Bu malzeme destekli araştırma (ya da tarafından kısmen desteklenen) Teknoloji Ticarileştirme Ofisi, Salt Lake City, UT, Araştırma ve Geliştirme Dairesi, Rehabilitasyon R &amp; D Servis, DVA SLC Sağlık Bakım Sistemi, Tuz Gölü Şehir, UT, Savunma Bakanlığı üzerine PRMRP Grant (No PR054520), Albert &amp; Margaret Hofmann Başkanı ve Ortopedi Anabilim Dalı, University of Utah School of Medicine, Salt Lake City, UT simülasyonları için teknik destek Bilimsel Hesaplama Bütünleştirici Biyomedikal Bilgi İşlem Merkezi tarafından sağlanmaktadır. ve Görüntüleme Enstitüsü ve Bütünleştirici Biyomedikal Bilgisayar NIH / NCRR Merkezi, P41-RR12553-07 yazılım kısmen mümkün olmuştur. Ek şükran biyofilm görüntü için yazının hazırlanmasında ve Dustin Williams yardım Gwenevere Shaw kadar uzatılmıştır.

Bölüm 1: Amputee İmar Bilgisayarlı Tomografi (BT) tarar <ol><li> Retrospektif CT taramaları, Utah Bölümü Üniversitesi, KİK ve HIPAA onayı alındıktan sonra Veteran İşleri hastanelerin toplanmıştır. </li><li> X-ray emiciliğine göre doku tipleri arasında net bir ayrım izin CT taramaları nedeniyle seçildi. </li><li> Akım trafosu elle denetlenir ve görüntü artifakı önlemek için metal implantların yokluğunda dayalı çalışmaya dahil edildi. </li></ol> Bölüm 2: Seg3D Model Üretimi <ol><li> Dosyalar Dicom görüntü olarak indirilen ve yeni bir birim olarak Seg3D yüklenir (sürüm 1.11.0, software.sci.utah.edu). </li><li> Medyan filtre ithal hacimleri geometrik olarak tanımlanan doku yapıları belirlemek için önce düzeltmek için kullanılır oldu. </li><li> Kemik, kemik iliği, organ ve adipoz dokuda doku sınırları etkileşimli CT dosyaları (Şekil 1) eşikleme üretildi. <img src="/files/ftp_upload/1237/1237fig1.jpg" alt="Şekil 1" /> Şekil 1: bir ampute güdüğün sagital kesit eşiklenir ve özel doku tiplerinin ayrılır. </li><li> Kas eşiklenir kas dokusu içinde elle tohum noktalarını belirleme ve tohum noktalara bağlı tüm doku bulmak için filtre bağlı bir güven kullanarak elde edildi. Bu adım, akım trafosu benzer emiciliğine göre kas ile birlikte gruplandırılmış olabilir hatalı dokuların ortadan kaldırmıştır. </li><li> BT görüntüleri güvenilir bir şekilde ayırt etmek mümkün değildi cilt, ortalama deri kalınlığı dayalı, tam bir model 1 çevrilidir homojen kalınlıkta bir tabaka üretmek için dıştaki doku 2 milimetre dilate oluşturulmuştur. </li><li> Segmentlerinin elle kontrol, doğruluğunu sağlamak için düzeltilmiş ve sonlu elemanlar analizi (Şekil 1) için gerekli tek bir etiket harita içine bir hiyerarşi içinde kombine. <img src="/files/ftp_upload/1237/1237fig2.jpg" alt="Şekil 2" /> Şekil 2: Seg3D ile oluşturulan ikili ampute Temsilcisi hiyerarşik bir modeli. </li></ol> Bölüm 3: Sonlu Eleman Analizi Hazırlık <ol><li> 10 cm implant implant ortopedik cihaz ve elektrik stimülasyonu için katot olarak hizmet Matlab tasarlanmış ve SCIRun (sürüm 4.0, software.sci.utah.edu) içine ithal edildi. </li></ol> Bölüm 4: Elektrot Yerleştirme ve Tasarım <ol><li> Interaktif elektrot yerleştirme ve simülasyon destekler çünkü SCIRun elektrot tasarımı için kullanılmıştır. </li><li> Bir ağ oluşturulmuş ve modülleri mesh (Şekil 3) oluşturmak için özel fonksiyonlar ile organize edildi. Modüller sınır koşulları, doku iletkenlikleri, örgü ayrıntılandırmaları, Matlab histogramlar üreten, kayıt alan veri, vb (Tablo 1) tanımlamak için önemliydi. <img src="/files/ftp_upload/1237/1237fig3.jpg" alt="Şekil 3" /> Şekil 3: bir pilot çalışma iki grup dış elektrot yapılandırma kullanarak Temsilcisi ağ görüntü. <table border="1" cellspacing="0" cellpadding="0"><tbody><tr><td> Tablo 1 </td><td></td></tr><tr><td colspan="2"> Segment Dokular Atanan İletkenlik </td></tr><tr><td> Doku Tipi </td><td> İletkenlik [S / m] </td></tr><tr><td> Organ </td><td> 0,22 </td></tr><tr><td> Cilt </td><td> 0,26 </td></tr><tr><td> Yağ </td><td> 0,09 </td></tr><tr><td> Kas </td><td> 0,25 </td></tr><tr><td> Kortikal kemik </td><td> 0,02 </td></tr><tr><td> Kemik İliği </td><td> 0,07 </td></tr></tbody></table></li><li> Elektrotlar için bir yama elektrot, iki yama elektrotlar, bir sürekli bant ve iki sürekli bantları yapılandırmaları oluşuyordu. </li><li> Harici elektrot bantları hasta CT taramaları üretilen modelleri güdüğün uygulanır ve kalınlığı 1.6 cm idi. </li><li> Elektrot yamaları güdüğün çapı yaklaşık olarak yarısını kaplayan bir şerit olarak yerleştirilir ve 3 cm kalınlığında idi. </li><li> Osseointegre implant temsil iç kortikal implantın endosteal çapı mükemmel implant oturması için izin ve 2 doldurmak için kuruldu. </li></ol> Bölüm 5: Sonlu Elemanlar Analizi <ol><li> Simülasyonları elektrik ölçümleri, hiçbir zaman bağımlılık ile yarı-statik bir yaklaşım kullanılarak hesaplanmıştır olabileceğini varsayarak üretildi. </li><li> Seg3D segmentlerinin üretilen her bir doku tipi Laplace denklemi çözme modeli hesaplanmıştır. </li><li> Sınır koşulları, akımlar ve akımı vücudun içinde kaldığı kılavuz enjekte elektrotlar tarafından kuruldu. </li><li> Elektrotlar ve implant, çevre dokulara göre çok daha büyük bir iletkenlik olduğu için, birimplant (katot) sabit bir potansiyel olduğunu ssumed, aynı şekilde yüzey elektrotları perkütan implant sabit bir potansiyel farkı ile modellenmiştir. </li><li> Elektrot yapılandırma ve boyutlandırma etkinliğini değerlendirmek için, hastaya özel modeller geliştirilmiş ve implant arayüzü etrafında elektriksel potansiyel yerelleştirilmiş alanında güçlü belirlemek için kullanılmıştır. </li><li> Parçalı, omik homojen ve izotropik olarak tedavi edildi, yaklaşık 1.8 milyon elemanlarının oluşan bir hexahedral örgü modeli kullanılarak oluşturulmuştur. </li><li> Bu deney için en uygun model model doğruluğu (Tablo 2) sigortalamak için bir ağ hassasiyet çalışması ile teyit gerilim gradyanlar göreceli bir fark &lt;% 5 ile seçildi. <table border="1" cellspacing="0" cellpadding="0" width="305"><tbody><tr><td> Tablo 2 </td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td colspan="3"> Amputee Modeli Mesh Duyarlılık Çalışması </td><td></td></tr><tr><td> Ağ </td><td> Elements </td><td> Düğümler </td><td> Bağıl Farkı </td></tr><tr><td> 100 100 50 </td><td> 149089 </td><td> 161131 </td><td> 0,0995 </td></tr><tr><td> 125 125 75 </td><td> 350180 </td><td> 371472 </td><td> 0,0802 </td></tr><tr><td> 150 150 100 </td><td> 673032 </td><td> 706082 </td><td> 0,0545 </td></tr><tr><td> 175 175 125 </td><td> 1146778 </td><td> 1194044 </td><td> 0,0527 </td></tr><tr><td> 200 200 150 </td><td> 1796690 </td><td> 1860772 </td><td> 0,0439 </td></tr><tr><td> 250 250 200 </td><td> 3745038 </td><td> 3850202 </td><td> 0,0364 </td></tr><tr><td> 275 275 225 </td><td> 5097243 </td><td> 5226587 </td><td> 0,0301 </td></tr><tr><td> 300 300 250 </td><td> 6742588 </td><td> 6898729 </td><td> 0,0000 </td></tr></tbody></table></li><li> Bir çözücü iteratif kullanarak, sonlu elemanlar modelleri elektrik ölçümlerini elektrot konfigürasyonları için hesaplanmıştır. </li></ol>

