이 작품은 국립 회사 직원에서 교부금 라 공들인, PIRIbio 프로그램 Dynabiofilm와 CNRS 학제 간 리스크 프로그램에서 붓다가 지원하는 부분에 있었다. 우리는 E.를 제공하기 위해 원고와 크리스토프 Beloin의 비판적 읽기 필립 Thomen 감사합니다 이 연구에서 사용 된 대장균 균주.

1. 박테리아 문화와 서스펜션 준비 <ol><li> , Lysogeny 국물 (LB) 한천 플레이트에서 갓 식민지를 선택 LB 액체 배지를 100 μ g / ml의 암피실린 및 7.5 μ g / ml의 테트라 사이클린을 포함하는 5 ㎖에 접종하고에 37 ° C에서 5 ~ 6 시간 동안 그것을 품어 플랫폼을 흔들어. </li><li> 그런 다음, 최소 배지 (M63B1)는 0.4 %의 포도당과 같은 항생제의 농도와 보충 5 ㎖의 세균 배양의 100 μ 리터를 추가합니다. 흔들리는 플랫폼에서 37 ° C에서이 갓 희석 문화 밤새 품어. </li><li> 배양 16 시간 후, 5 ㎖ M63B1, 0.4 % 포도당에 하룻밤 문화 μL (100)를 추가합니다. 0.5 OD까지 흔들리는 플랫폼으로 37 ° C에서 튜브를 유지에 도달합니다. 서스펜션은 biofilm 형성에 대한 실험 채널에 주입 한 다음 준비가되어 있습니다. </li></ol> 2. 자기 입자 제조 <ol><li> 10 ㎕의 자성 입자를 타고 -2.8 μ m 직경 - 재고하고 세척은 자기 샘플 랙의 도움으로 190 ㎕의 최소 배지에서 3 배. </li><li> 5 × 6 구슬 / ㎖로 입자 농도를 조정합니다. 일반적으로 세척 비드 용액을 50 ㎕의 0.4 % 포도당과 M63B1의 추가 950 μ L와 혼합된다. </li></ol> 3. 채널 준비 및 바이오 필름 성장 <ol><li> 채널 장착 <ol><li> 2 개의 8 cm 긴 조각을 얻을 10cm 긴 두 개의 사각형 (800 μ의 M 측 길이) 붕규산 유리 모세관을 잘라. </li><li> 첫 번째 반으로 잘라 - 개 - 2 개 cm 간격 1cm 오버행으로 양쪽 끝의 그림 1과 (그래서 슈퍼 접착제라고 함) 속효성 시아 노 아크릴 레이트 접착제를 사용하여 두 개의 유리 슬라이드에있는 두 개의 모세관 조각을 붙입니다. </li><li> 전체 셋업하고 상기 채널 접속에 필요한 필요한 튜빙 압력솥. </li><li> 모든 살균 물질에서 수집층류 후드 : I) 장착 된 채널 및 트랩 1, II) 튜브 및 커넥터, ⅲ) 두 개의 버블 트랩 - 거품 필터는 일반적으로 아동의 물방울 수유 (트랩 1), 집에서 만든 버블 트랩을 보호하는 데 사용 큰 직경의 4 cm 길이 튜브 (함정 2)로, IV) 클램프, V) M63B1, 0.4 % 포도당 및 VI) 폐기물 병 가득 30 ML 주사기. </li><li> 폐기물 병에 주사기 펌프, 소아 거품 필터, 집에서 만든 거품 트랩, 모세관 (그림 1, 패널 B), 튜브에 의해 제어 50 ㎖ M63B1 주사기 : 다음과 같은 순서로 루어 잠금 연결 관 또는 접합와 전체 설치를 연결합니다. 그 후 약 10 ㎖ / 시간, 실험 속도보다 더 높은 속도로 주사기 펌프를 켜기, 멸균 M63B1, 0.4 %의 포도당으로 설정을 입력합니다. 조심스럽게 추적하고 회로의 모든 거품을 제거합니다. </li><li> 10 ~ 15 분 동안 시스템을 통해 매체의 흐름; 동시에 절에서 OD 0.5에서 세균 현탁액 1 ㎖를 혼합2.2 절에서 제조 세정 비드 용액 1 ㎖와 함께 1.3. </li><li> 전후의 모세 혈관 : 첨부 (하지만 닫지 마십시오) 두 위치에서 튜브에 클램프. 흐름을 끕니다. </li><li> 튜브를 잡고 돌보는 것은 공기의 유입을 방지하기 위해 종료 1 ML의 주사기를 사용하여 집에서 만든 버블 트랩 후 모세 혈관에 세균 비드 혼합물을 소개합니다. 튜브를 다시 연결하고 클램프를 닫습니다. </li><li> 두 번째 모세관에 대해 동일한 절차를 반복하고 거품에 대한 모든 튜브를 확인합니다. </li><li> 현미경 장치를 이동하고 정착 모세관의 표면에 부착하는 박테리아를 사용하려면 15 ~ 20 분 동안 방치한다. 약간 높은 수준에서 폐기물 용기와 현미경 무대에 모세관을 설치합니다. 현미경 옆에있는 카운터 위에 주사기 펌프를 배치합니다. 거품을 캡처 할 모세관 비행기보다 약간 높은 모세관 전에 버블 트랩을 올립니다. </li></ol></li><li> 바이오 필름 촉진제WTH <ol><li> 일반적으로 24 또는 48 시간이 실험에서 - 주사기 펌프의 유량을 조정하고 흐름을 시작, 생물막은 이제 필요한 기간 동안 모세관 표면에 개발할 것이다. </li><li> 모세관 바닥면에 초점 샘플 이미지의 시간 경과 기록을 시작 -이 이미지의 보통 취득 주파수 / 분 적절히 생물막 성장을보고합니다. 