Nós acolhemos agradecer ao Instituto de Estudos Europeus Nanovic, a família Glynn Honors Program, Notre Dame Integrado Facility Imaging (NDIIF) e Carestream Health para o apoio financeiro para este projeto. Pesquisa sobre o desenvolvimento de coelho craniana apoiada pela NSF BCS-1029149 para MJR.

1. Animais <ol><li> Para os resultados apresentados abaixo, um rato Lobund-ratos machos de 10 meses de idade, foi obtido a partir da Vida Freimann Science Center, da Universidade de Notre Dame (Notre Dame, Indiana, EUA). Um ex vivo Nova Zelândia White Rabbit (idade Masculino, = 8 semanas) amostra crânio, preservados em formol a 10%, foi obtido a partir do laboratório do Prof Mateus Ravosa, da Universidade de Notre Dame. </li><li> Para imagem in vivo, o rato foi anestesiado com Isofluorano (taxa de fluxo de 2,5%) com um sistema de manutenção, através do nariz-cone. O animal foi posicionado inclinado no leito de rato padrão (M2M Imaging Inc., Cleveland, Ohio) fornecido com a estação de imagem Albira. Os membros foram posicionados lateral do tronco de uma aquisição CT uniforme. </li><li> Após a aquisição das imagens foi completada, o rato foi retirado do cone de nariz e voltou para a gaiola de recuperação até ambulatório. </li><li> Para verificações do crânio de coelho, a amostra foi colocada no leito do ratoem um saco de plástico selado contendo formalina. </li></ol> 2. Aquisição de Imagem e Reconstrução <ol><li> In Vivo e Ex aquisições Imagem da Vivo foram realizadas utilizando o sistema Albira CT (Carestream Molecular Imaging, Woodbridge, CT). O sistema foi configurado para verificar uma cama de 180 mm de comprimento, realizando três exames circulares (600 projeções por digitalização), cada um com 65 milímetros FOV, que depois são costuradas durante a reconstrução. A fonte de raios-X foi ajustado para uma corrente de 400 mA e tensão de 45 kVp, e usado um filtro de 0,5 mm Al para endurecer a trave. Aproximado de radiação equivalente de dose profunda para CT configurações foi 660 mSv, e dose equivalente rasa foi 1,171 mSv. Estas doses são mais de 10 vezes menor do que o relatado valores de LD50. </li><li> Imagens são reconstruídas usando o algoritmo FBP (Projeção filtradas) através da Suite Albira 5,0 Reconstructor usando &quot;padrão&quot; parâmetros. Estes aquisição combinados e configurações de reconstrução produzir uma finaimagem l com 0,125 milímetro voxels isotrópicos, considerada suficiente para análise animal inteiro e impressão 3D de estruturas anatômicas. </li></ol> 3. Informática <ol><li> Características do esqueleto de tomografia computadorizada podem ser impressos a partir dos dados brutos, sem segmentação. No entanto, a segmentação de tecidos moles é necessária antes de processar os dados de impressão em 3D. Aqui vamos mostrar um exemplo com o tecido pulmonar. <ol><li> MicroPET original aberto (formato de dados para todas as modalidades do Sistema de Imagem Albira) arquivo </li><li> Desenhe um volume de interesse (VOI) ao redor do mouse para que todo o espaço externo é removido. </li><li> Em &#39;Máscara Fora Selecionado VOI&#39; guia &#39;VOI Ferramentas &quot;, selecione e defina o valor de máscara para -1.000 unidades Hounsfield (HU, escala radiodensidade para CT), o que efetivamente definir o espaço externo para o valor de densidade CT do ar. </li><li> Com todo o espaço externo removido, sob a aba &quot;Ferramentas&quot;, selecione &quot;externo&quot;, clique em suspensoseta e selecione &#39;Segmentação » </li><li> Definir a faixa de -550 a -200 e clique em &#39;OK&#39;. </li><li> Se o arquivo é muito grande, selecione a guia &quot;Ferramentas&quot;, selecione &quot;reduzir&quot;, e executar o programa </li><li> Salvar como um arquivo de Analise </li></ol></li><li> Os dados devem primeiro ser convertidos em formato DICOM usando PMOD (PMOD Technologies LTD, Zurique, Suíça) software de análise. <ol><li> Abra o PMOD Imagem software de processamento. </li><li> Ao longo da linha de cima, selecione a guia Exibir. </li><li> Na barra de ferramentas lado inferior direito, clique na seta para baixo banco de dados rotulado sob carga. </li><li> Seleccione MicroPET para os dados brutos de CT, ou Analise para o pulmão segmentado. </li><li> Selecione o arquivo apropriado e clique em Adicionar para Selected. </li><li> Clique em Abrir. </li><li> Na barra de ferramentas lado inferior direito, clique em cima doseta em Salvar. </li><li> A partir deste menu, escolher o tipo de arquivo DICOM. </li><li> Nomeie o arquivo e selecione Salvar. </li><li> Fechar pmod. </li></ol></li><li> DICOM de dados contém os valores de densidade volumétrica para cada voxel. Para imprimir estes dados, ele deve ser processado como uma superfície contígua, em vez de um volume. ImageJ v1.43u será usado para obter renderings superfície para processamento adicional. <ol><li> Abrir ImageJ Software Processamento de Imagem </li><li> Selecione&gt; Importar Arquivo. </li><li> Selecione a seqüência da imagem. </li><li> Navegue até o arquivo que contém a DICOM recém-criado e selecione-o. </li><li> Selecione Plug-ins&gt; 3D&gt; visualizador 3D. </li><li> Duas janelas irá aparecer, o visualizador 3D aparecerá uma janela e ADD. </li><li> Em Exibição como no Volume ADD janela mudançapara a superfície. </li><li> Alterar o valor padrão de Limiar para 210. </li><li> Clique em OK. </li><li> Na barra 3D Viewer menu, selecione Arquivo&gt; Exportar superfícies como WaveFront&gt;. </li><li> Nomeie o arquivo e clique em Salvar. </li></ol></li><li> Dois programas, MeshLab v1.3.1 e Netfabb Estúdio Básica 4,9, será simultaneamente remover qualquer malha excesso, unir malhas desconectados, buracos, reparação e suavizar a malha final. As principais diferenças entre os dois programas é a ferramenta define disponibilizado para o utilizador, e algum do controlo da interface de navegação. Ambos são programas de software 3D de malha de edição, e seu uso em conjunto fornece a abordagem mais fácil de editar o modelo. <img alt="Ícone 1" fo:src="/files/ftp_upload/50250/50250icon1highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50250/50250icon1.jpg" /> indica que essas ações devem ser executadas em MeshLab v1.3.1 <img alt="Ícone 2" fo:src="/files/ftp_upload/50250/50250icon2highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50250/50250icon2.jpg" /> indica que essas ações devem ser executadas em Netfabb Estúdio Básica 4,9 <ol><li> Para importar malhas em software de edição: <ol><li> Abra MeshLab v1.3.1 <img alt="Ícone 1" fo:src="/files/ftp_upload/50250/50250icon1highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50250/50250icon1.jpg" /></li><li> No menu Arquivo do bar select&gt; Empty Project Novo. </li><li> Selec Arquivo&gt; Importar malha. </li><li> Selecione o arquivo e clique em Abrir. </li><li> Uma vez que o arquivo foi carregado, uma caixa de diálogo será aberta. Mantendo Unificar vértices duplicados verificados, pressione OK. <ol><li> Abra Netfabb Estúdio Básico 4.9. <img alt="Ícone 2" fo:src="/files/ftp_upload/50250/50250icon2highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50250/50250icon2.jpg" /></li><li> Arraste o arquivo desejado diretamente na tela Netfabb Básico Studio. </li></ol></li></ol></li><li> Para remover malha indesejada da superfície: <ol><li> Na barra de menu em MeshLab, selecione Filtros&gt; limpeza e reparação&gt; remover peças isoladas (Diâmetro WRT). <img alt="Ícone 1" fo:src="/files/ftp_upload/50250/50250icon1highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50250/50250icon1.jpg" /></li><li> Remover os componentes ligados isolados cujo diâmetro é menor do que a constante especificada. Digite um diâmetro máximo para esses componentes e clique em Aplicar. </li><li> Gradualmente, aumentar o diâmetro máximo para remover pedaços maiores. Clique em Aplicar após cada modificação diâmetro. </li></ol></li><li> Para se juntar pedaços desconectados, os buracos devem ser cortadas nas malhas atuais nos locais desejados de um novo vínculo, e uma ponte de malha de must ser construída entre. <ol><li> Use a ferramenta de seleção, ferramenta sétimo a partir da esquerda na barra de menu, para selecionar as peças de malha que serão cortadas. <img alt="Ícone 