Çalışma Ulusal Sağlık Enstitüleri hibe 1K25MH089851 1P01DA028555-01A1, 2R01 NS034239 2R37 NS36126, P01 NS31492, P20RR 15635, P01MH64570 ve P01 NS43985 tarafından da desteklenmiştir. Yazarlar eleştirel okuma yazması ve üstün grafik ve edebi destek için teşekkür ederim Bayan Robin Taş. Yazarlar ayrıca Erin McIntyre, Melissa Mellon, ve Lindsay Rice, teknik destek için teşekkür etmek istiyorum.

1. Giriş Ilaç ve tedavi makromoleküllerin (peptidler, proteinler ve nükleik asitler), aktif hastalık ve devam eden mikrobik enfeksiyonlar hücresel ve doku sitelerine seçici teslim hastalık 1-3 sırasında ilaç yanıtları artıracaktır . Belirli bir hücresel site yapan, son derece mobil ve bağışıklık ve insan immün yetmezlik virüsü (HIV) için tutarlı bir temel hedefi olan makrofaj 4 önemlisi, makrofaj meşgul inflamasyon aynı zamanda dejeneratif, inflamatuar, enfeksiyöz içeren geniş bir yelpazede bozukluklarının altında yatan ve kanser hastalıkları ve hücre doku yaralanmaları hastalık 5-9 siteleri temelini ilerlemesi için hareket. Daha da önemlisi, ilaç, makromolekül ve sinyal taşıyıcıları gibi kan yoluyla bulaşan makrofajların translasyonel potansiyeli için son bir ilgi görmüştür. Ancak, terapötik potansiyelleri gerçekleştirilmesinde önemli bir tıkanıklığı, kan beyin bariyerini (BBB) ​​makromoleküllerin ve proteinlerin bir spektrum geçirmez olan diğer doku engelleri arasında. Bu, bariyerler, yine de, hücre geçişine izin yok. Bypass engelleri enfeksiyon veya inflamasyon sitelerine formüle ilaçlar, keçeli kalem ve peptitler taşıyabileceği hastalığı periferik makrofajların doğal seyri içinde hep birlikte tahmin edilmektedir. Bununla birlikte, bu tür teknolojilerin geliştirilmesinde kalır. Çalışmaları ile hücre-aracılı teslimat, insan hastalıklarına 10-12 laboratuvar ve hayvan modellerinde tarafından desteklenen tanı ve tedavi uygulamaları ve bu uygulamalar için geliştirilmiş olabilir . 2. Nanomalzemenin Hazırlıkları Ilaç dağıtım ve biodistribution çalışmaları için nanomalzemelerin hazırlanması, bu konuda paralel bir el yazması (referans paralel el yazması) bir konudur. Laminer akış kaputu kristal nanoparçacık üretimi için tüm işlemler yürütülmektedir. Tüm yüzeyler% 70 alkol ile kullanımdan önce dezenfekte edilmektedir. Bu çalışma yüzeyi, eldiven ve dış dökülen içerir. Tüm mendil ile hemen çoğaltmak% 70 alkol solüsyonu ile kaplıdır. Eldiven kullanıldıktan sonra atılır ve herhangi bir diğer laboratuvar alana girerken giyilen değildir. Prosedürleri için gerektiğinde ilaç yüklü parçacıkların üretimi için / / tüm reaktifleri içeren Yardımcı maddeler, ilaç, steril su sadece çalışma alanları içine getirilir. Steril sarılmış bir biyolojik tehlikeli atık kabı içine pipetler kullanılır ve kullanıldıktan sonra atılır. Islak istekli cihaz kullanımı sonrasında ve öncesinde alkol ile dezenfekte edilir. Çalışma alanı hemen önce ve sonrasında% 70 alkol ile temizlenir. Nanoparçacık çözüm pirojen için FDA kurallarına uygun olarak, hayvanlar için kullanılan ilaç parçacık çözümleri bakteriyel endotoksin yokluğunu değerlendirmek için test edilir. Kısaca, <ol><li> Aday nanoformulations in vivo kullanımı için uygun sürfaktan ile aynı boyuttaki bir parçacık veya kaplama öncesi süperparamanyetik demir oksit (SPIO) öğütülmüş parça ile ilaç çekirdekli veya damlacık değiştirerek çoğaltılır. </li><li> Bu boyut, şarj, şekil ve sitotoksisite SPIO model sistem aday nanoformulated ilaç olarak aynı özelliklere sahip olup olmadığını belirlemek için tedbirler ile takip edilmektedir. </li><li> Son olarak, hücre yükleme testleri agar jel askıya etiketli hücreleri oluşur hayaletler kullanarak hücrelerin içinde relaksivite belirlemek amacıyla aday SPIO modeli nanoformultation kuluçka tarafından yapılmaktadır. Hayaletler, üç nüsha olarak hazırlanır ve konsantrasyonlarının bir dizi hücrelerde SPIO alımı nedeniyle relaksivite ölçmek amacıyla hazırlanmıştır. Bu hassasiyet bir dizin sağlar ve dolayısıyla manyetik