이 비디오 모니터의 생물막 성장 후 제어 (동영상 1, 2에서 추출 및 3 참조). </li></ol></li></ol> 4. 자기 족집게 설치 <ol><li> 수동으로 제어 XYZ 미세 조작기의 자기 족집게 나사 상대적으로 모세관에 핀셋의 위치를​​ 조정하기 위해 현미경 무대에 미세 조작기를 나사. 적절한 자기장 변화가 관측 영역에 생성되어 있는지 확인하기 위해 그림 2와 핀셋을 놓습니다. </li><li> 핀셋 T 연결한다O 전력 증폭기를 통한 함수 발생기는 24 초 영 신호 (4)의 시퀀스를 제공하는 신호 동기화를위한 20 초 후 시야 광 셔터로 전송 트리거 직류의 16 초의 제 시간의 40 초주기를 생성 그림 3에서와 같이 이벤트. 주 :이 두 가지 작업은 모세관 설치 및 측정 시작 사이 언제든지 달성 될 수있다. 그림 4의 개요 스케치를 실험을 참조하십시오. </li></ol> 5. 크리프 곡선 취득 <ol><li> 좌측의 자극과 같은 관찰 필드 모세관의 좌측 에지의 에지를 가지고 현미경 스테이지의 XY 이동 제어를 사용하고 있습니다. (도 2 참조)을 각각의 모세관 에지에 의해 정의 된 x-및 y-축의 교차점과 폴 피스의 에지 분석 참조의 원점을 가라. </li><li> 미세 초점 C를 이용하여 모세관의 수직 위치를 조정현미경 위치 ontrol의 노브를 누릅니다. 일반적으로 첫 번째 검사 평면이 μ 4-7 간의 M 모세관 바닥 위에 있습니다. 비디오 1은 공간 참조의 원점은 왼쪽 상단이 (XY) 필드에 해당. </li><li> 전류 발생기와 동시에 전환하여 섹션 4.2 및도 3에 설명 된 이벤트를 40 초 시퀀스를 트리거 수동 비디오 하나의 화상 취득 시퀀스를 발생시킨다. </li><li> 필요한 영상을 획득하는 등 왼쪽에있는 현미경 단계의 250 μ m 번역에 의해 이웃 오른쪽 필드에 모세관을 이동하고 슬라이스 2의 비디오 2를 생성하는 섹션 5.3로 작동합니다. 250 × 250 μ 평방 미터의 일반적으로 3 ~ 4 필드는 비행기를 변경하고 새로운 평면에 동일한 작업을 반복하기 전에 X 축을 따라 수집됩니다. </li></ol> 6. 힘 교정 <ol><li> 이중 증류수 190 μ L과 2 × 10 9 입자 / ㎖에서 자성 입자의 10 μL와 글리세롤의 39.8 g을 혼합하여 글리세롤 용액을 제조하고이 혼합물을 실험 채널을 채우고 현미경 스테이지에 배치 바이오 필름 샘플에 대하여 기술 된 바와 같이. </li><li> 4 절에 표시된대로 자기 족집게를 설치 한 후, 5.4 절에 표시된대로 자기의 힘을 적용하고 보정 파일을 도출하기 위해 모세관에있는 각각의 단일 입자 속도 (V)와 위치를 추출하는 시​​간 경과 이미지를 확인합니다. 이 파일은 스톡스 법에 따라 모세 혈관의 분석 영역에서의 위치의 함수로 적용된 힘을 포함해야합니다, F = 6πRηv (R : 입자의 반경). </li></ol> 7. 분석 <ol><li> 섹션 5에 나타낸 바와 같이 획득 된 영상의 모든 스택의 각 프레임에서 입자의 위치와 텍스트 파일을 구하는 &quot;입자 추적&quot;소프트웨어를 사용합니다.저기서g 화상 스택 포착 주파수는, 시간의 함수로서 입자 변위 (예를 들어도 5와 비디오 4)를 산출한다. </li><li> 힘 교정 파일을 사용하여 준수 곡선을 변위 곡선 변환 (- J (t) - 재료의 총 준수를 시간의 함수로) 준수의 공식에 따라 : <img alt="" fo:content-width="1in" src="/files/ftp_upload/50857/50857eq1.jpg" width="106" /> 이는 재료 변형의 관계를 제공하고 이전 Schnurr 및 동료 (19)에 의해 제정 된대로 비압축성 균질 점탄성 매체에 매립 반경 R의 프로브 입자 스트레스를 적용 하였다. </li><li> 점탄성 재료에 대한 일반 햄버거 모델에 크리프 컴플라이언스 곡선을 조정하고 점탄성 매개 변수, J 0을 도출, J 1, η 0, 각 입자에 대한 η 1 ( <strong&gt; 그림 6) 버거 &#39;공식에 따라 : <img alt="" fo:content-width="2in" src="/files/ftp_upload/50857/50857eq2.jpg" width="169" /> 참고 :이 현상 학적 분석은 이전과 같은 거시적 인 레올 로지 데이터에게 20-22를 해석하는 바이오 필름 ​​등의 생물학적 물질을 포함한 물질의 광범위한 사용되어왔다. </li></ol>