1" fo:src="/files/ftp_upload/50250/50250icon1highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50250/50250icon1.jpg" /></li><li> Excluir peças selecionadas de malha com o botão Excluir Faces, a ferramenta de terceiro a partir da esquerda na barra de menu. </li><li> Na barra de menu, selecione Arquivo de malha&gt; Exportar como. </li><li> Nomeie o arquivo e alterar o tipo de arquivo para STL. </li><li> Pressione Salvar. </li><li> Uma caixa de diálogo com opções de poupança vai aparecer, pressione OK. <img alt="Ícone 2" fo:src="/files/ftp_upload/50250/50250icon2highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50250/50250icon2.jpg" /></li><li> Arraste esse novo arquivo para Netfabb. </li><li> No menu superior, selecione Reparar, A quarta ferramenta a partir da esquerda. </li><li> Selecione a ferramenta Adicionar triângulos, décimo terceiro a partir da esquerda. </li><li> Clique sobre uma borda livre (que será amarela) de um lado e clique sobre uma borda aberta sobre a outra peça. Criar pontes de 5-10 através da abertura. </li><li> Selecione o botão de reparo automático na parte inferior direita </li><li> Destaque Reparação Padrão. </li><li> Clique em Executar. </li><li> Pressione Cancelar após o reparo foi executado. </li></ol> Opcional: Alguns triângulos podem ser criados a orientação errada. Os passos que se seguem podem ser usados ​​para reorientar estes triângulos. <ol><li> Selecione a Flip Botão Triângulos selecionados. </li><li> Clique em qualquer triângulos desorientados para rodar todos os triângulos na direção correta. </li></ol></li><li> Paracrateras e buracos de reparação, os orifícios completos e crateras devem ser removidos e as pontes devem ser construídos em ambos os lados da malha. <ol><li> Clique na ferramenta Seleção. <img alt="Ícone 1" fo:src="/files/ftp_upload/50250/50250icon1highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50250/50250icon1.jpg" /></li><li> Selecione a cratera ou buraco a ser preenchido. </li><li> Clique no botão Excluir Faces. </li><li> Na barra de menu, selecione Arquivo de malha&gt; Exportar como. </li><li> Nomeie o arquivo e alterar o tipo de arquivo para STL. </li><li> Pressione Salvar. </li><li> Uma caixa de diálogo com opções de poupança vai aparecer, pressione OK. </li><li> Arraste esse novo arquivo para Netfabb. <img alt="Ícone 2" fo:src="/files/ftp_upload/50250/50250icon2highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50250/50250icon2.jpg" /></li><li> No menu superior, selecione Reparar </st<html> rong&gt;, a quarta ferramenta a partir da esquerda. </li><li> Selecione a ferramenta Adicionar triângulos, décimo terceiro a partir da esquerda. </li><li> Clique sobre uma borda livre (que será amarela) de um lado e clique sobre uma borda aberta sobre a outra peça. Criar pontes de 5-10 através da abertura. </li><li> Selecione o botão de reparo automático na parte inferior direita </li><li> Destaque Reparação Padrão. </li><li> Clique em Executar. </li><li> Pressione Cancelar após o reparo foi executado. </li></ol></li><li> Laplaciano suavização, o algoritmo de suavização no MeshLab, é usada para alisar o objecto ao mesmo tempo preservando a integridade estrutural do modelo. <ol><li> Navegue Filtros&gt; Alisamento&gt; Carenagem e Deformação&gt; Laplaciano suave.iles/ftp_upload/50250/50250icon1.jpg &quot;/&gt; </li><li> Selecione um número de iterações de alisamento. Mais iterações irá resultar numa mais suave modelo, mas cada iteração degrada lentamente o volume do modelo, o que pode resultar em pedaços desconectados e com arestas vivas. 1-5 iterações são recomendados. </li><li> Pressione OK. </li><li> Na barra de menu, selecione Arquivo de malha&gt; Exportar como. </li><li> Nomeie o arquivo e alterar o tipo de arquivo para STL. </li><li> Pressione Salvar. </li><li> Uma caixa de diálogo com opções de poupança vai aparecer, pressione OK. </li><li> Arraste esse novo arquivo para Netfabb. <img alt="Ícone 2" fo:src="/files/ftp_upload/50250/50250icon2highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50250/50250icon2.jpg" /></li><li> No menu superior, selecione Repair, a ferramenta quarto da esquerda. </li><li> Selecione a ferramenta Adicionar triângulos º,irteenth a partir da esquerda. </li><li> Clique sobre uma borda livre (que será amarela) de um lado e clique sobre uma borda aberta sobre a outra peça. Criar pontes de 5-10 através da abertura. </li><li> Selecione o botão de reparo automático na parte inferior direita </li><li> Destaque Reparação Padrão. </li><li> Clique em Executar. </li><li> Pressione Cancelar após o reparo foi executado. </li><li> Na barra de menu, selecione Arquivo de malha&gt; Exportar como. </li><li> Nome do arquivo final e mudar o tipo de arquivo STL. </li><li> Pressione Salvar. </li><li> Uma caixa de diálogo com opções de poupança vai aparecer, pressione OK. </li></ol></li></ol></li></ol> 4. Impressão <ol><li> Impressão usando o MakerBot <ol><li> Abra o arquivo STL em ReplicatorG. ReplicatorG é um programa MakerBot Industries usado para comunicar com o MakerBot. </li><li> Clique Escala no menu no canto inferior do lado direito e selecione preencher o espaço construir! </li><li> Selecione Girar e clique Lay Flat. </li><li> Clique Center. </li><li> Para os modelos com detalhes finos, selecione preencher construir a plataforma para expandir modelo. </li><li> No mesmo menu, clique em Mover e selecione Colocar na plataforma. </li><li> Uma vez que a orientação adequada tem sido alcançado, selecione Gerar Gcode na barra de menu superior. * Uma janela com opções de impressão será exibida. </li><li> Selecione a extrusora que irá fornecer o filamento para imprimir o objeto (esquerda ou direita). </li><li> Selecione Usar Jangada / Suporte. </li><li> A partir do menu drop-down têm direitomaterial de apoio e, selecione todo o apoio. </li><li> Selecione Gerar Gcode. Uma caixa de pop-up que mostra o progresso da Gcode aparecerá. </li><li> Uma vez que o Gcode foi concluída, selecione Criar para arquivar para uso com cartão SD. </li><li> Clique em Salvar. </li><li> Arraste o arquivo para um cartão SD. </li><li> Coloque o cartão SD no MakerBot e usando o teclado de impressão MakerBot seleto de SD. </li><li> Em Imprimir a partir de SD, selecione o nome do arquivo desejado. A MakerBot automaticamente começará a warm-up para imprimir o objeto. </li></ol></li><li> Impressão Shapeways <ol><li> Depois de criar uma conta gratuita com Shapeways, o arquivo STL podem ser diretamente enviados para o site Shapeways: <a href="http://www.shapeways.com/upload/" target="_blank">http://www.shapeways.com/upload/</a> </li><li> Clique em Upload e selecione a STLarquivo. </li><li> Selecione um título para o arquivo enviado. </li><li> Selecione uma unidade de medida a partir do menu suspenso. </li><li> Clique em Upload modelo. </li><li> O arquivo já está pronto para a impressão através Shapeways. Uma vez que o arquivo é carregado Shapeways vai demorar alguns minutos para processar o arquivo para ter certeza de que realmente pode ser impresso. Você será capaz de imprimir o modelo do &quot;meus modelos&quot; página após cerca de dez minutos. </li><li> O &quot;branco forte flexível&quot; selecção foi usada para imprimir estruturas esqueléticas, enquanto que &quot;púrpura forte flexível&quot; foi usado para o tecido do pulmão. </li></ol></li><li> Projet HD impressão 3000 <ol><li> O arquivo STL também podem ser impressos com um comercial de alta resolução de impressão tridimensional como o HD Projet 3000 (Springboard Engineering Solutions LLC, Inovação Parque, Notre Dame, IN, EUA). </li><li> O arquivo STL é carregado no software 3D Systems proprietária para o layout do trabalho no platfORM. Isto requer a alteração da orientação do modelo em torno de minimizar o uso do suporte de cera e os tempos de impressão. Este arquivo é salvo. </li><li> O trabalho é, então, enviada eletronicamente para a impressora. </li><li> Uma plataforma de alumínio é colocado na impressora ea Projet HD 3000 começa a imprimir o objeto. </li><li> O modelo é então removido da plataforma e colocado numa estufa a cerca de 73 ° C para fundir a cera de apoio a partir do modelo. </li><li> O objeto é removido quente e limpo com um Kimwipe para remover a cera restante superfície. </li></ol></li></ol>