<ol>
	<li>Tortora, G. J., Nielsen, M. T., Roesch, B., 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=.">.</a> Principles of Human Anatomy. , (2009).</li><li>Bloebaum, R. D., Bachus, K. N., Momberger, N. G., Hofmann, A. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> , (1993).</li><li>Goldberg, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Military Medical/NBC Technology. 11 (8), 31 (2007).</li><li>Fischer, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Report No. Order Code RS22452. , (2008).</li><li>Moore, T. 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=.">.</a> Clin Orthop Relat Res. 238, 219 (1989).</li><li>Hagberg, K., Branemark, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Prosthet Orthot Int. 25 (3), 186 (2001).</li><li>Todd, T. W., Barber, C. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> J Bone Joint Surg Am. 16, 53 (1934).</li><li>Jaegers, S. M., Arendzen, J. H., de Jongh, H. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Archives of Physical Medicine and Rehabilitation. 76 (8), 736 (1995).</li><li>Potter, B. K., 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=.">.</a> Journal of American Academy of Orthopaedic Surgeons. 14 (10), 191 (2006).</li><li>Kulkarni, J., Adams, J., Thomas, E., Silman, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Clin Rehabil. 12 (4), 348 (1998).</li><li>Smith, D. G., 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=.">.</a> Clin Orthop Relat Res. (361), 29 (1999).</li><li>Pasquina, P. F., 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=.">.</a> Archives of Physical Medicine and Rehabilitation. 87 (3), 34 (2006).</li><li>Ysander, M., Branemark, R., Olmarker, K., Myers, R. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Journal of Rehabilitation Research &amp; Development. 38 (2), 183 (2001).</li><li>Couch, N. P., David, J. K., Tilney, N. L., Crane, C., 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=.">.</a> American Journal of Surgery. 133 (4), 469 (1977).</li><li>Morgenroth, D. C., Shakir, A., Orendurff, M. S., Czerniecki, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Am J Phys Med Rehabil. 88 (2), 108 (2009).</li><li>Pendegrass, C. 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=.">.</a> Journal of Bone and Joint Surgery British. 90 (1), 114 (2008).</li><li>Lee, W. C., 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=.">.</a> Med Eng Phys. 30 (7), 825 (2008).</li><li>Brighton, C. T., Friedenberg, Z. B., Zemsky, L. M., Pollis, P. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> J Bone Joint Surg Am. 57 (3), 368 (1975).</li><li>Spadaro, 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=.">.</a> Bioelectromagnetics. 18 (3), 193 (1997).</li><li>Brighton, C. T., Friedenberg, Z. B., Mitchell, E. I., Booth, R. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Clin Orthop Relat Res. 124, 2 (1976).</li><li>Friedenberg, Z. B., Brighton, C. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> J Bone Joint Surg Am. 48 (5), 915 (1966).</li><li>Yonemori, K., 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=.">.</a> Bone. 19 (2), 173 (1996).</li><li>Treharne, R. W., Brighton, C. T., Korostoff, E., Pollack, S. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Clin Orthop Relat Res. (145), 300 (1979).</li><li>Wiesmann, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Biochimica et Biophysica Acta. 1538 (1), 28 (2001).</li><li>McLeod, K. J., Rubin, C. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> J Bone Joint Surg Am. 74 (6), 920 (1992).</li><li>Rubinacci, A., Tessari, 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> Calcified Tissue International. 35 (6), 728 (1983).</li><li>Brighton, C. T., 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=.">.</a> J. Bone Joint Surg Am. 63 (5), 847 (1981).</li><li>Friedenberg, Z. B., Zemsky, L. M., Pollis, R. P., Brighton, C. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> J Bone Joint Surg Am. 56 (5), 1023 (1974).</li><li>Jorgensen, T. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Clin Orthop Relat Res. 124, 124 (1977).</li><li>Ehrlich, G. D., 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=.">.</a> Clin Orthop Relat Res. 437, 59 (2005).</li><li>Soong, H. K., 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=.">.</a> Investigative Ophthalmology &amp; Visual Science. 31 (11), 2278 (1990).</li><li>Li, W. P., 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=.">.</a> Bone. 32 (8), 986 (2006).</li><li>Leitgeb, N., Cech, R., Schrottner, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Radiat Prot Dosimetry. 124 (2), 124 (2007).</li><li>van der Borden, A. 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=.">.</a> Biomaterials. 28 (12), 2122 (2007).</li><li>van der Borden, A. J., van der Mei, H. C., Busscher, H. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Biomaterials. 26 (33), (2005).</li><li>Costerton, J. 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=.">.</a> Annual Review of Microbiology. 41, 435 (1987).</li><li>Neut, D., van der Mei, H. C., Bulstra, S. K., Busscher, H. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Acta Orthop. 78 (3), 299 (2007).</li><li>Anwar, H., Dasgupta, M. K., Costerton, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Antimicrobial Agents and Chemotherapy. 34 (11), 2043 (1990).</li><li>Costerton, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Clin Orthop Relat Res. (437), 7 (2005).</li><li>Nelson, C. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Clin Orthop Relat Res. 437, 25 (2005).</li><li>Gunterberg, B., 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=.">.</a> , (1998).</li><li>Lavine, L. S., Grodzinsky, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> J Bone Joint Surg Am. 69 (4), 626 (1987).</li><li>Chakkalakal, D. A., Johnson, M. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Clin Orthop Relat Res). (161), 133 (1981).</li><li>Buckwalter, J. A., Glimcher, M. J., Cooper, R. R., Recker, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> J Bone Joint Surg Am. 77 (2), 1276 (1995).</li><li>Lane, J. M., Vigorita, V. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> J Bone Joint Surg Am. 65 (2), 274 (1983).</li></ol>