<ol>
	<li>Hall-Stoodley, L., Costerton, J. W., Stoodley, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bacterial+biofilms:+from+the+natural+environment+to+infectious+diseases.">Bacterial biofilms: from the natural environment to infectious diseases.</a> Nat Rev Microbiol. 2, 95-108 (2004).</li><li>Donlan, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biofilms:+microbial+life+on+surfaces.">Biofilms: microbial life on surfaces.</a> Emerg Infect Dis. 8, 881-890 (2002).</li><li>Costerton, J. W., Stewart, P. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Battling+biofilms.">Battling biofilms.</a> Scientific American. 285, 74-81 (2001).</li><li>Branda, S. S., Vik, S., Friedman, L., Kolter, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biofilms:+the+matrix+revisited.">Biofilms: the matrix revisited.</a> Trends Microbiol. 13, 20-26 (2005).</li><li>Flemming, H. C., Wingender, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+biofilm+matrix.">The biofilm matrix.</a> Nat Rev Microbiol. 8, 623-633 (2010).</li><li>Costerton, J. W., Stewart, P. S., Greenberg, E. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bacterial+biofilms:+a+common+cause+of+persistent+infections.">Bacterial biofilms: a common cause of persistent infections.</a> Science. 284, 1318-1322 (1999).</li><li>Stewart, P. S., Franklin, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Physiological+heterogeneity+in+biofilms.">Physiological heterogeneity in biofilms.</a> Nat Rev Microbiol. 6, 199-210 (2008).</li><li>Stoodley, P., Lewandowski, Z., Boyle, J. D., Lappin-Scott, 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=Structural+deformation+of+bacterial+biofilms+caused+by+short-term+fluctuations+in+fluid+shear:+an+in+situ+investigation+of+biofilm+rheology.">Structural deformation of bacterial biofilms caused by short-term fluctuations in fluid shear: an in situ investigation of biofilm rheology.</a> Biotechnology and bioengineering. 65, 83-92 (1999).</li><li>Klapper, I., Rupp, C. J., Cargo, R., Purvedorj, B., Stoodley, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Viscoelastic+fluid+description+of+bacterial+biofilm+material+properties.">Viscoelastic fluid description of bacterial biofilm material properties.</a> Biotechnol Bioeng. 80, 289-296 (2002).</li><li>Korstgens, V., Flemming, H. C., Wingender, J., Borchard, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Uniaxial+compression+measurement+device+for+investigation+of+the+mechanical+stability+of+biofilms.">Uniaxial compression measurement device for investigation of the mechanical stability of biofilms.</a> Journal of microbiological. 46, 9-17 (2001).</li><li>Cense, A. W., 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=Mechanical+properties+and+failure+of+Streptococcus+mutans+biofilms,+studied+using+a+microindentation+device.">Mechanical properties and failure of Streptococcus mutans biofilms, studied using a microindentation device.</a> Journal of microbiological methods. 67, 463-472 (2006).</li><li>Shaw, T., Winston, M., Rupp, C. J., Klapper, I., Stoodley, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Commonality+of+elastic+relaxation+times+in+biofilms.">Commonality of elastic relaxation times in biofilms.</a> Physical Review Letters. 93, (2004).</li><li>Towler, B. W., Rupp, C. J., Cunningham, A. B., Stoodley, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Viscoelastic+properties+of+a+mixed+culture+biofilm+from+rheometer+creep+analysis.">Viscoelastic properties of a mixed culture biofilm from rheometer creep analysis.</a> Biofouling. 19, 279-285 (2003).</li><li>Lau, P. C., Dutcher, J. R., Beveridge, T. J., Lam, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Absolute+quantitation+of+bacterial+biofilm+adhesion+and+viscoelasticity+by+microbead+force+spectroscopy.">Absolute quantitation of bacterial biofilm adhesion and viscoelasticity by microbead force spectroscopy.</a> Biophysical journal. 96, 2935-2948 (2009).</li><li>Poppele, E. H., Hozalski, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Micro-cantilever+method+for+measuring+the+tensile+strength+of+biofilms+and+microbial+flocs.">Micro-cantilever method for measuring the tensile strength of biofilms and microbial flocs.</a> Journal of microbiological methods. 55, 607-615 (2003).</li><li>Aggarwal, S., Poppele, E. H., Hozalski, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+and+testing+of+a+novel+microcantilever+technique+for+measuring+the+cohesive+strength+of+intact+biofilms.">Development and testing of a novel microcantilever technique for measuring the cohesive strength of intact biofilms.</a> Biotechnology and bioengineering. 105, 924-934 (2010).</li><li>Gu&#233;lon, T., Mathias, J. -. D., Stoodley, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biofilm+Highlights.">Biofilm Highlights.</a> Series on Biofilms (eds Hans-Curt Flemming, Jost Wingender, &amp; Ulrich Szewzyk). 5, (2011).</li><li>Galy, 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=Mapping+of+Bacterial+Biofilm+Local+Mechanics+by+Magnetic+Microparticle+Actuation.">Mapping of Bacterial Biofilm Local Mechanics by Magnetic Microparticle Actuation.</a> Biophysical journal. 103, 1-9 (2012).</li><li>Schnurr, B., Gittes, F., MacKintosh, F. C., Schmidt, C. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Determining+Microscopic+Viscoelasticity+in+Flexible+and+Semiflexible+Polymer+Networks+from+Thermal+Fluctuations.">Determining Microscopic Viscoelasticity in Flexible and Semiflexible Polymer Networks from Thermal Fluctuations.</a> Macromolecules. 30, 7781-7792 (1997).</li><li>Aggarwal, S., Hozalski, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+Strain+Rate+on+the+Mechanical+Properties+of+Staphylococcus+epidermidis+Biofilms.">Effect of Strain Rate on the Mechanical Properties of Staphylococcus epidermidis Biofilms.</a> Langmuir. 28, 2812-2816 (2012).</li><li>Towler, B. W., Cunningham, A., Stoodley, P., McKittrick, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+model+of+fluid-biofilm+interaction+using+a+Burger+material+law.">A model of fluid-biofilm interaction using a Burger material law.</a> Biotechnol Bioeng. 96, 259-271 (2007).</li><li>Jones, W. L., Sutton, M. P., McKittrick, L., Stewart, P. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chemical+and+antimicrobial+treatments+change+the+viscoelastic+properties+of+bacterial+biofilms.">Chemical and antimicrobial treatments change the viscoelastic properties of bacterial biofilms.</a> Biofouling. 27, 207-215 (2011).</li><li>Apgar, J., 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=Multiple-particle+tracking+measurements+of+heterogeneities+in+solutions+of+actin+filaments+and+actin+bundles.">Multiple-particle tracking measurements of heterogeneities in solutions of actin filaments and actin bundles.</a> Biophysical journal. 79, 1095-1106 (2000).</li></ol>