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	<li>Kazmer, D. O., Speight, R. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Polymer+Injection+Molding+Technology+for+the+Next+Millennium.">Polymer Injection Molding Technology for the Next Millennium.</a> Journal of Injection Molding Technology. 1 (2), 81-90 (1997).</li><li>Bradshaw, S., Bowyer, A., Haufe, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+intellectual+property+implications+of+low-cost+3D+printing.">The intellectual property implications of low-cost 3D printing.</a> ScriptEd. 7 (1), 5-31 (2010).</li><li>Partridge, R., Conlisk, N., Davies, 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=In-lab+three-dimensional+printing:+An+inexpensive+tool+for+experimentation+and+visualization+for+the+field+of+organogenesis.">In-lab three-dimensional printing: An inexpensive tool for experimentation and visualization for the field of organogenesis.</a> Organogenesis. 8 (1), 1-6 (2012).</li><li>Guillot, A., Champely, S., Batier, C., Thiriet, P., Collet, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Relationship+between+spatial+abilities,+mental+rotation+and+functional+anatomy+learning.">Relationship between spatial abilities, mental rotation and functional anatomy learning.</a> Adv. Health Sci. Educ. Theory Pract. 12, 491-507 (2007).</li><li>Cignoni, P., Scopigno, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sampled+3D+models+for+CH+applications:+a+viable+and+enabling+new+medium+or+just+a+technological+exercise.">Sampled 3D models for CH applications: a viable and enabling new medium or just a technological exercise.</a> Association for Computing Machinery Journal on Computing and Cultural. 1 (1), 1 (2008).</li><li>Symes, 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=Integrated+3D-printed+reactionware+for+chemical+synthesis+and+analysis.">Integrated 3D-printed reactionware for chemical synthesis and analysis.</a> Nature Chemistry. 4, 349-354 (2012).</li><li>Sheridan, D. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fabricating+consent:+three-dimensional+objects+as+rhetorical+compositions.">Fabricating consent: three-dimensional objects as rhetorical compositions.</a> Computers and Composition. 27, 249-265 (2010).</li><li>Windisch, G., Salaberger, D., Rosmarin, W., Kastner, J., Exner, G. U., Haldi-Brandle, V., Anderhuber, F. <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+for+Clubfood+Based+on+Micro-CT.">A Model for Clubfood Based on Micro-CT.</a> Data. J. Anat. 210, 761-766 (2007).</li></ol>