Bu teknoloji, özellikle fonksiyonel bir katot olarak, iskelet eklenti artırmak rehabilitasyon azaltmak ve önlemek için bakteriyel yapışma dergi teslim birinci yazar tarafından icat yeni bir fikir, bir ortopedik implant kullanan makalede açıkladı. Utah Üniversitesi&#39;nden bir buluş açıklama formu teslim olmuştur ve Amerika Birleşik Devletleri geçici patent ifşa tüm teknoloji koruma talep edilmiştir.

Elektrik Stimülasyon Paradigma anlama , Tıbbi bakım ve mücadele alanında tahliye stratejileri geliştirmeler felaket savaş ile ilgili yaralanmalar hayatta savaşçı artan sayıda yol var. Sağkalım oranı tıbbi bir gelişme olsa da, askerler ve kadınlar ile mücadele gerektiren amputasyonları dönen Gazi İşleri Sağlık Sistemi 3 yoğun bakım, kapsamlı rehabilitasyon ve pahalı protez hizmetleri takip. 1.000 &#39;den fazla savaş ile ilgili amputasyonları Sonsuz Özgürlük Operasyonu (AÖF) ve Irak&#39;a Özgürlük Operasyonu (OAU) çatışmalar 4 bir sonucu olarak meydana gelmiştir Kongre ayrıntılı raporlar. AÖF ve OAU gazileri durumunda, geri dönen savaşçılardan oluşan yaklaşık% 15 oranında birden fazla bacaklarda kaybetmiş ve soket teknolojisi bir seçenek değildir veya hasta tarafından reddedildi dönen askerlerin ve kadınların önemli sayıda kısa güdükler var. Fiksasyon cihazlarının rahat 5 kullanmak için hantal ve zor çünkü protez üst ekstremite bildirilen kesilmeli kullanımı% 50 bile aşıyor. Alt ekstremite protezleri eşit sorunlu ve yumuşak doku soketleri ile ilgili ortak sorunları zorlu terrain6 yürümek yetersizlik, sınırlı rezidüel ekstremite uzunluğu 7, hasta rahatsızlık 5, fizyolojik olmayan yükleme 8 ile endişe, heterotopik ossifikasyon 9 ve risk tahriş zayıflatıcı hastalıklar 10. Ancak, osseointegrasyon teknolojisi bir roman cerrahi teknik, ağrı 11, 12. cilt tahrişi azaltmak, geliştirmek osseoperception 13, hareketlilik 6 geliştirmek, soket 6 ile ilişkili basınç yaraları azaltmak, ambulasyon 7,14 için enerji azaltmak ve daha iyi hizmet gazisi ve savaşçılar ile sınırlı olabilir . interosseous uzunluğu 15. Osseointegrasyon sayısız fiziksel ve psikolojik avantajları olmasına rağmen, ilgili cerrahi işlemler, daha gelişmiş bir enfeksiyon önleme tedavisi streategies 16 gerektirir ve uzun rehabilitasyon programları gerektiren kısıtlayıcı ağırlık taşıma protokolleri, 1.5 yıl postoperatif 17 kadar sürebilir. Güdüğün konak kemik ve uzunluk canlılığı osseointegrasyon dönen askerler ve kadınlar için anahtar artırmak için yeni cihazlar geliştirmek, kas eki ve işlevsellik için önemli olduğundan. Bu nedenle, kontrollü elektrik stimülasyonu kullanan bir osseointegre akıllı implant tasarımı (OIID) sistemi geliştirilmesi, rehabilitasyon süresini azaltmak ve gazisi ve savaşçı amputees iskelet eklenti artış olabilir. Piyasada bulunan ve perkütan osseointegre implantların kullanımı için hiçbir geçerli aygıt Ancak, sonlu elemanlar analizi ile güvenlik ve etkinlik programı motivasyon onaylamak için. Kemik remodeling, özellikle osteoids ve cevherleşme birikimi, elektrik stimülasyonu rolünü anlamak spekülatif kalmıştır. Ancak, kemik gözlenen elektriksel aktivite, mekanik yüklenme 18,19 ve bu nedenle bir elektrik uyaran indükleyici kemik tamiri 19 için etkili bir mekanizma olabilir sonucu olabilir. Hipotez ardındaki mantık, bir kırık iyileşme modeli açıklanmıştır. Uzun kemiklerde yüklendiğinde, gerilim tarafında elektropozitif olur ve sonra bir kemik kırık iyileşme başladı ve homeostasis 21 devam kadar sıkıştırma yan elektronegatif 20,21, ancak, site Çevre için saygı elektronegatif kalacaktır. Bir elektrik sinyali ile doğal şifa kaskadı Taklit kalsiyum birikimi 22, oksijen içeriği ve pH 23 hafif değişiklikler, büyüme faktörleri 22 alımı, yardımcı olmak için inandı ve ek ekstraselüler matriks 24 osteoblast göç ve sekresyon yardımcı olmuştur . Tek başına elektrik stimülasyonu tam kemik onarım yöneten öncül yeniden ve yeni hipotez, komple sendikalar mekanik yükler ve bir elektrik stimülasyonu uyaran-19 ortak tarafından kurulan önermektedir olmuştur. In vivo olarak görülen elektrik darbeleri piezoelektrik deformasyon veya kollajen, geçmişte kemik matriks 25 mineral bölümlerini akan iyonik bileşenleri tarafından üretilen büyük elektro-kinetik akımları ile ilişkilidir . Aslında, spontan potansiyeller 6 milivolt ve 26 kemik mineral apozisyon oranındaki bir artış ile korele olarak büyük kemik bildirilmiştir. Brighton ve Friedenberg 18,21,27,28 Erken çalışma, kemik rejenerasyonu için elektrik stimülasyonu kavramı 1960&#39;larda ve 1970&#39;lerde ve d kullanılanemonstrated bu doğru akım, geleneksel tedavi yöntemlerine kıyasla daha kısa bir süre olmayan sendikalar onarmak için kullanılan olabilir. Ek modelleri kısıtlayıcı ağırlık taşıyan kemik oluşumu araştırılmış ve osteojenik aktiviteyi kontrol ve elektriksel olarak uyarılmış bacaklarda 25 arasında bir yüzde otuz bir artış göstermiştir. Elektrik stimülasyonu alanında araştırmacılar elektrik stimülasyonu ile osteoblast matriks birikimi mekanizmasını anlamak için yolu açtı varken, yetersiz anlayış, bu teknolojinin yaygınlaşması ile sınırlandırmıştır. Olmayan sendikalar ve kırık iyileşmesi