우리는 공개 아무것도 없어.

이 자성 입자는 파종 및 원래 상태에있는 성장하고있는 바이오 필름의 점탄성 매개 변수의 현장의 3D 매핑에 사용 실험을 당겨. 이 방법은 E.의 기계적 이질 밝혀 대장균 바이오 필름은 여기에서 성장 강하게 기본적인 세포 외 기질 (extracellular matrix)의 의미와 가교의 더 정확하게 그 정도를 제안, 바이오 필름 ​​물성을 지원하는 생물막 구성 요소를 지적하는 단서를 주?...

세균 바이오 필름은 생물학적 또는 인공 표면 1-3와 관련된 박테리아의 사회입니다. 이들은 4,5 구성물을 보호하고 안정화 다당류 풍부한 세포 외 매트릭스의 제조와 결합 접착 성장 메커니즘에 의해 형성한다. 이 바이오 필름은 표면에 붙어있는 세포를 단순히 수동적 군집 아니지만, 조직 및 동적 복잡한 생물학적 시스템. 박테리아가 바이오 필름의 라이프 스타일에 플랑크톤에서 전환하면, 유전자 발현 및 세포 생리학의 변화는 항생제에 저항을 증가뿐만 아니라 관찰 많은 지속 및 만성 감염 (6)의 원점 인 면역 방어를 호스팅하고 있습니다. 그러나 이러한 생활 구조의 제어 개발은​​ 또한 유해 폐기물 사이트의 생물학적, 공업용 또는 contamin에서 토양과 지하수를 보호하기 위해 바이오 장벽의 형성 바이오 여과 등의 산업 및 환경 응용을위한 기회를 제공ATION. 삶의 바이오 필름의 방법으로 특정 분자 기능이 점점 더 설명하는 동안, 지역 사회 개발 및 지속성을 구동 메커니즘은 불분명하다. 스캔 전기 또는 형광 현미경을 사용하여 마이크로 측정에 대한 최근의 발전을 사용하여이 살고있는 조직 구조, 화학 및 생물 학적 이질성 7 상당한 전시하는 것으로 나타났다. 그러나, 지금까지 바이오 필름의 역학은 주로 거시적으로 조사되었다. 예를 들어, 바이오 필름 ​​깃발의 관찰에 의한 유체 유량 8,9의 변화에 변형 바이오 필름 ​​조각의 일축 압축 한천 배지에서 올리거나 커버 한 후 10, 11, 환경에서 수집 된 바이오 필름의 전단과 병렬로 전송 슬라이드에 성장 플레이트 레오 미터 12,13, AFM 캔틸레버 (14) 나 전용 MICR 부착 세균 바이오 필름과 유리 구슬과 코팅을 이용하여 원자 힘 분광분리 된 바이오 필름 ​​조각 (15, 16)의 인장 강도를 측정하기위한 ocantilever 방법은 재료 (17)의 점탄성 특성에 대한 유용한 정보를 제공, 지난 10 년 동안 구현되었습니다. 그러나,이 재료는 흔히 이러한 방법에서의 경우와 네이티브 환경으로부터 제거 될 때 동일계 생물막 기계적 특성에 대한 정보가 손실 된 것으로 보인다. 또한, 균일 한 물질로서 바이오 필름의 처리는 커뮤니티 내 물성 가능한 이질성에 대한 정보를 벗어났습니다. 따라서, 구조 biofilm 형성의 역학과 같은 유전자 발현 패턴 또는 화학 그라데이션 같은 생물학적 특성의 정확한 의미는 거의 인식 할 수 없습니다. 바이오 필름 물성의 마이크로 설명으로 진행하기 위해, 새로운 전용 도구가 필요합니다. 이 논문은 달성하기 위해 생각 원래의 접근 방법의 자세한 사항생물막을 방해하고 마이크로 물질 특성의 공간적 분포의 그린 다음 기계 이질성을 사용하지 않고 현장에서 지역 기계 매개 변수의 측정. 실험의 원리는 성숙 생물막 자성 핀셋을 사용하여 원격 로딩 하였다 자성 미세 입자와 함께 성장하는 생물막의 도핑 달려. 현미경으로 몇 군데 제어 자력 응용 프로그램에서 입자 변위는 지역 점탄성 매개 변수 유도, 자신의 지역 환경을보고 각각의 입자 수 있습니다. 이 데이터에서 바이오 필름의 3D 기계 프로파일은 공간 및 환경 조건 의존성을 드러내는, 그릴 수 있습니다. 전체 실험 E. 여기에 표시됩니다 derepressed F와 같은 플라스미드를 운반하는 유전자 조작 변형에 의해 대장균 바이오 필름. 최근의 논문 (18)에 상술 결과는 그대로 생물막 기계의 내부의 독특한 비전을 제공.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="1258">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td colspan="5" height="21" style="height:21px;width:1257px;">Table 1: Reagents and cells</td>
		</tr>
		<tr height="18">
			<td height="20" rowspan="2" style="height:22px;width:216px;">Magnetic particles</td>
			<td rowspan="2" style="width:323px;">Life technologies</td>
			<td rowspan="2" style="width:224px;">14307D</td>
			<td colspan="2" rowspan="2" style="width:496px;">Micrometric magnetic particle, 2.8 &#181;m diameter</td>
		</tr>
		<tr height="2">
		</tr>
		<tr height="24">
			<td height="24" style="height:24px;width:216px;">Ampicillin (Antibiotic)</td>
			<td style="width:323px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:224px;">A9518</td>
			<td colspan="2" style="width:496px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Tetracycline (Antibiotic)</td>
			<td style="width:323px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:224px;">87128</td>
			<td colspan="2" style="width:496px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Bacterial strain MG1655gfpF</td>
			<td style="width:323px;">UGB, Institut Pasteur, France</td>
			<td style="width:224px;"></td>
			<td colspan="2" style="width:496px;">produces F pili at its surface, resistant to Ampicilllin and tetracycline</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td colspan="5" height="21" style="height:21px;width:1257px;">Table 2:&#160; Capillaries and tubing</td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:23px;width:216px;">Filters for pediatric perfusion</td>
			<td style="width:323px;">Prodimed-Plastimed</td>
			<td style="width:224px;">6932002</td>
			<td colspan="2" style="width:496px;"></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:216px;">Hollow Square Capillaries</td>
			<td style="width:323px;">Composite Metal Scientific</td>
			<td style="width:224px;">8280-100</td>
			<td colspan="2" style="width:496px;">Manufactured in Borosilicate glass. Square 0.8mm x0.8mm</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Tubing silicone peroxyde</td>
			<td style="width:323px;">VWR international</td>
			<td style="width:224px;">228-0512</td>
			<td colspan="2" style="width:496px;">Diameter 1mm</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Tubing silicone peroxyde</td>
			<td style="width:323px;">VWR international</td>
			<td style="width:224px;">228-0700</td>
			<td colspan="2" style="width:496px;">Diameter 3mm</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Table 3: Biofilm growth</td>
			<td style="width:323px;"></td>
			<td style="width:224px;"></td>
			<td style="width:495px;"></td>
			<td style="width:1px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Lysogeny Broth (LB) solution</td>
			<td style="width:323px;">Amresco-VWR</td>
			<td style="width:224px;">J106-10PK</td>
			<td colspan="2" style="width:496px;">standard medium used to grow bacteria</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">M63B1 solution</td>
			<td style="width:323px;">Home-made</td>
			<td style="width:224px;"></td>
			<td colspan="2" style="width:496px;">Standard minimum&#160; medium used to grow bacteria</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Glucose</td>
			<td style="width:323px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:224px;">G8270</td>
			<td colspan="2" style="width:496px;">Used to make M63B1 medium with 0.4% glucose</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td colspan="5" height="21" style="height:21px;width:1257px;">Table 4: Electronics</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Camera EMCCD&#160;&#160;</td>
			<td style="width:323px;">Hamamatsu</td>
			<td style="width:224px;">C9100-02</td>
			<td colspan="2" style="width:496px;"></td>
		</tr>
		<tr height="24">
			<td height="24" style="height:24px;width:216px;">Heater controller</td>
			<td style="width:323px;">World precision instruments</td>
			<td style="width:224px;">300354</td>
			<td colspan="2" style="width:496px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Function generator</td>
			<td style="width:323px;">Agilent technologies</td>
			<td style="width:224px;">33210A</td>
			<td colspan="2" style="width:496px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Power amplifier</td>
			<td style="width:323px;">Home-made</td>
			<td style="width:224px;"></td>
			<td colspan="2" style="width:496px;">It gives a current signal with amplitudes up to 4 A.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Syringe pumps</td>
			<td style="width:323px;">Kd Scientific</td>
			<td style="width:224px;">KDS-220</td>
			<td colspan="2" style="width:496px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Shutter</td>
			<td style="width:323px;">Vincent Associates</td>
			<td style="width:224px;">Uniblitz T132</td>
			<td colspan="2" style="width:496px;"></td>
		</tr>
		<tr height="125">
			<td height="125" style="height:125px;width:216px;">Magnetic tweezers</td>
			<td style="width:323px;">Home-made</td>
			<td style="width:224px;"></td>
			<td colspan="2" style="width:496px;">Two electromagnetic poles, each made of a copper coil with 2,120 turns of 0.56 mm in diameter copper wire and soft magnetic alloy cores (Supra50-Arcelor Mittal, France) square shaped according to the blueprint shown in Fig. 10. The two cores are mounted north pole facing south pole, in order to generate a magnetic force in one direction along the length of the capillary. See coil wiring details in Figure 11.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td colspan="5" height="21" style="height:21px;width:1257px;">Table 5: Optics</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Inverted microscope&#160;</td>
			<td style="width:323px;">Nikon</td>
			<td style="width:224px;">TE-300</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">S Fluor x40 Objective (NA 0.9, WD0.3)</td>
			<td>Nikon</td>
			<td style="width:224px;"></td>
			<td>This a long working distance ojective enabling observation of the biofilm in the depth</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="105">
			<td height="105" style="height:105px;width:216px;">Epifluorescence filters: 1) for green fluorescence: Exc 480/20 nm; DM 495; Em 510/20&#160; 2) for Red fluorescence: Exc 540/25 nm; DM 565; Em 605/55</td>
			<td style="width:323px;">Chroma</td>
			<td style="width:224px;">1)#49020 2)#31002</td>
			<td>Particle displacement upon force application is recorded using the red fluoresecnce filter block.</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td colspan="5" height="21" style="height:21px;width:1257px;">Table 6: Image analysis</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">ImageJ</td>
			<td style="width:323px;">NIH - particle tracker plugin</td>
			<td style="width:224px;"></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