Matthew W. Leevy é consultor de imagem molecular da Carestream. Brian Stamile é um engenheiro de suporte para MakerBot Industries.

Raios-X CT conjuntos de dados de um rato que vive Lobund-Wistar e um ex vivo Nova Zelândia crânio Coelho Branco foram utilizados para demonstrar a viabilidade da produção de objetos 3D a partir de dados pré-clínicos biológicos. Os modelos foram gerados por meio de três fontes diferentes: 1) A MakerBot Replicator popular, 2) A terceira empresa Shapeways Inc, e 3) A alta qualidade comercial Projet HD 3000. Cada impressora foi capaz de gerar objetos que satisfizeram a meta princípio da visualização de dados melhorada. Durante o processo de impressão de dados pré-clínicos de CT, as vantagens e desvantagens de cada um dos métodos de impressão foram determinados e sintetizadas para o utilizador final. A MakerBot Replicator é um barato (US $ 1.750) solução de bancada que é acessível a praticamente qualquer laboratório em todo o mundo. É possível imprimir em várias cores com entradas baratas (um CT de ratos com pulmões usados ​​cerca de US $ 3,50 em plástico). No entanto, o MakerBot é limitado pela resolução,e, assim, alguns modelos terá de ser aumentada para extrusão adequada e visualização da estrutura pretendida. Shapeways Inc. fornece um número notável de seleções com relação à cor e material. Os modelos são de alta resolução, e robusto. Enquanto os preços são cerca de 10 vezes maior do que a MakerBot em uma base por unidade (um CT de ratos com pulmões foi 41,61 dólares), um usuário pode executar um número limitado de postos de trabalho e evitar o custo inicial da compra de uma impressora. O tempo de espera de duas semanas de Shapeways é uma desvantagem menor. O Projet HD 3000, desde modelos em circulação em termos de resolução e força. Tivemos a sorte de contratar a impressão de nossos objetos no HD Projet 3000 em Inovação Parque em Notre Dame (cerca de US $ 30 para um CT de ratos com pulmões de mão de obra e materiais). Os usuários podem ter dificuldade com o acesso a este tipo de equipamento, como eles estão com preços na faixa de US $ 80.000, e é complicado para imprimir com várias cores também. Uma vez que cada instrumento / fabricantefornece uma métrica diferente para descrever a resolução para a impressão de objecto (nível mínimo de detalhe Shapeways = 0,2 mm, a espessura mínima da parede = 0,7 mm, a espessura do corte MakerBot 5 = 0,2-0,3 mm, com um bocal de 0,4 mm, 6 Projet HD 3000 = 656 DPI x 656 x 800 com uma precisão de 0,025-0,05 mm), uma avaliação qualitativa de resoluções relativas entre cada sistema sugere que ambos Shapeways e Projet sistema HD pode imprimir em alto detalhe de escala, enquanto alguns objetos deve ser ampliado para o uso bem sucedido de a MakerBot. Colectivamente, todos os três métodos são amigos do ambiente e fornecem um meio conveniente para atingir a produção fácil de altamente detalhados modelos pré-clínicos de raios-X de TC. Conclusão Aos poucos, a tecnologia de impressão 3D tornou-se mais acessível, os custos e complexidade foram minimizadas. 8, 9 Agora, literalmente qualquer um pode imprimir em alta resolução, objetos tridimensionais a partir de escavaçãoarquivos Ital. Estes detalhados objetos tridimensionais podem ser ferramentas úteis para educadores e pesquisadores. Além disso, eles fornecem um meio de comunicação visual que auxilia na obtenção de uma compreensão mais clara. 10 Por exemplo, os pesquisadores médicos podem usar amostra ou paciente modelos específicos para melhorar a comunicação e compreensão com os seus colegas e pacientes. 11 Embora a representação em telas 2D tem percorreu um longo caminho, não há absolutamente nenhum substituto para a experiência visual e sensorial de segurar um objeto real que é capaz de ser realizada, rodadas, examinado e movimentados. Um modelo emparelhado com uma representação de dados eletrônico é ainda mais poderoso, uma vez que permite aos pesquisadores examinar o objeto físico para regiões de interesse, e para encontrar essas áreas em um modelo de computador para análise quantitativa mais. Com a recolha de dados adequada, pronta para a superfície, e edição stereolithographic, é possível produzir rapidamente detalhada, relatiVely modelos de baixo custo a partir de dados de raios-X CT. Aqui, nós fornecemos um passo, pelo método detalhado passo para a produção de um modelo tridimensional de dados pré-clínicos em animais de pequeno porte recolhidos com um raio-X micro-CT. Nós adquirimos o nosso in vivo e ex vivo CT conjuntos de dados usando uma estação de imagem Albira, e realizado tratamento posterior com PMOD, ImageJ, MeshLab e pacotes de software Netfabb. Por fim, fornecem instruções detalhadas para permitir a impressão tridimensional modelo com uma gama de soluções comerciais. Em cada caso, o resultado final é um modelo que proporciona um único, de mão, manifestação física dos dados adquiridos tomográficos que seria normalmente restrito a um ecrã de computador.