modelleri, hastanın rahatsızlığını örnekleri ve başarısız girişimleri başarılı iyileşme birçok durumda olmakla birlikte, literatürde de 29 doludur . Elektrik stimülasyonu ile bilim adamları ve klinisyenler, yanlış elektrik ölçümlerini kontrol ve akım büyüklükleri, sadece konsantre sorunu oluşur. Önceki araştırmacılar, yaklaşık 500.000 yılda 30 meydana olmayan sendikalar sabitleme için &quot;sihirli mermi&quot; olarak mevcut baktı . Ancak, modeller arasında tekrarlanabilirlik joule ısıtma komplikasyonlar 31 sınırlıdır ve akım yoğunlukları 32 değil belirleyici olmuştur. Aslında, lokalize doku nekrozu ve 33 hastanın rahatsızlığını önlemek için Uluslararası Elektroteknik Komisyonu tarafından belirtildiği gibi, üretilen tüm biyomedikal cihazlar bir akım yoğunluğu daha az 2 mA / cm 2 ile sınırlı olmalıdır . Kenara iskelet sabitleme ile yardımcı elektrik stimülasyonu, kontrollü ortopedik implantlar da bakteriyel adezyon önlemek ve osteomyelit ve biyofilm oluşumu 34-37 riskini azaltmak. Biyofilm oluşumu ortopedik cihazlar üzerinde hasta komplikasyonlar ve bu cihazlar 38 bağlı olanlar için önemli bir sıkıntı yol. Vurgu, tamamen cerrahi öncesi 39 enstrümantasyon ve implantlar steril olması gerekliliği üzerine yerleştirilir, ancak aslında 40 bulaşmış birçok olumsuz kültürlü durumlarda belirgin olarak bakteri yapışma teşhis etmek genellikle zordur . Bu sorun genellikle biyofilm 40 doğa içinde büyüyen, in vitro 39 doğru büyüme, bakteri hücreleri, yüzey temizliği ve bağışıklık sisteminin etkilenen kişi 39 türüne bağlı değildir yavaş olduğu gerçeği ile birleştirilmiştir . Avrupa oseeointegration teknolojisi ile transfemoral amputees araştırılması (en sık görülen sorun sık sık yüzeysel enfeksiyonları, 1 / 3 periprostetik enfeksiyonları) 41 enfeksiyondur ortaya koymaktadır. Cerrahi hazırlanmasında büyük gelişmeler varken, bakterilerin ortadan kaldırılması olmayan platonik formu 34,35,39 nedeniyle ortadan kaldırmak için biyofilmler 500-5000 bin kat daha zor arasında olduğundan osseointegrasyon iyileştirilmesi için temel faktörlerden biridir. Bu nedenle, elektrik stimülasyonu, zararlı bakteri kolonilerinin kaldırarak ve iskelet fiksasyon artan bir yöntemi olarak kullanan, hasta sağlığı ve OIID etkinliğini korunmasını sağlamak için önemli faktörlerdir. Gazisi ve savaşçı amputees kullanmanın avantajları göreli gençlik ve aksi takdirde bu kişilerin sağlık agresif rehabilitasyon ve perkütan sonrası ayaktan bir yardımcı olarak hizmet verecek ve elektrik stimülasyonu için maruz katot olarak gelişmiş olabilir için ideal bir nüfus vardır. Osseointegre bir implant varlığı elektrik bileşenleri eklemek için ek cerrahi işlemler gerektirmez, cihaz dışarıdan kontrol edilmesine imkan tanıyor ve enfeksiyonu 42 daha fazla risk engeller. Bu nedenle, mevcut enjeksiyon yöntemi gazisi ve savaşçı amputees güdüğün, 1-10 V / cm büyüklükte bir elektrik alanı içine anlayarak, kurulan kontrol ve implant arayüzü ölçülen olabilir. Bu osteoblast göç uyaran ve iskelet eklenti geliştirme yeteneğine teslim edilecek elektriğin güvenli düzeylere izin olacağı varsayımında. Bu derece bir elektrik alan implant kemik miktarını ve kalitesini artırmak ve geliştirmek için umutları bir ampute için hızlandırılmış rehabilitasyon ve iskelet fiksasyon. Intramedüller protez implant osseointegrasyon hızlandırmak için bir yöntemi olarak elektrik stimülasyonu kullanımı araştırılmış ve hasta bakımını geliştirmek için translasyonel araştırma için sayısız fırsat sunuyor değil. Deneysel Sonuçlar Perkütan elektrik stimülasyonu cihaz ile hasta belirli modeller için gerekli çalışmaya destek verdi. Önerilen biyomedikal cihaz için geliştirilmiş simülasyonlar artan osteoblast göç iskelet eki hızlandırılmasına ve bakteriyel adezyon 27,34,36,39 önleme yetenekleri olabilir. Zorunluutation modelleme etkili 1-10 V / cm elektrik alanları ve akım yoğunlukları 2 mA / cm 2 altında fonksiyonel bir katot olarak implant kullanılarak üretilen ve en homojen iki grup dış elektrot kullanılarak dağıtılır göstermiştir. OIID sistem, insan vücudundaki 43 mevcut yolları tanımlamak için yetersizlik, elektrik stimülasyonu ile ilişkili klasik sorunu çözmek için ilk adım olabilir. Bu nedenle, iskelet eklenti geliştirmek için araçlar oluşturulması osseointegre bir prosedür için gerekli rehabilitasyon süresini azaltmaya yardımcı olabilir. Büyük amputees elektrik stimülasyonu kullanılması da kritik bir yönü de araştırılmalıdır olmalıdır. Kemik kütlesi, kemik büyümesini çözüldükten sonra, en fazla on yıl ama sekizinci ve dokuzuncu on 44 azalır. Uzun kemiklerde yaş ile değiştirmek gibi, endosteal çapı 45 gevşeme implant yol açabilir periosteal çapı daha hızlı artma eğilimindedir. Bu sorun, zayıf kasları kemikleri üzerindeki gerilimi azaltma ile birleştiğinde zayıflatıcı hastalıklar, osteoporoz ve osteopeni 45 olarak katkıda ve osseointegre implantlar olan hastalar için ek tedavi seçenekleri gerekebilir. Bununla birlikte, kontrollü elektrik stimülasyonu ve mekanik yüklenme kemik ongrowth sinerjik bir katalizör olarak hareket eder ve yaşlı hastalarda OIID bir sistemi kullanarak ana kemik yatağı bütünlüğünü korumak.