remote magnetic actuation of micrometric probes for in situ 3d mapping of bacterial biofilm physical properties

인터페이스에 대한 세균의 부착과 성장을 입체적 이종 구조 소위 바이오 필름의 형성으로 이어질. 이러한 구조에 사는 세포는 세포 외 고분자 물질의 네트워크에 의해 매개 물리적 상호 작용에 의해 함께 개최됩니다. 세균 바이오 필름은 많은 인간의 활동에 영향을 미칠 및 해당 속성에 대한 이해는 개발의 더 나은 제어를 위해 매우 중요합니다 - 유지 보수 또는 근절 - 자신의 불리한 유익한 결과에 따라. 이 논문은 지금까지 단 거시적 균질 재료의 관점에서 검토, 현장에 있었다 바이오 필름의 지역의 물리적 특성을 측정하기 위해 목표로하는 새로운 방법을 설명합니다. 여기에 설명 된 실험은 원격으로 바이오 필름의 구조적 특성을 방해하지 않고 작동 할 수있는 지역의 프로브를 씨앗에 성장하는 바이오 필름에 자성 입자를 도입하는 것을 포함한다. 전용 자기 핀셋 deve을했다바이오 필름에 포함 된 각 입자에 정의 된 힘을 발휘하는 loped. 설치는 입자를 잡아 당기는 기간의 시간 경과 영상의 기록이 가능하도록 현미경의 무대에 장착된다. 입자 궤적이어서 당기는 시퀀스로부터 추출되고, 로컬 점탄성 파라미터함으로써 파라미터의 3 차원 공간 분포를 제공하고, 각 입자 변위 곡선으로부터 유도된다. 생물막 기계적 프로필 통찰력을 얻는 것은 구조적 특성 및 이들 구조의 특정 생물 사이의 관계를 명확히하기 위해 생물막 제어 목적 뷰 엔지니어의 관점에서뿐만 아니라, 기본적인 관점에서 필수적이다.

전형적인 분석은 원래의 배치를 방해하지 않고 생활 생물막에 미크론 스케일에서 점탄성 파라미터의 공간 분포를 제공 할 것이다. 탄성 컴플라이언스 - - 깊이와 함께 바이오 필름의 횡 방향 치수를 따라 Y 축, Z 축의 함수로서 주어진다 전형적인 결과는 J 0의 값을도 7에 나타낸다. 각 점은 크리프 곡선 분석은 J 0 값을 제공 한 구슬에 해당합니다. 데이터는 거의 3 크기 ...

Watch this Scientific Journal Video about Remote Magnetic Actuation of Micrometric Probes for in situ 3D Mapping of Bacterial Biofilm Physical Properties at JoVE.com

Remote Magnetic Actuation of Micrometric Probes for in situ 3D Mapping of Bacterial Biofilm Physical Properties

이 논문은 세균 바이오 필름과 현장에서 인터페이스에서 미생물에 의해 만들어진 복잡한 생활 소재의 로컬 기계적 특성을 측정 할 수있는 전용 자기 핀셋의 개발에 씨앗을 품고 자기 입자의 원격 작동에 따라 원래의 방법을 보여줍니다.

에 대한 마이크로 미터 프로브의 원격 자기 발동<em&gt; 현장에서</em세균 바이오 필름 물성&gt; 3D 매핑

Bacterial adhesion and growth on interfaces lead to the formation of three-dimensional heterogeneous structures so-called biofilms. The cells dwelling in ...

remote-magnetic-actuation-micrometric-probes-for-situ-3d-mapping

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Remote Magnetic Actuation of Micrometric Probes for in situ 3D Mapping of Bacterial Biofilm Physical Properties

9.1K 조회수.  Sorbonne Universités, UPMC.  이 논문은 세균 바이오 필름과 현장에서 인터페이스에서 미생물에 의해 만들어진 복잡한 생활 소재의 로컬 기계적 특성을 측정 할 수있는 전용 자기 핀셋의 개발에 씨앗을 품고 자기 입자의 원격 작동에 따라 원래의 방법을 보여줍니다. 

