high-throughput and low-bias method of single-cell sequencing, SiC-seq will enable a broader range of genomic studies targeted at diverse cell populations.

Single-cell sequencing reveals genotypic heterogeneity in biological systems, but current technologies lack the throughput necessary for the deep profiling of community composition and function. Here, we describe a microfluidic workflow for sequencing &gt;50,000 single-cell genomes from diverse cell populations.

단일 셀 게놈 시퀀싱 초고 처리량 미세 플랫폼

Sequencing technologies have undergone a paradigm shift from bulk to single-cell resolution in response to an evolving understanding of the role of ...