bioelectric analyses of an osseointegrated intelligent implant design system for amputees

Amerikan amputees öngörülen sayısı, 2050 yılına kadar 3,6 milyon yükselmesi bekleniyor. Bu kişilerin çoğu rutin faaliyetleri gerçekleştirmek için yapay uzuvlar bağlıdır, ancak geleneksel soket teknolojisi kullanılarak protez süspansiyonlar uzuv kaybı olan bir kişi için hantal ve rahatsız kanıtlayabilirim. Ayrıca, yüksek proksimal amputasyonları olanlar için, sınırlı rezidüel bacak uzunluğu hep birlikte exoprosthesis eklenti önleyebilir. Osseointegrasyon implant teknolojisi, ev sahibi kemik ve implant arasındaki sağlam iskelet eklenti sağlayan bir roman operatif işlem. Osseointegre implantlar Avrupa amputees Ön sonuçlar, kemik implant arayüzüne yüklerin doğrudan transferini sağlayan geliştirilmiş klinik sonuçlar ortaya koymuştur. Soket teknolojisi üzerinde osseointegrasyon belirgin avantajlara rağmen, mevcut rehabilitasyon işlemleri, elektrik stimülasyonu ile hızlandırılmış iskelet eki ile azalabilir kısıtlayıcı yük taşıma önce uzun süre gerektirir. Osseointegre akıllı implant tasarımı (OIID) sisteminin amacı, bir elektrik sistemi, iskelet eki hızlandırmak ve periprostetik enfeksiyonu önlemeye yardımcı implant parçası haline getirmektir. Optimum elektrot boyutu ve yerleşimi belirlemek için, elektrik alanları ve ampute güdükler elektrik stimülasyonu sırasında ortaya çıkan akım yoğunlukları sayısal modelleme kavramı kanıtı başlattı. Sigorta hasta güvenliğini sağlamak için, geriye dönük bilgisayarlı tomografi olan kişilerde seçildi ve üç boyutlu rekonstrüksiyonlar bir IRB anatomik doğruluk (Seg3D ve SCIRun) sağlamak ve HIPAA çalışma onaylı özel yazılım programları kullanılarak oluşturuldu. Bu yazılım paketleri, hastaya özgü modellerin geliştirilmesi desteklenen ve elektrot konumu ve büyüklüğü interaktif manipülasyon için izin. Ön sonuçlar, elektrik alanları ve akım yoğunlukları, osteoblast göç neden iskelet fiksasyon geliştirmek ve periprostetik enfeksiyonları önlemeye yardımcı olabilir gerekli homojen elektrik alan dağılımları elde etmek için implant arayüz oluşturulabilir göstermektedir. Model ile tecrübe elektrot yapılandırmaları dayanarak, harici iki grubun yapılandırma, gelecekte de savunulan olacaktır.

Watch this Scientific Journal Video about Bioelectric Analyses of an Osseointegrated Intelligent Implant Design System for Amputees at JoVE.com

Bioelectric Analyses of an Osseointegrated Intelligent Implant Design System for Amputees

Uzuv kaybı damar tıkayıcı hastalıklar ve travma nedeniyle alternatif protez eklenti geliştirmek için bir ihtiyaç vardır. Çalışmanın amacı iskelet fiksasyon artırmak ve osseointegre teknoloji gerektiren hastalar için periprostetik enfeksiyon oranlarını azaltmak için bir osseointegre akıllı implant tasarım sistemi tanıtmak için.