<table border="1"><tbody><tr><td></td><td></td><td></td><td> Programas obrigatórios <ol><li> Albira Acquirer Imagem </li><li> PMOD </li><li> ImageJ </li><li> MeshLab </li><li> Netfabb </li><li> ReplicatorG </li></ol></td></tr></tbody></table>

3d printing of preclinical x-ray computed tomographic data sets

Three-dimensional permite a impressão para a produção de objectos altamente detalhados através de um processo conhecido como aditivo de fabrico. Tradicionais, molde de injeção de métodos para criar modelos ou partes têm várias limitações, o mais importante dos quais é a dificuldade em fazer produtos altamente complexos em tempo hábil, a maneira custo-efetiva. 1 No entanto, melhorias graduais na tecnologia tridimensional de impressão resultaram em ambos os instrumentos high-end e economia que estão agora disponíveis para a produção fácil de modelos personalizados. 2 Estas impressoras têm a capacidade de extrusão de objetos de alta resolução com detalhes suficientes para representar com precisão em imagens geradas a partir de um vivo de raios-X pré-clínico tomógrafo . Com a recolha de dados adequada, pronta para a superfície, e edição stereolithographic, é agora possível e barata de produzir rapidamente detalhados estruturas de tecidos moles e do esqueleto a partir de dados de raios-X de TC. Mesmo em fases iniciais de desenvolvimentomento, os modelos anatômicos produzidos pela tridimensional apelo de impressão para ambos os educadores e pesquisadores que possam utilizar a tecnologia para melhorar a proficiência visualização. 3, 4 Os benefícios reais deste resultado do método a partir da experiência concreta de um pesquisador pode ter com dados que não podem ser adequadamente transmitida através de uma tela de computador. A tradução dos dados pré-clínicos em 3D para um objeto físico que é uma cópia exata do assunto de teste é uma ferramenta poderosa para visualização e comunicação, especialmente para a pesquisa de imagens relativas aos alunos, ou aqueles em outros campos. Aqui, nós fornecemos um método detalhado para imprimir modelos de plástico de estruturas ósseas e órgãos derivados de raios-X TC utilizando uma Albira de raios-X do sistema CT em conjunto com PMOD, ImageJ, MeshLab, Netfabb, e ReplicatorG pacotes de software.

<img alt="Figura 1" src="/files/ftp_upload/50250/50250fig1.jpg" /> Figura 1. Modelos 3D impressos dos pulmões e as características do esqueleto de um raio-X de ratos CT conjunto de dados. Objetos foram impressas usando um Projet HD 3000 (à esquerda), Shapeways Inc. (Centro) ou um replicador de MakerBot (direita). A barra de escala representa 2 cm. Note-se que a barra de escala no painel C é menor do que a de A e B, o que reflecte que, em alguns casos, a MakerBot deve imprimir um objeto alargada, a fim de detalhe de saída suficiente. A Figura 1 mostra os produtos finais para os três métodos de impressão da mesma no conjunto de dados de rato in vivo TC. Todos os três modelos consistem de uma estrutura esquelética cortada e pulmões removíveis que foram impressas de forma independente e colocados juntos. O modelo da esquerda é o resultado da HD 3000 Projet impressora de alta resolução, criado utilizando plástico acrílico translúcido. O objeto no centrofoi produzida a partir de uma outra companhia, Shapeways Inc., no qual a estrutura do esqueleto foi impresso usando nylon plástico 12 brancos, enquanto as estruturas respiratórias foram fabricados em roxo. Estes dois primeiros modelos foram impressas à escala real, medindo aproximadamente 11 cm de comprimento. O objeto à direita foi feita usando o MakerBot. A estrutura do esqueleto foi impresso usando colorido natural plástico ABS (acrilonitrila-butadieno-estireno) e os pulmões com verde limão ABS. Devido aos limites de resolução da MakerBot, este modelo não pode ser impresso em escala sem degradação da estrutura fina semelhante a caixa torácica. Em vez disso, o modelo foi escalonado para cima em cerca de 2X usando o &quot;preenchimento construir espaço&quot; opção para obter o detalhe desejado visual, resultando em um objecto de 21 cm de comprimento. <img alt="Figura 2" src="/files/ftp_upload/50250/50250fig2.jpg" /> Figura 2. Modelos 3D impressos de um ex vivo coelho skudados ll definido. os objetos exibidos foram impressas usando um Projet HD 3000 (à esquerda), Shapeways Inc. (Centro) e um replicador de MakerBot (direita). A barra de escala representa 1 cm. A Figura 2 mostra os produtos finais de cada um dos métodos de impressão para o coelho ex vivo crânio CT conjunto de dados. O modelo à esquerda é o resultado da HD 3000 Projet impressora de alta resolução usando plástico acrílico translúcido. O modelo, no centro foi impresso em plástico branco nylon12 através de impressão Shapeways. O objeto à direita foi impresso em plástico branco usando o MakerBot. Todos os três objetos foram impressos para dimensionar e medir cerca de 8,5 cm de comprimento. <img alt="Figura 3" src="/files/ftp_upload/50250/50250fig3.jpg" /> Figura 3. Modelos 3D impressos de um total de raios-X de ratos CT conjunto de dados. Objetos foram impressas usando um Projet HD 3000 (à esquerda), e Shapeways Inc. (direita). A escala bdenota ar de 1 cm. A figura 3 descreve os produtos finais para os dois métodos de impressão de um completo de dados in vivo TC estabelecidos de um rato. Ambos os modelos consistem de uma estrutura completa esquelético (menos a cauda) e os pulmões removíveis. O modelo à esquerda é a resultante de uma impressora de alta resolução, o HD Projet 3000, impresso usando plástico acrílico translúcido. O modelo da direita foi impresso usando a Impressão Shapeways, com a estrutura esquelética criado usando plástico branco nylon12 e os pulmões em roxo. Estes dois modelos foram impressas à escala real, medindo aproximadamente 19 cm de comprimento. Por causa da riqueza de detalhes exigida, o esqueleto completo não pode ser impresso com o Replicator MakerBot. Durante a exploração das técnicas de impressão tridimensional, certas vantagens e desvantagens foram observadas e são apresentadas na Tabela 1. <table border="1"><tbody><tr><td><strong&gt; Método de impressão </td><td> Vantagens </td><td> Desvantagens </td></tr><tr><td> MakerBot </td><td> Extremamente rápido, variedade de opções de cores, capaz de imprimir em duas cores, extremamente barato </td><td> Menor nível de detalhe. A remoção do material de suporte é lenta (da ordem de algumas horas). </td></tr><tr><td> Shapeways </td><td> Varity de opções de cores, variedade de materiais de impressão, alto nível de detalhe, relativamente barato </td><td> Duas semanas de tempo para processar e receber uma ordem </td></tr><tr><td> Projet HD 3000 </td><td> Recuperação relativamente rápida, o mais alto nível de detalhe, de alto rendimento, fácil de remover os materiais de apoio (cera). </td><td> Mais caro custo na frente, apenas uma opção de cor durante a utilização prática. </td></tr></tbody></table> Tabela 1. Comparaçãode tecnologias de impressão 3D disponíveis para imprimir conjuntos de dados de CT.