비디오: Remote Magnetic Actuation of Micrometric Probes for in situ 3D Mapping of Bacterial Biofilm Physical Properties

Multiparametric Optical Mapping of the Langendorff-perfused Rabbit Heart

Optical imaging and fluorescent probes have significantly advanced research methodology in the field of cardiac electrophysiology in ways that could not have been accomplished by other approaches1. With the use of the calcium- and voltage-sensitive dyes, optical mapping allows measurement of transmembrane action potentials and calcium transients with high spatial resolution without the physical contact with the tissue. This makes measurements of the cardiac electrical activity possible under many conditions where the use of electrodes is inconvenient or impossible1. For example, optical recordings provide accurate morphological changes of membrane potential during and immediately after stimulation and defibrillation, while conventional electrode techniques suffer from stimulus-induced artifacts during and after stimuli due to electrode polarization1. 
The Langendorff-perfused rabbit heart is one of the most studied models of human heart physiology and pathophysiology. Many types of arrhythmias observed clinically could be recapitulated in the rabbit heart model. It was shown that wave patterns in the rabbit heart during ventricular arrhythmias, determined by effective size of the heart and the wavelength of reentry, are very similar to that in the human heart2. It was also shown that critical aspects of excitation-contraction (EC) coupling in rabbit myocardium, such as the relative contribution of sarcoplasmic reticulum (SR), is very similar to human EC coupling3. Here we present the basic procedures of optical mapping experiments in Langendorff-perfused rabbit hearts, including the Langendorff perfusion system setup, the optical mapping systems setup, the isolation and cannulation of the heart, perfusion and dye-staining of the heart, excitation-contraction uncoupling, and collection of optical signals. These methods could be also applied to the heart from species other than rabbit with adjustments to flow rates, optics, solutions, etc.
Two optical mapping systems are described. The panoramic mapping system is used to map the entire epicardium of the rabbit heart4-7. This system provides a global view of the evolution of reentrant circuits during arrhythmogenesis and defibrillation, and has been used to study the mechanisms of arrhythmias and antiarrhythmia therapy8,9. The dual mapping system is used to map the action potential (AP) and calcium transient (CaT) simultaneously from the same field of view10-13. This approach has enhanced our understanding of the important role of calcium in the electrical alternans and the induction of arrhythmia14-16.

This article describes the basic procedures for conducting optical mapping experiments in the Langendorff-perfused rabbit heart using the panoramic imaging system, and the dual (voltage and calcium) imaging modality.

Langendorff - perfused 토끼 하트의 Multiparametric 광 매핑

Optical imaging and fluorescent probes have significantly advanced research methodology in the field of cardiac electrophysiology in ways that could not ...

연구

생체공학

Optical Mapping of Action Potentials and Calcium Transients in the Mouse Heart

The mouse heart is a popular model for cardiovascular studies due to the existence of low cost technology for genetic engineering in this species. Cardiovascular physiological phenotyping of the mouse heart can be easily done using fluorescence imaging employing various probes for transmembrane potential (Vm), calcium transients (CaT), and other parameters. Excitation-contraction coupling is characterized by action potential and intracellular calcium dynamics; therefore, it is critically important to map both Vm and CaT simultaneously from the same location on the heart1-4. Simultaneous optical mapping from Langendorff perfused mouse hearts has the potential to elucidate mechanisms underlying heart failure, arrhythmias, metabolic disease, and other heart diseases. Visualization of activation, conduction velocity, action potential duration, and other parameters at a myriad of sites cannot be achieved from cellular level investigation but is well solved by optical mapping1,5,6. In this paper we present the instrumentation setup and experimental conditions for simultaneous optical mapping of Vm and CaT in mouse hearts with high spatio-temporal resolution using state-of-the-art CMOS imaging technology. Consistent optical recordings obtained with this method illustrate that simultaneous optical mapping of Langendorff perfused mouse hearts is both feasible and reliable.

This paper details the dissection procedure, instrumental setup, and experimental conditions during optical mapping of transmembrane potential (Vm) and intracellular calcium transient (CaT) in intact isolated Langendorff perfused mouse hearts.

마우스 중심에 액션 후보와 칼슘 과도의 광학 매핑

The mouse heart is a popular model for cardiovascular studies due to the existence of low cost technology for genetic engineering in this species. ...

Magnetically-Assisted Remote Controlled Microcatheter Tip Deflection under Magnetic Resonance Imaging

X-ray fluoroscopy-guided endovascular procedures have several significant limitations, including difficult catheter navigation and use of ionizing radiation, which can potentially be overcome using a magnetically steerable catheter under MR guidance.
	The main goal of this work is to develop a microcatheter whose tip can be remotely controlled using the magnetic field of the MR scanner. This protocol aims to describe the procedures for applying current to the microcoil-tipped microcatheter to produce consistent and controllable deflections.
	A microcoil was fabricated using laser lathe lithography onto a polyimide-tipped endovascular catheter. In vitro testing was performed in a waterbath and vessel phantom under the guidance of a 1.5-T MR system using steady-state free precession (SSFP) sequencing. Various amounts of current were applied to the coils of the microcatheter to produce measureable tip deflections and navigate in vascular phantoms.
	The development of this device provides a platform for future testing and opportunity to revolutionize the endovascular interventional MRI environment.

Current applied to an endovascular microcatheter with microcoil tip made by laser lathe lithography can achieve controllable deflections under magnetic resonance (MR) guidance, which may improve speed and efficacy of navigation of vasculature during various endovascular procedures.

자기 공명 영상 아래에 자기 (磁 气)를 이용한 원격 제어 Microcatheter 팁 편향

X-ray fluoroscopy-guided  endovascular procedures have several significant limitations, including  difficult catheter navigation and use of ionizing ...