Ampüteler Osseointegrasyon Akıllı İmplant Tasarım Sistemi Biyoelektrik Analizleri

The projected number of American amputees is expected to rise to 3.6 million by 2050.  Many of these individuals depend on artificial limbs to perform ...

bioelectric-analyses-an-osseointegrated-intelligent-implant-design

Research

JoVE Journal

Biology

13.8K Görüntüleme.  Department of Veteran Affairs. Uzuv kaybı damar tıkayıcı hastalıklar ve travma nedeniyle alternatif protez eklenti geliştirmek için bir ihtiyaç vardır. Çalışmanın amacı iskelet fiksasyon artırmak ve osseointegre teknoloji gerektiren hastalar için periprostetik enfeksiyon oranlarını azaltmak için bir osseointegre akıllı implant tasarım sistemi tanıtmak için.

Video: Bioelectric Analyses of an Osseointegrated Intelligent Implant Design System for Amputees

Evisceration of Mouse Vitreous and Retina for Proteomic Analyses

While the mouse retina has emerged as an important genetic model for inherited retinal disease, the mouse vitreous remains to be explored. The vitreous is a highly aqueous extracellular matrix overlying the retina where intraocular as well as extraocular proteins accumulate during disease.1-3 Abnormal interactions between vitreous and retina underlie several diseases such as retinal detachment, proliferative diabetic retinopathy, uveitis, and proliferative vitreoretinopathy.1,4 The relative mouse vitreous volume is significantly smaller than the human vitreous (Figure 1), since the mouse lens occupies nearly 75% of its eye.5 This has made biochemical studies of mouse vitreous challenging. In this video article, we present a technique to dissect and isolate the mouse vitreous from the retina, which will allow use of transgenic mouse models to more clearly define the role of this extracellular matrix in the development of vitreoretinal diseases.

The dissection technique illustrates evisceration of the vitreous, retina, and lens from the mouse eye, separation by centrifugation, and characterization with protein assays.

Proteomik Analizleri Fare Vitreus ve Retina eviserasyon

While the mouse retina has emerged as an important genetic model for inherited retinal disease, the mouse vitreous remains to be explored. The vitreous is ...

Biyoloji

Trajectory Data Analyses for Pedestrian Space-time Activity Study

It is well recognized that human movement in the spatial and temporal dimensions has direct influence on disease transmission1-3. An infectious disease typically spreads via contact between infected and susceptible individuals in their overlapped activity spaces. Therefore, daily mobility-activity information can be used as an indicator to measure exposures to risk factors of infection. However, a major difficulty and thus the reason for paucity of studies of infectious disease transmission at the micro scale arise from the lack of detailed individual mobility data. Previously in transportation and tourism research detailed space-time activity data often relied on the time-space diary technique, which requires subjects to actively record their activities in time and space. This is highly demanding for the participants and collaboration from the participants greatly affects the quality of data4.
Modern technologies such as GPS and mobile communications have made possible the automatic collection of trajectory data. The data collected, however, is not ideal for modeling human space-time activities, limited by the accuracies of existing devices. There is also no readily available tool for efficient processing of the data for human behavior study. We present here a suite of methods and an integrated ArcGIS desktop-based visual interface for the pre-processing and spatiotemporal analyses of trajectory data. We provide examples of how such processing may be used to model human space-time activities, especially with error-rich pedestrian trajectory data, that could be useful in public health studies such as infectious disease transmission modeling.
The procedure presented includes pre-processing, trajectory segmentation, activity space characterization, density estimation and visualization, and a few other exploratory analysis methods. Pre-processing is the cleaning of noisy raw trajectory data. We introduce an interactive visual pre-processing interface as well as an automatic module. Trajectory segmentation5 involves the identification of indoor and outdoor parts from pre-processed space-time tracks. Again, both interactive visual segmentation and automatic segmentation are supported. Segmented space-time tracks are then analyzed to derive characteristics of one's activity space such as activity radius etc. Density estimation and visualization are used to examine large amount of trajectory data to model hot spots and interactions. We demonstrate both density surface mapping6 and density volume rendering7. We also include a couple of other exploratory data analyses (EDA) and visualizations tools, such as Google Earth animation support and connection analysis. The suite of analytical as well as visual methods presented in this paper may be applied to any trajectory data for space-time activity studies.

A suite of spatiotemporal processing methods are presented to analyze human trajectory data, such as that collected using a GPS device, for the purpose of modeling pedestrian space-time activities.

Yaya Uzay-zaman Aktivite Çalışmaları Yörünge Veri Analizleri

It is well recognized that human movement in the  spatial and temporal dimensions has direct influence on disease transmission1-3.  An infectious disease ...

Nanogold Labeling of the Yeast Endosomal System for Ultrastructural Analyses

Endosomes are one of the major membrane sorting checkpoints in eukaryotic cells and they regulate recycling or destruction of proteins mostly from the plasma membrane and the Golgi. As a result the endosomal system plays a central role in maintaining cell homeostasis, and mutations in genes belonging to this network of organelles interconnected by vesicular transport, cause severe pathologies including cancer and neurobiological disorders. It is therefore of prime relevance to understand the mechanisms underlying the biogenesis and organization of the endosomal system. The yeast Saccharomyces cerevisiae has been pivotal in this task. To specifically label and analyze at the ultrastructural level the endosomal system of this model organism, we present here a detailed protocol for the positively charged nanogold uptake by spheroplasts followed by the visualization of these particles through a silver enhancement reaction. This method is also a valuable tool for the morphological examination of mutants with defects in endosomal trafficking. Moreover, it is not only applicable for ultrastructural examinations but it can also be combined with immunogold labelings for protein localization investigations.

Yeast, Saccharomyces cerevisiae, has been a key model organism to identify and study genes regulating the biogenesis and functions of the endosomal system. Here we present a detailed protocol for the specific labeling of the endosomal compartments for ultrastructural studies.

Ultrastrüktürel Analizler için Maya endozomal Sisteminin Nanogold Etiketleme

Endosomes are one of the major membrane sorting checkpoints in eukaryotic cells and they regulate recycling or destruction of proteins mostly from the ...