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3D Printing of Preclinical X-ray Computed Tomographic Data Sets

Usando extrusão de plástico moderno e tecnologias de impressão, agora é possível de forma rápida e barata de produzir modelos físicos de dados de raios-X CT tomadas em um laboratório. A impressão tridimensional de tomografia de dados é uma visualização poderosa, pesquisa e ferramenta educacional que pode agora ser acessado pela comunidade de imagem pré-clínica.

Impressão 3D de pré-clínica de raios-X tomografia computadorizada de Conjuntos de Dados

Three-dimensional printing allows for the production of highly detailed objects through a process known as additive manufacturing.  Traditional, ...

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Research

JoVE Journal

Biology

40.3K visualizações.  University of Notre Dame. Usando extrusão de plástico moderno e tecnologias de impressão, agora é possível de forma rápida e barata de produzir modelos físicos de dados de raios-X CT tomadas em um laboratório. A impressão tridimensional de tomografia de dados é uma visualização poderosa, pesquisa e ferramenta educacional que pode agora ser acessado pela comunidade de imagem pré-clínica.

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Non-invasive 3D-Visualization with Sub-micron Resolution Using Synchrotron-X-ray-tomography

Little is known about the internal organization of many micro-arthropods with body sizes below 1 mm. The reasons for that are the small size and the hard cuticle which makes it difficult to use protocols of classical histology. In addition, histological sectioning destroys the sample and can therefore not be used for unique material. Hence, a non-destructive method is desirable which allows to view inside small samples without the need of sectioning.
We used synchrotron X-ray tomography at the European Synchrotron Radiation Facility (ESRF) in Grenoble (France) to non-invasively produce 3D tomographic datasets with a pixel-resolution of 0.7&micro;m. Using volume rendering software, this allows us to reconstruct the internal organization in its natural state without the artefacts produced by histological sectioning. These date can be used for quantitative morphology, landmarks, or for the visualization of animated movies to understand the structure of hidden body parts and to follow complete organ systems or tissues through the samples.

We used synchrotron X-ray tomography at the European Synchrotron Radiation Facility (ESRF) to non-invasively produce 3D tomographic datasets with a pixel-resolution of 0.7&micro;m. Using volume rendering software, this allows the reconstruction of internal structures in their natural state without the artefacts produced by histological sectioning.

Não-invasivo 3D Visualization com Sub-micron Resolução Usando Síncrotron-X-ray-tomografia

Little is known about the internal organization of many micro-arthropods with body sizes below 1 mm. The reasons for that are the small size and the hard ...

Biologia

Microcontact Printing of Proteins for Cell Biology

The ability to pattern proteins and other biomolecules onto substrates is important for capturing the spatial complexity of the extracellular environment. Development of microcontact printing by the Whitesides group (<a href="http://gmwgroup.harvard.edu/">http://gmwgroup.harvard.edu/</a>) in the mid-1990s revolutionalized this field by making microelectronics/microfabrication techniques accessible to laboratories focused on the life sciences. Initial implementations of this method used polydimethylsiloxane (PDMS) stamps to create patterns of functionalized chemicals on material surfaces1. Since then, a range of innovative approaches have been developed to pattern other molecules, including proteins2. This video demonstrates the basic process of creating PDMS stamps and uses them to pattern proteins, as these steps are difficult to accurately express in words. We focus on patterning the extracellular matrix protein fibronectin onto glass coverslips as a specific example of patterning.
An important component of the microcontact printing process is a topological master, from which the stamps are cast; the raised and lowered regions of the master are mirrored into the stamp and define the final pattern. Typically, a master consists of a silicon wafer coated with photoresist and then patterned by photolithography, as is done here. Creation of masters containing a specific pattern requires specialized equipment, and is best approached in consultation with a fabrication center or facility. However, almost any substrate with topology can be used as a master, such as plastic diffraction gratings (see Reagents for one example), and such serendipitous masters provide readily available, simple patterns. This protocol begins at the point of having a master in hand.

Microcontact printing is used extensively to pattern proteins and other molecules on material surfaces. We demonstrate the basic steps of this process, stamping patterns of fibronectin onto glass.

Impressão microcontact de Proteínas de Biologia Celular

The ability to pattern proteins and other biomolecules onto substrates is important for capturing the spatial complexity of the extracellular environment. ...

Protein Crystallization for X-ray Crystallography

Using the three-dimensional structure of biological macromolecules to infer how they function is one of the most important fields of modern biology. The availability of atomic resolution structures provides a deep and unique understanding of protein function, and helps to unravel the inner workings of the living cell. To date, 86% of the Protein Data Bank (rcsb-PDB) entries are macromolecular structures that were determined using X-ray crystallography.
To obtain crystals suitable for crystallographic studies, the macromolecule (e.g. protein, nucleic acid, protein-protein complex or protein-nucleic acid complex) must be purified to homogeneity, or as close as possible to homogeneity. The homogeneity of the preparation is a key factor in obtaining crystals that diffract to high resolution (Bergfors, 1999; McPherson, 1999).
Crystallization requires bringing the macromolecule to supersaturation. The sample should therefore be concentrated to the highest possible concentration without causing aggregation or precipitation of the macromolecule (usually 2-50 mg/ mL). Introducing the sample to precipitating agent can promote the nucleation of protein crystals in the solution, which can result in large three-dimensional crystals growing from the solution. There are two main techniques to obtain crystals: vapor diffusion and batch crystallization. In vapor diffusion, a drop containing a mixture of precipitant and protein solutions is sealed in a chamber with pure precipitant. Water vapor then diffuses out of the drop until the osmolarity of the drop and the precipitant are equal (Figure 1A). The dehydration of the drop causes a slow concentration of both protein and precipitant until equilibrium is achieved, ideally in the crystal nucleation zone of the phase diagram. The batch method relies on bringing the protein directly into the nucleation zone by mixing protein with the appropriate amount of precipitant (Figure 1B). This method is usually performed under a paraffin/mineral oil mixture to prevent the diffusion of water out of the drop.
Here we will demonstrate two kinds of experimental setup for vapor diffusion, hanging drop and sitting drop, in addition to batch crystallization under oil.