rezonans görüntüleme (MRI) taramaları SPIO görünürlüğünü nanoformulations oksidasyon durumunu etkiler ve olmadığını belirler. </li></ol> 3. Yöntem ve Usulleri: Hayvan Hazırlık <ol><li> Enjeksiyonlar / kateterler. Ilgi zaman bağlı olarak, enjeksiyon MR içinde hayvan enjekte etmek için bir kateter kullanımı gerekebilir. Kateterler, enjeksiyon hattı ölü alanı en aza indirmek için manyetik olmayan bir iğne ve minimum çap ile bir hortum uzantısı kullanılarak hazırlanmış. Kateter nanomalzemenin bağlı olarak ölü boşluk ve enjeksiyon kabul toplam hacmi, enjekte veya tuzlu olması içeren ya da çözümü ile önceden doldurulmuş olmalıdır. Mümkünse, enjeksiyon, serum fizyolojik floş ile takip edilebilir. Akut kez çok büyük bir öneme sahip değilseniz, bir ön tarama olabilir ve biodistribution önlemler tarar takip önce enjeksiyon mıknatıs dışında önceden belirlenmiş bir zamanda yapılabilir. Kateterler genellikle IV enjeksiyon için kuyruk damar içine eklenir. </li><li> Anestezi ve izleme. Tarama öncesinde, hayvan anestezi ikna etmek için bir odaya yerleştirilir. Bu hazne n% 70,% 1.5 izofluran ile önceden doldurulmuşitrous oksit ve% 30 oksijen hayvan anestezi başlangıcında hız ve hayvan odasının çıkarıldıktan sonra uyanmak sağlamak için gerekli süreyi en aza indirmek için. Hayvan tamamen uyuşturulduktan sonra, hayvan odasından çıkarılır ve set-up sırasında izofluran sağlamak için devam eden ve tarama sırasında hayvanın nefes oranı ve sıcaklık izlemek için donanımlı stereotaktik sahibi yerleştirilir. </li><li> Hayvan Sahiplerine ve Uyum Hususlar: Set-up, gözün kornea ülserlerine karşı korumak için yağ içerir. Hayvan, gazlı bez ile hafifçe sarılır ve gazlı bez, tarama sırasında ısı kaybını en aza indirmek ve solunum monitörü karşı pozitif basınç sağlamak için bantlanmış. Hayvan sahipleri, başın dikey ve yatay hizalama için izin ayarlanabilir diş çubukları ile donatılmıştır. Rostral kaudal yönde kafa açılanma manyetik duyarlılık nedeniyle manyetik alan homojen ile ek zorluklara neden olarak, yüksek alan MR için özellikle önemlidir. Manyetik alan homojen yüksek kaliteli T 2 zararlı * 1 H manyetik rezonans spektroskopi (1 H MRS) ve manyetik rezonans difüzyon tensör görüntüleme (DTG) yanı sıra MR. Rostral kaudal yönde kafa açısı uygun konumlandırma ek olarak, baş dönmeler, mümkün olduğu ölçüde kaçınılmalıdır. Mıknatıs hayvan sahibinin dönüş için izin hayvandan hayvana oluşabilir küçük dönmeler, tazminat sağlayacaktır. Bu da hayvan MR sistemi içine yerleştirmeden önce, açılanma baş ve dikkat dikkatli yerleştirme ile minimize edilebilir. </li><li> Kalibrasyon ve layneri: hayvan sahibinin ve yüzey bobin düzgün kafa yerleştirilir, hayvan başlangıç ​​pozisyonuna rostral kaudal yönde bir gerçek zamanlı tek boyutlu okuma tarafından belirlenir. Sinyal alımı için kullanılan yüzey bobin çevresinde gözlenen dalga formlarının yorumlanması için ihtiyaç sınırlayıcı alanı ile sınırlıdır. Başlangıç ​​konumu belirlendikten sonra, bir 3-düzlem yerelleştiricisinin görüntü tarayıcı hayvanın kesin konumunu belirlemek ve ilgi tarama (ler) için gerekli olan hassas konum hareket için izin alınır. Bu manyetik alan homojenliği ayarlamalarına veya mıknatıs &quot;layneri&quot; tarafından takip edilmektedir. Bu elektromıknatıslar serisi veya alanında homojenlik ayarlamak için tasarlanmış sistem içinde &quot;shim er bobinleri&quot; ölçülen tepkiler dayanan hassas bir şekilde belirlenen mekansal düzeltme alanında dağıtım ve hesaplama haritalama tarafından yapılır. Layneri Dr Hetherington 13 tarafından geliştirilen bir çoklu-gradient eko sekansı ve haritalama yazılımları kullanarak gerçekleştirilir. Homojenlik Bölgeler her bir görüntüleme yöntemi ile incelenen bölgeye eşleştirilir. Bir kez layneri tamamlandıktan hayvan ilgi tarama (ler) satın alabilirsiniz. </li></ol> 4. Veri Toplama <ol><li> Yüksek Çözünürlüklü T 2 ağırlıklı MRG. SPIO içeren nanopartiküller Biodistribution yüksek çözünürlüklü 3D T 2 * ağırlıklı MRG sinyal kaybı bölgeleri tespit ederek tespit edilebilir. Beyin bölgesi yerelleştiricisinin taramaları belirlenir ve gerektiği gibi yerelleştiricisinin taramaları veya ek taramalar reçete edilir. 