An Experimental and Bioinformatics Protocol for RNA-seq Analyses of Photoperiodic Diapause in the Asian Tiger Mosquito, Aedes albopictus

Photoperiodic diapause is an important adaptation that allows individuals to escape harsh seasonal environments via a series of physiological changes, most notably developmental arrest and reduced metabolism. Global gene expression profiling via RNA-Seq can provide important insights into the transcriptional mechanisms of photoperiodic diapause. The Asian tiger mosquito, Aedes albopictus, is an outstanding organism for studying the transcriptional bases of diapause due to its ease of rearing, easily induced diapause, and the genomic resources available. This manuscript presents a general experimental workflow for identifying diapause-induced transcriptional differences in A. albopictus. Rearing techniques, conditions necessary to induce diapause and non-diapause development, methods to estimate percent diapause in a population, and RNA extraction and integrity assessment for mosquitoes are documented. A workflow to process RNA-Seq data from Illumina sequencers culminates in a list of differentially expressed genes. The representative results demonstrate that this protocol can be used to effectively identify genes differentially regulated at the transcriptional level in A. albopictus due to photoperiodic differences. With modest adjustments, this workflow can be readily adapted to study the transcriptional bases of diapause or other important life history traits in other mosquitoes.

An Experimental and Bioinformatics Protocol for RNA-seq Analyses of Photoperiodic Diapause in the Asian Tiger Mosquito, Aedes albopictus

RNA-Seq analyses are becoming increasingly important for identifying the molecular underpinnings of adaptive traits in non-model organisms. Here, a protocol to identify differentially expressed genes between diapause and non-diapause Aedes albopictus mosquitoes is described, from mosquito rearing, to RNA sequencing and bioinformatics analyses of RNA-Seq data.

Asya Tiger Sivrisinek içinde Photoperiodic Diapause RNA-seq Analizler Deneysel ve Biyoinformatik Protokolü,<em&gt; Aedes albopictus</em

Photoperiodic diapause is an important adaptation that allows individuals to escape harsh seasonal environments via a series of physiological changes, ...

Laboratory Protocol for Genetic Gut Content Analyses of Aquatic Macroinvertebrates Using Group-specific rDNA Primers

Analyzing food webs is essential for a better understanding of ecosystems. For example, food web interactions can undergo severe changes caused by the invasion of non-indigenous species. However, an exact identification of field predator-prey interactions is difficult in many cases. These analyses are often based on a visual evaluation of gut content or the analysis of stable isotope ratios (&#948;15N and &#948;13C). Such methods require comprehensive knowledge about, respectively, morphologic diversity or isotopic signature from individual prey organisms, leading to obstacles in the exact identification of prey organisms. Visual gut content analyses especially underestimate soft bodied prey organisms, because maceration, ingestion and digestion of prey organisms make identification of specific species difficult. Hence, polymerase chain reaction (PCR) based strategies, for example the use of group-specific primer sets, provide a powerful tool for the investigation of food web interactions. Here, we describe detailed protocols to investigate the gut contents of macroinvertebrate consumers from the field using group-specific primer sets for nuclear ribosomal deoxyribonucleic acid (rDNA). DNA can be extracted either from whole specimens (in the case of small taxa) or out of gut contents of specimens collected in the field. Presence and functional efficiency of the DNA templates need to be confirmed directly from the tested individual using universal primer sets targeting the respective subunit of DNA. We also demonstrate that consumed prey can be determined further down to species level via PCR with unmodified group-specific primers combined with subsequent single strand conformation polymorphism (SSCP) analyses using polyacrylamide gels. Furthermore, we show that the use of different fluorescent dyes as labels enables parallel screening for DNA fragments of different prey groups from multiple gut content samples via automated fragment analysis.

Most common gut content analyses of macroinvertebrates are visual. Requiring intense knowledge about morphological diversity of prey organisms, they miss soft bodied prey and, due to strong comminution of prey, are nearly impossible for some organisms, including amphipods. We provide detailed, novel genetic approaches for macroinvertebrate prey identification in the diet of amphipods.

Su Macroinvertebrates kullanma gruba özel rDNA astar genetik Gut içerik analizleri için laboratuvar iletişim kuralı

Analyzing food webs is essential for a better understanding of ecosystems. For example, food web interactions can undergo severe changes caused by the ...

Establishment of an Extracellular Acidic pH Culture System

Conditions of the tumor microenvironment, such as hypoxia or nutrient starvation, play critical roles in cancer progression and malignancy. However, the role of acidic extracellular pH in tumor aggressiveness and its underlying mechanism has not been extensively studied compared to hypoxic or nutrient starvation conditions. In addition, a well-defined culture method to mimic the acidic extracellular tumor microenvironment has not been fully reported.
Here we present a simple in vitro culture method to maintain acidic extracellular pH using reduced bicarbonate and increased lactate or HCl concentrations in the culture medium. The medium pH was sustained for at least 24 h and gradually decreased by 72 h following culture of PANC-1 and AsPC-1 pancreatic cancer cells. Three distinct acidic media conditions in this study highly upregulated pH-responsive genes such as MSMO1, INSIG1, and IDI1 compared to hypoxia or nutrient starvation. The upregulation of these genes can be used as a marker of acidic pH. These simple techniques are beneficial to elucidate underlying mechanisms of tumor malignancy under acidic tumor microenvironment. Therefore, our extracellular acidic pH culture system enables discovery of cellular acidic pH responses not only in cancer cells but also in primary cells, such as renal tubular cells, in relation to the other acidic disorders including, diabetic ketoacidosis, lactic acidosis, renal tubular acidosis, and respiratory acidosis.

The acidic tumor microenvironment plays critical roles in tumor progression. To assess the effects of acidic extracellular pH on cancer cells in vitro, we established simple acidic culture systems.

Bir hücre dışı asidik pH kültür sistemi kurulması

Conditions of the tumor microenvironment, such as hypoxia or nutrient starvation, play critical roles in cancer progression and malignancy. However, the ...

An Efficient In Vitro Transposition Method by a Transcriptionally Regulated Sleeping Beauty System Packaged into an Integration Defective Lentiviral Vector

The Sleeping Beauty (SB) transposon is a non-viral integrating system with proven efficacy for gene transfer and functional genomics. To optimize the SB transposon machinery, a transcriptionally regulated hyperactive transposase (SB100X) and T2-based transposon are employed. Typically, the transposase and transposon are provided transiently by plasmid transfection and SB100X expression is driven by a constitutive promoter. Here, we describe an efficient method to deliver the SB components to human cells that are resistant to several physical and chemical transfection methods, to control SB100X expression and stably integrate a gene of interest (GOI) through a &#34;cut and paste&#34; SB mechanism. The expression of hyperactive transposase is tightly controlled by the Tet-ON system, widely used to control gene expression since 1992. The gene of interest is flanked by inverted repeats (IR) of the T2 transposon. Both SB components are packaged in integration defective lentiviral vectors transiently produced in HEK293T cells. Human cells, either cell lines or primary cells from human tissue, are in vitro transiently transduced with viral vectors. Upon addition of doxycycline (dox, tetracycline analog) into the culture medium, a fine-tuning of transposase expression is measured and results in a long-lasting integration of the gene of interest in the genome of the treated cells. This method is efficient and applicable to the cell line (e.g., HeLa cells) and primary cells (e.g., human primary keratinocytes), and thus represents a valuable tool for genetic engineering and therapeutic gene transfer.