Fabrication of a Functionalized Magnetic Bacterial Nanocellulose with Iron Oxide Nanoparticles

In this study, bacterial nanocellulose (BNC) produced by the bacteria Gluconacetobacter xylinus is synthesized and impregnated in situ with iron oxide nanoparticles (IONP) (Fe3O4) to yield a magnetic bacterial nanocellulose (MBNC). The synthesis of MBNC is a precise and specifically designed multi-step process. Briefly, bacterial nanocellulose (BNC) pellicles are formed from preserved G. xylinus strain according to our experimental requirements of size and morphology. A solution of iron(III) chloride hexahydrate (FeCl3&#183;6H2O) and iron(II) chloride tetrahydrate (FeCl2&#183;4H2O) with a 2:1 molar ratio is prepared and diluted in deoxygenated high purity water. A BNC pellicle is then introduced in the vessel with the reactants. This mixture is stirred and heated at 80 &#176;C in a silicon oil bath and ammonium hydroxide (14%) is then added by dropping to precipitate the ferrous ions into the BNC mesh. This last step allows forming in situ magnetite nanoparticles (Fe3O4) inside the bacterial nanocellulose mesh to confer magnetic properties to BNC pellicle. A toxicological assay was used to evaluate the biocompatibility of the BNC-IONP pellicle. Polyethylene glycol (PEG) was used to cover the IONPs in order to improve their biocompatibility. Scanning electron microscopy (SEM) images showed that the IONP were located preferentially in the fibril interlacing spaces of the BNC matrix, but some of them were also found along the BNC ribbons. Magnetic force microscope measurements performed on the MBNC detected the presence magnetic domains with high and weak intensity magnetic field, confirming the magnetic nature of the MBNC pellicle. Young&#39;s modulus values obtained in this work are also in a reasonable agreement with those reported for several blood vessels in previous studies.

Here, we present a protocol to make a bacterial nanocellulose (BNC) magnetic for applications in damaged blood vessel reconstruction. The BNC was synthesized by G. xylinus strain. On the other hand, magnetization of the BNC was realized through in situ precipitation of Fe2+ and Fe3+ ferrous ions inside the BNC mesh.

철 산화물 나노 입자와 기능화 자기 세균 Nanocellulose의 제작

In this study, bacterial nanocellulose (BNC) produced by the bacteria Gluconacetobacter xylinus is synthesized and impregnated in situ with iron oxide ...

In Situ Mapping of the Mechanical Properties of Biofilms by Particle-tracking Microrheology

Bacterial cells are able to form surface-attached biofilm communities known as biofilms by encasing themselves in extracellular polymeric substances (EPS). The EPS serves as a physical and protective scaffold that houses the bacterial cells and consists of a variety of materials that includes proteins, exopolysaccharides and DNA. The composition of the EPS may change, which remodels the mechanic properties of the biofilm to further develop or support alternative biofilm structures, such as streamers, as a response to environmental cues. Despite this, there are little quantitative descriptions on how EPS components contribute to the mechanical properties and function of biofilms. Rheology, the study of the flow of matter, is of particular relevance to biofilms as many biofilms grow in flow conditions and are constantly exposed to shear stress. It also provides measurement and insight on the spreading of the biofilm on a surface. Here, particle-tracking microrheology is used to examine the viscoelasticity and effective crosslinking roles of different matrix components in various parts of the biofilm during development. This approach allows researchers to measure mechanic properties of biofilms at the micro-scale, which might provide useful information for controlling and engineering biofilms.

In Situ Mapping of the Mechanical Properties of Biofilms by Particle-tracking Microrheology

Particle-tracking microrheology investigates the viscoelasticity of materials. Here, the technique is used to determine the viscoelasticity, creep compliance and effective crosslinking roles of different matrix components of a bacterial biofilm. The matrix consists of polymeric substances secreted by the bacteria and its components determine biofilm structure and mechanical properties.

입자 추적 Microrheology에 의한 바이오 필름의 기계적 성질의 제자리 매핑에서

Bacterial cells are able to form surface-attached biofilm communities known as biofilms by encasing themselves in extracellular polymeric substances ...

Rapid Scan Electron Paramagnetic Resonance Opens New Avenues for Imaging Physiologically Important Parameters In Vivo

We demonstrate a superior method of 2D spectral-spatial imaging of stable radical reporter molecules at 250 MHz using rapid-scan electron-paramagnetic-resonance (RS-EPR), which can provide quantitative information under in vivo conditions on oxygen concentration, pH, redox status and concentration of signaling molecules (i.e., OH&#8226;, NO&#8226;). The RS-EPR technique has a higher sensitivity, improved spatial resolution (1 mm), and shorter acquisition time in comparison to the standard continuous wave (CW) technique. A variety of phantom configurations have been tested, with spatial resolution varying from 1 to 6 mm, and spectral width of the reporter molecules ranging from 16 &#181;T (160 mG) to 5 mT (50 G). A cross-loop bimodal resonator decouples excitation and detection, reducing the noise, while the rapid scan effect allows more power to be input to the spin system before saturation, increasing the EPR signal. This leads to a substantially higher signal-to-noise ratio than in conventional CW EPR experiments.

Rapid Scan Electron Paramagnetic Resonance Opens New Avenues for Imaging Physiologically Important Parameters In Vivo

A new electron paramagnetic resonance (EPR) method, rapid scan EPR (RS-EPR), is demonstrated for 2D spectral spatial imaging which is superior to the traditional continuous wave (CW) technique and opens new venues for in vivo imaging. Results are demonstrated at 250 MHz, but the technique is applicable at any frequency.

빠른 스캔 전자 스핀 공명 이미징 생리 학적으로 중요 매개 변수에 대한 새로운 길을 엽니 다<em&gt; 생체</em

We demonstrate a superior method of 2D spectral-spatial imaging of stable radical reporter molecules at 250 MHz using rapid-scan ...

3D Magnetic Stem Cell Aggregation and Bioreactor Maturation for Cartilage Regeneration

Cartilage engineering remains a challenge due to the difficulties in creating an in vitro functional implant similar to the native tissue. An approach recently explored for the development of autologous replacements involves the differentiation of stem cells into chondrocytes. To initiate this chondrogenesis, a degree of compaction of the stem cells is required; hence, we demonstrated the feasibility of magnetically condensing cells, both within thick scaffolds and scaffold-free, using miniaturized magnetic field sources as cell attractors. This magnetic approach was also used to guide aggregate fusion and to build scaffold-free, organized, three-dimensional (3D) tissues several millimeters in size. In addition to having an enhanced size, the tissue formed by magnetic-driven fusion presented a significant increase in the expression of collagen II, and a similar trend was observed for aggrecan expression. As the native cartilage was subjected to forces that influenced its 3D structure, dynamic maturation was also performed. A bioreactor that provides mechanical stimuli was used to culture the magnetically seeded scaffolds over a 21-day period. Bioreactor maturation largely improved chondrogenesis into the cellularized scaffolds; the extracellular matrix obtained under these conditions was rich in collagen II and aggrecan. This work outlines the innovative potential of magnetic condensation of labeled stem cells and dynamic maturation in a bioreactor for improved chondrogenic differentiation, both scaffold-free and within polysaccharide scaffolds.