The 3-D structure of a molecule provides a unique understanding of how the molecule functions. The principal method for structure determination at near-atomic resolution is X-ray crystallography. Here, we demonstrate the current methods for obtaining three-dimensional crystals of any given macromolecule that are suitable for structure determination by X-ray crystallography.

Cristalização de proteínas para cristalografia de raios X

Using the three-dimensional structure of biological macromolecules to infer how they function is one of the most important fields of modern biology. The ...

Do's and Don'ts of Cryo-electron Microscopy: A Primer on Sample Preparation and High Quality Data Collection for Macromolecular 3D Reconstruction

Cryo-electron microscopy (cryoEM) entails flash-freezing a thin layer of sample on a support, and then visualizing the sample in its frozen hydrated state by transmission electron microscopy (TEM). This can be achieved with very low quantity of protein and in the buffer of choice, without the use of any stain, which is very useful to determine structure-function correlations of macromolecules. When combined with single-particle image processing, the technique has found widespread usefulness for 3D structural determination of purified macromolecules. 
The protocol presented here explains how to perform cryoEM and examines the causes of most commonly encountered problems for rational troubleshooting; following all these steps should lead to acquisition of high quality cryoEM images. The technique requires access to the electron microscope instrument and to a vitrification device. Knowledge of the 3D reconstruction concepts and software is also needed for computerized image processing. Importantly, high quality results depend on finding the right purification conditions leading to a uniform population of structurally intact macromolecules. 
The ability of cryoEM to visualize macromolecules combined with the versatility of single particle image processing has proven very successful for structural determination of large proteins and macromolecular machines in their near-native state, identification of their multiple components by 3D difference mapping, and creation of pseudo-atomic structures by docking of x-ray structures. The relentless development of cryoEM instrumentation and image processing techniques for the last 30 years has resulted in the possibility to generate de novo 3D reconstructions at atomic resolution level.

Do&#039;s and Don&#039;ts of Cryo-electron Microscopy: A Primer on Sample Preparation and High Quality Data Collection for Macromolecular 3D Reconstruction

This paper describes the cryo-electron microscopy methodology, which is used to obtain high quality microscopic images of macromolecules in their near-native state. The method yields images suitable for further computerized processing using the single particle approach, devised to generate the 3D reconstruction of a macromolecule.

Fazer e não fazer de Microscopia Cryo-elétron: uma cartilha sobre Preparação de Amostras e coleta de dados de alta qualidade para a Reconstrução Macromolecular 3D

Cryo-electron microscopy (cryoEM) entails flash-freezing a thin layer of sample on a support, and then visualizing the sample in its frozen hydrated state ...

SpOT the Correct Tissue Every Time in Multi-tissue Blocks

Multi-tissue paraffin blocks provide high throughput analysis with increased efficiency, experimental uniformity, and reduced time and cost. Tissue microarrays make up the majority of multi-tissue paraffin blocks, but increasingly, researchers are using non-arrayed blocks containing larger tissues from multiple individuals which can provide many of the advantages of tissue microarrays without substantial investment in planning and equipment. A critical component of any multi-tissue analysis is the orientation method used to identify each individual tissue. Although methods exist to maintain proper orientation and identification of tissues in multi-tissue blocks, most are not well-suited to non-arrayed blocks, may consume valuable space within an array and/or are difficult to produce in the standard histology laboratory. The Specimen Orientation Tag (SpOT) is a simple, low cost orientation tool that is clearly visible in paraffin blocks and all tissue sections for reliable specimen identification in arrayed and non-arrayed layouts. The SpOT provides advantages over existing orientation methods for non-arrayed blocks as it does not require any direct modification to the tissue and allows for flexibility in the arrangement of tissue pieces.

The purpose of the Specimen Orientation Tag (SpOT) is to function as an orientation tool to aid in individual tissue identification in multi-tissue paraffin blocks. These protocols demonstrate how it is constructed easily from common, low-cost histology materials and serves as a reliable visual marker in paraffin blocks and sections.

Manchar o tecido correto Every Time nos Blocos Multi-tecidos

Multi-tissue paraffin blocks provide high throughput analysis with increased efficiency, experimental uniformity, and reduced time and cost. Tissue ...

Production of Human Norovirus Protruding Domains in E. coli for X-ray Crystallography

The norovirus capsid is composed of a single major structural protein, termed VP1. VP1 is subdivided into a shell (S) domain and a protruding (P) domain. The S domain forms a contiguous scaffold around the viral RNA, whereas the P domain forms viral spikes on the S domain and contains determinants for antigenicity and host-cell interactions. The P domain binds carbohydrate structures, i.e., histo-blood group antigens, which are thought to be important for norovirus infections. In this protocol, we describe a method for producing high quality norovirus P domains in high yields. These proteins can then be used for X-ray crystallography and ELISA in order to study antigenicity and host-cell interactions.
The P domain is firstly cloned into an expression vector and then expressed in bacteria. The protein is purified using three steps that involve immobilized metal-ion affinity chromatography and size exclusion chromatography. In principle, it is possible to clone, express, purify, and crystallize proteins in less than four weeks, which makes this protocol a rapid system for analyzing newly emerging norovirus strains.

Production of Human Norovirus Protruding Domains in E. coli for X-ray Crystallography

Here, we describe a method to express and purify high quality norovirus protruding (P) domains in E. coli for use in X-ray crystallography studies. This method can be applied to other calicivirus P domains, as well as non-structural proteins, i.e., viral protein genome-linked (VPg), protease, and RNA dependent RNA polymerase (RdRp).

Produção de Domínios salientes Norovirus Humanos em<em&gt; E. coli</em&gt; Para raios-X Cristalografia

The norovirus capsid is composed of a single major structural protein, termed VP1. VP1 is subdivided into a shell (S) domain and a protruding (P) domain. ...