An Efficient In Vitro Transposition Method by a Transcriptionally Regulated Sleeping Beauty System Packaged into an Integration Defective Lentiviral Vector

This protocol describes a method to achieve stable integration of a gene of interest into the human genome by the transcriptionally regulated Sleeping Beauty system. Preparation of the integration of defective lentiviral vectors, the in vitro transduction of human cells, and the molecular assay on transduced cells are reported.

Transcriptionally düzenlenmiş uyku güzellik sistem entegrasyon arızalı Lentiviral vektör paketlenmiş bir verimli Vitro transpozisyonu yöntemle

The Sleeping Beauty (SB) transposon is a non-viral integrating system with proven efficacy for gene transfer and functional genomics. To optimize the SB ...

Tissue Collection of Bats for -Omics Analyses and Primary Cell Culture

As high-throughput sequencing technologies advance, standardized methods for high quality tissue acquisition and preservation allow for the extension of these methods to non-model organisms. A series of protocols to optimize tissue collection from bats has been developed for a series of high-throughput sequencing approaches. Outlined here are protocols for the capture of bats, desired demographics to be collected for each bat, and optimized methods to minimize stress on a bat during tissue collection. Specifically outlined are methods for collecting and treating tissue to obtain (i) DNA for high molecular weight genomic analyses, (ii) RNA for tissue-specific transcriptomes, and (iii) proteins for proteomic-level analyses. Lastly, also outlined is a method to avoid lethal sampling by creating viable primary cell cultures from wing clips. A central motivation of these methods is to maximize the amount of potential molecular and morphological data for each bat and suggest optimal ways to preserve tissues so they retain their value as new methods develop in the future. This standardization has become particularly important as initiatives to sequence chromosome-level, error-free genomes of species across the world have emerged, in which multiple scientific parties are spearheading the sequencing of different taxonomic groups. The protocols outlined herein define the ideal tissue collection and tissue preservation methods for Bat1K, the consortium that is sequencing the genomes of every species of bat.

This is a protocol for the optimal tissue preparation for genomic, transcriptomic, and proteomic analyses of bats caught in the wild. It includes protocols for bat capture and dissection, tissue preservation, and cell culturing of bat tissue.

-Omics Analizleri ve Birincil Hücre Kültürü için Yarasaların Doku Toplama

As high-throughput sequencing technologies advance, standardized methods for high quality tissue acquisition and preservation allow for the extension of ...

Tobacco Hornworm as an Insect Model System for Cannabinoid Pre-clinical Studies

With increased attention on cannabinoids in medicine, several mammalian model organisms have been used to elucidate their unknown pharmaceutical functions. However, many difficulties remain in mammalian research, which necessitates the development of non-mammalian model organisms for cannabinoid research. The authors suggest the tobacco hornworm Manduca sexta as a novel insect model system. This protocol provides information on preparing the artificial diet with varying amounts of cannabidiol (CBD), setting up a cultivation environment, and monitoring their physiological and behavioral changes in response to CBD treatment. Briefly, upon receiving hornworm eggs, the eggs were allowed 1-3 days at 25 &#176;C on a 12:12 light-dark cycle to hatch before being randomly distributed into control (wheat germ-based artificial diet; AD), vehicle (AD + 0.1% medium-chain triglyceride oil; MCT oil) and treatment groups (AD + 0.1% MCT + 1 mM or 2 mM of CBD). Once the media was prepared, 1st instar larvae were individually placed in a 50 mL test tube with a wooden skewer stick, and then the test tube was covered with a cheesecloth. Measurements were taken in 2-day intervals for physiological and behavioral responses to the CBD administration. This simple cultivation procedure allows researchers to test large specimens in a given experiment. Additionally, the relatively short life cycles enable researchers to study the impact of cannabinoid treatments over multiple generations of a homogenous population, allowing for data to support an experimental design in higher mammalian model organisms.

The present protocol provides instructional information for using tobacco hornworm Manduca sexta in cannabinoid research. The method described here includes all necessary supplies and protocols to monitor physiological and behavioral changes of the insect model in response to cannabidiol (CBD) treatment.

Kannabinoid Klinik Öncesi Çalışmalar için Böcek Modeli Sistemi Olarak Tütün Boynuz Kurdu

With increased attention on cannabinoids in medicine, several mammalian model organisms have been used to elucidate their unknown pharmaceutical ...

Design and Implementation of a Rat Ex Vivo Lung Perfusion Model

Ex vivo lung preparations are a useful model that can be translated to many different fields of research, complementing corresponding in vivo and in vitro models. Laboratories wishing to use isolated lungs need to be aware of important steps and inherent challenges to establish a setup that is affordable, reliable, and that can be easily adapted to fit the topic of interest. This paper describes a DIY (do it yourself) model for ex vivo rat lung ventilation and perfusion to study drug and gas effects on pulmonary vascular tone, independent of changes in cardiac output. Creating this model includes a) the design and construction of the apparatus, and b) the lung isolation procedure. This model results in a setup that is more cost-effective than commercial alternatives and yet modular enough to adapt to changes in specific research questions. Various obstacles had to be resolved to ensure a consistent model that is capable of being used for a variety of different research topics. Once established, this model has proven to be highly adaptable to different questions and can easily be altered for different fields of study.

Design and Implementation of a Rat Ex Vivo Lung Perfusion Model

Ex vivo lungs are useful for a variety of experiments to collect physiological data while excluding the confounding variables of in vivo experiments. Commercial setups are often expensive and limited in the types of data they can collect. We describe a method for building a fully modular setup, adaptable for various study designs.

Sıçan Ex Vivo Akciğer Perfüzyon Modelinin Tasarımı ve Uygulanması

Ex vivo lung preparations are a useful model that can be translated to many different fields of research, complementing corresponding in vivo and in vitro ...