Chondrogenesis from stem cells requires fine tuning the culture conditions. Here, we present a magnetic approach for condensing cells, an essential step to initiate chondrogenesis. In addition, we show that dynamic maturation in a bioreactor applies mechanical stimulation to the cellular constructs and enhances cartilaginous extracellular matrix production.

연골 재생을위한 3D 자기 줄기 세포 집계 및 생물 반응기 성숙

Cartilage engineering remains a challenge due to the difficulties in creating an in vitro functional implant similar to the native tissue. An approach ...

Optimized Setup and Protocol for Magnetic Domain Imaging with In Situ Hysteresis Measurement

This paper elaborates the sample preparation protocols required to obtain optimal domain patterns using the Bitter method, focusing on the extra steps compared to standard metallographic sample preparation procedures. The paper proposes a novel bespoke rig for dynamic domain imaging with in situ BH (magnetic hysteresis) measurements and elaborates the protocols for the sensor preparation and the use of the rig to ensure accurate BH measurement. The protocols for static and ordinary dynamic domain imaging (without in situ BH measurements) are also presented. The reported method takes advantage of the convenience and high sensitivity of the traditional Bitter method and enables in situ BH measurement without interrupting or interfering with the domain wall movement processes. This facilitates establishing a direct and quantitative link between the domain wall movement processes&#8211;microstructural feature interactions in ferritic steels with their BH loops. This method is anticipated to become a useful tool for the fundamental study of microstructure&#8211;magnetic property relationships in steels and to help interpret the electromagnetic sensor signals for non-destructive evaluation of steel microstructures.

Optimized Setup and Protocol for Magnetic Domain Imaging with In Situ Hysteresis Measurement

This paper elaborates the sample and sensor preparation procedures and the protocols for using the test rig particularly for dynamic domain imaging with in situ BH measurements in order to achieve optimal domain pattern quality and accurate BH measurements.

최적화 된 설치 및 히스테리시스 측정 현장에서 자기 도메인 이미징에 대 한 프로토콜

This paper elaborates the sample preparation protocols required to obtain optimal domain patterns using the Bitter method, focusing on the extra steps ...

Improved 3D Hydrogel Cultures of Primary Glial Cells for In Vitro Modelling of Neuroinflammation

In the central nervous system, numerous acute injuries and neurodegenerative disorders, as well as implanted devices or biomaterials engineered to enhance function result in the same outcome: excess inflammation leads to gliosis, cytotoxicity, and/or formation of a glial scar that collectively exacerbate injury or prevent healthy recovery. With the intent of creating a system to model glial scar formation and study inflammatory processes, we have generated a 3D cell scaffold capable of housing primary cultured glial cells: microglia that regulate the foreign body response and initiate the inflammatory event, astrocytes that respond to form a fibrous scar, and oligodendrocytes that are typically vulnerable to inflammatory injury. The present work provides a detailed step-by-step method for the fabrication, culture, and microscopic characterization of a hyaluronic acid-based 3D hydrogel scaffold with encapsulated rat brain-derived glial cells. Further, protocols for characterization of cell encapsulation and the hydrogel scaffold by confocal immunofluorescence and scanning electron microscopy are demonstrated, as well as the capacity to modify the scaffold with bioactive substrates, with incorporation of a commercial basal lamina mixture to improved cell integration.

Improved 3D Hydrogel Cultures of Primary Glial Cells for In Vitro Modelling of Neuroinflammation

Herein, we present a protocol for the 3D culture of rat brain-derived glia cells, including astrocytes, microglia, and oligodendrocytes. We demonstrate primary cell culture, methacrylated hyaluronic acid (HAMA) hydrogel synthesis, HAMAphoto-polymerization and cell encapsulation, and sample processing for confocal and scanning electron microscopic imaging.

생체 외에서 Neuroinflammation의 모델링에 대 한 기본 Glial 세포의 3 차원 하이드로 겔 문화 개선

In the central nervous system, numerous acute injuries and neurodegenerative disorders, as well as implanted devices or biomaterials engineered to enhance ...

Electric and Magnetic Field Devices for Stimulation of Biological Tissues

Electric fields (EFs) and magnetic fields (MFs) have been widely used by tissue engineering to improve cell dynamics such as proliferation, migration, differentiation, morphology, and molecular synthesis. However, variables such stimuli strength and stimulation times need to be considered when stimulating either cells, tissues or scaffolds. Given that EFs and MFs vary according to cellular response, it remains unclear how to build devices that generate adequate biophysical stimuli to stimulate biological samples. In fact, there is a lack of evidence regarding the calculation and distribution when biophysical stimuli are applied. This protocol is focused on the design and manufacture of devices to generate EFs and MFs and implementation of a computational methodology to predict biophysical stimuli distribution inside and outside of biological samples. The EF device was composed of two parallel stainless-steel electrodes located at the top and bottom of biological cultures. Electrodes were connected to an oscillator to generate voltages (50, 100, 150 and 200 Vp-p) at 60 kHz. The MF device was composed of a coil, which was energized with a transformer to generate a current (1 A) and voltage (6 V) at 60 Hz. A polymethyl methacrylate support was built to locate the biological cultures in the middle of the coil. The computational simulation elucidated the homogeneous distribution of EFs and MFs inside and outside of biological tissues. This computational model is a promising tool that can modify parameters such as voltages, frequencies, tissue morphologies, well plate types, electrodes and coil size to estimate the EFs and MFs to achieve a cellular response.

This protocol describes the step-by-step process to build both electrical and magnetic stimulators used to stimulate biological tissues. The protocol includes a guideline to simulate computationally electric and magnetic fields and manufacture of stimulator devices.

생물학적 조직의 자극을 위한 전기 및 자기장 장치

Electric fields (EFs) and magnetic fields (MFs) have been widely used by tissue engineering to improve cell dynamics such as proliferation, migration, ...