High-throughput Measurement of Gut Transit Time Using Larval Zebrafish

Zebrafish are used as alternative model organisms for drug safety testing. The gastrointestinal (GI) tract of zebrafish has genetic, neuronal, and pharmacological similarities to that of the mammals. GI intolerance during clinical testing of drug candidates is common and may pose a serious threat to human health. Testing for GI toxicity in preclinical mammalian models can be expensive in terms of time, test compound, and labor. The high-throughput method presented here may be used to predict GI safety issues. Compared to mammalian models, this method allows for more expedient assessment of test compound effects on GI transit while using low quantities of compound. In this method, larval zebrafish (7 days post fertilization) are fed food containing a fluorescent label. After feeding, each larval fish is placed into a well of a 96-conical-bottom-well plate and dosed with test compound (dissolved in water) or the vehicle. As gut transit occurs, fecal matter accumulates on the bottom of the wells, and the rate at which this happens is monitored by measuring fluorescence from the bottom of the well repeatedly over time using a plate spectrophotometer. The fluorescence from larvae in a given treatment group are averaged and these values are graphed along with standard error, for each measurement time, yielding a curve representing average transit of food over time. Effects on gut transit time are identified by comparing the area under the curve for each treatment group to that of the vehicle-treated group. This method detected changes in zebrafish GI transit time induced by drugs with known clinical GI effects; it can be employed to interrogate dozens of treatments for GI effects per day. As such, safer compounds can be quickly prioritized for mammalian testing, which expedites discovery and proffers 3Rs advancement.

The goal of this protocol is to measure the transit time of fluorescently labeled food through the gut of larval zebrafish in a high throughput fashion.

Elevado-throughput medição de tempo de trânsito do intestino usando Zebrafish Larval

Zebrafish are used as alternative model organisms for drug safety testing. The gastrointestinal (GI) tract of zebrafish has genetic, neuronal, and ...

Micron-scale Phenotyping Techniques of Maize Vascular Bundles Based on X-ray Microcomputed Tomography

It is necessary to accurately quantify the anatomical structures of maize materials based on high-throughput image analysis techniques. Here, we provide a 'sample preparation protocol' for maize materials (i.e., stem, leaf, and root) suitable for ordinary microcomputed tomography (micro-CT) scanning. Based on high-resolution CT images of maize stem, leaf, and root, we describe two protocols for the phenotypic analysis of vascular bundles: (1) based on the CT image of maize stem and leaf, we developed a specific image analysis pipeline to automatically extract 31 and 33 phenotypic traits of vascular bundles; (2) based on the CT image series of maize root, we set up an image processing scheme for the three-dimensional (3-D) segmentation of metaxylem vessels, and extracted two-dimensional (2-D) and 3-D phenotypic traits, such as volume, surface area of metaxylem vessels, etc. Compared with traditional manual measurement of vascular bundles of maize materials, the proposed protocols significantly improve the efficiency and accuracy of micron-scale phenotypic quantification.

We provide a novel method to improve the X-ray absorption contrast of maize tissue suitable for ordinary microcomputed tomography scanning. Based on CT images, we introduce a set of image-processing workflows for different maize materials to effectively extract microscopic phenotypes of vascular bundles of maize.

Técnicas de fenotipagem mícron-escala de milho feixes vasculares, com base na tomografia computadorizada de Microcomputed de raio-x

It is necessary to accurately quantify the anatomical structures of maize materials based on high-throughput image analysis techniques. Here, we provide a ...

Dosimetry for Cell Irradiation using Orthovoltage (40-300 kV) X-Ray Facilities

The importance of dosimetry protocols and standards for radiobiological studies is self-evident. Several protocols have been proposed for dose determination using low energy X-ray facilities, but depending on the irradiation configurations, samples, materials or beam quality, it is sometimes difficult to know which protocol is the most appropriate to employ. We, therefore, propose a dosimetry protocol for cell irradiations using low energy X-ray facility. The aim of this method is to perform the dose estimation at the level of the cell monolayer to make it as close as possible to real cell irradiation conditions. The different steps of the protocol are as follows: determination of the irradiation parameters (high voltage, intensity, cell container etc.), determination of the beam quality index (high voltage-half value layer couple), dose rate measurement with ionization chamber calibrated in air kerma conditions, quantification of the attenuation and scattering of the cell culture medium with EBT3 radiochromic films, and determination of the dose rate at the cellular level. This methodology must be performed for each new cell irradiation configuration as the modification of only one parameter can strongly impact the real dose deposition at the level of the cell monolayer, particularly involving low energy X-rays.

Dosimetry for Cell Irradiation using Orthovoltage 40-300 kV X-Ray Facilities

This document describes a new dosimetry protocol for cell irradiations using low energy X-ray equipment. Measurements are performed in conditions simulating real cell irradiation conditions as much as possible.

Dosimetria para Irradiação Celular usando instalações de raios-X ortovoltage (40-300 kV)

The importance of dosimetry protocols and standards for radiobiological studies is self-evident. Several protocols have been proposed for dose ...

A 3D Cartographic Description of the Cell by Cryo Soft X-ray Tomography

Imaging techniques are fundamental in order to understand cell organization and machinery in biological research and the related fields. Among these techniques, cryo soft X-ray tomography (SXT) allows imaging whole cryo-preserved cells in the water window X-ray energy range (284-543 eV), in which carbon structures have intrinsically higher absorption than water, allowing the 3D reconstruction of the linear absorption coefficient of the material contained in each voxel. Quantitative structural information at the level of whole cells up to 10 &#181;m thick is then achievable this way, with high throughput and spatial resolution down to 25-30 nm half-pitch. Cryo-SXT has proven itself relevant to current biomedical research, providing 3D information on cellular infection processes (virus, bacteria, or parasites), morphological changes due to diseases (such as recessive genetic diseases) and helping us understand drug action at the cellular level, or locating specific structures in the 3D cellular environment. In addition, by taking advantage of the tunable wavelength at synchrotron facilities, spectro-microscopy or its 3D counterpart, spectro-tomography, can also be used to image and quantify specific elements in the cell, such as calcium in biomineralization processes. Cryo-SXT provides complementary information to other biological imaging techniques such as electron microscopy, X-ray fluorescence or visible light fluorescence, and is generally used as a partner method for 2D or 3D correlative imaging at cryogenic conditions in order to link function, location, and morphology.

Here, a protocol describing the sample preparation and data collection steps required in cryo soft X-ray tomography (SXT) to image the ultrastructure of whole cryo-preserved cells at a resolution of 25 nm half pitch, is presented.

Uma descrição cartográfica 3D da célula por crioma tomografia de raios-X suave

Imaging techniques are fundamental in order to understand cell organization and machinery in biological research and the related fields. Among these ...