2 * 150 mikron izotropik çözünürlük ile ağırlıklı MRI tarama AT sonra elde edilir. Yüksek çözünürlüklü 3D gradyan eko MRG fare kafası edinimi parametreleri ile eko zamanı = 5 ms, tekrarlama zamanı = 50 ms,% 30 eko, flip angle = 35 derece, ortalama = 25 mm kuş kafesi ses bobini kullanılarak elde edilir hatırladı 2. Görüş, saha = 20 x 20 x 128 çözünürlüğe sahip 20 mm x 128 x 128 (voksel boyutu = 150 x 150 x 150 mikron 3), toplam satın alma süresi = 30 dk . </li><li> Difüzyon Tensör Görüntüleme (DTI): Difüzyon tensör görüntüleri, yönü ve doku hücreleri içinde su difüzyon büyüklüğü nicel önlemler. Sonuç olarak, sinyal faz taramaları mikroskobik su hareketi için sensitize veya &quot;ağırlıklı&quot; olarak, hareket son derece duyarlıdır. Sonuç olarak, sinyal bulaşması neden tek çekim satın almalar, satın almalar arasında faz vardiya önlemek için istenen; solunum yolluk ve sinyal alımı sırasında brüt hareket önlemek için gereklidir. Bu nedenle, bir solunum kapılı spin-eko difüzyon ağırlıklı eko planar görüntüleme (EPI), MR dizisi istihdam edilmektedir. Yine, sinyal evrimi sırasında off-rezonans etkileri görüntü düzleminde, konum dolayısıyla sinyal frekansı kayıt hatası neden olur, ve taramaları bölge layneri çok önemlidir. EPI satın alma parametreleri 14 dilim, 200 KHz bant genişliği, 96 x 96, 256 x 256 düzlemde edinimi sıfır dolu ve bir 0.5 mm kalınlığında. Kullanılan difüzyon kodlama, rotasyonel-değişmeyen ve değişen dengeli bir polarite icosahedral şeması (12 DirecAfin grup) 14,15. Kodlama şeması arka plan difüzyon degrade kaplinler 16 azaltmak için tasarlanmıştır. Difüzyon ağırlık b-faktörü = 800 mm -2, δ = 4 ms, Δ = 15 ms, Gdmax = 40 G / cm, 200 uS yükselme zamanı, b = 0 elde etmek için 7 ortalamaları, her b = 800 kodlama için 3 ortalamaları yönü, toplam edinimi süresi 20-40 dakika, solunum hızı bağlı. </li><li> Lokalize 1 H Manyetik Rezonans Spektroskopisi (1 H MRS): 1 H MRS beyin bölgelerinin aynı görüntüleme oturumu sırasında elde edilen görüntüler üzerinde reçete elde edilebilir. Lokalizasyonu ilgi bölge spektrumları elde etmek için reçete görüntüleri bulundu. Sonra bölgede lokalize bir su spektrumu kullanılarak kontrol layneri satın alma hacmi ile eşleşen bir bölge tanımlanır. Sonra, suya bastırma bakliyat gücünü optimize edilmiş, su frekans rezonans su sinyali sağlamak için ölçülen ve kalite kontrolü sağlamak için kısa bir test spektrumu elde edilir. Spektrumları yetersiz kalite, radyofrekans (RF) güç ve kama ayarları da dahil olmak üzere, sistem ayarları, kontrol edilir. Son olarak, kalitesi hala yeterli değilse, ikinci bir 3-düzlemi yerelleştiricisinin hayvan ilk taramaları taşınmış olduğundan emin olmak için çalıştırılır. Deneyimlerimize göre, bu spektroskopik satın almalar için tekrarlanabilirlik ve doğruluk çok yüksek derecede sağlar. Son olarak, spektrumları, manyetik alan sürüklenme etkisini ortadan kaldırmak için ve son taramaları tekrarlanabilirlik ve kalitesini sağlamak için satın almalar arasındaki sistem frekans sıfırlama kısa bloklar halinde elde edilir. Satın alma sonunda, önceden tanımlanmış bir preamplifikatör kazanç tek bir darbe su spektrum, kantitatif bir sinyal genlik referans olarak kullanılır. </li><li> Histoloji ve Blockface Görüntüleme: deneylerin zaman serisi son MRI tarama seanstan sonra, fare perfüze, beyin kaldırılır ve Hindistan bir damla mürekkep kullanarak karartılmış bir OCT blok, bileşik içine gömülü. Blok dilimleme ve histolojik analiz için bir Kriyostat yerleştirilir. Blockface görüntüler bir dijital fotoğraf makinesi (Canon EOS Digital Rebel 300D Canon Ultrasonik EFS 60mm f/2.8 Macro USM mercek) özel bir montaj Kriyostat önüne monte edilmiş ve uzaktan bir switch ile tetiklenen kullanarak elde edilir. Dijital görüntüler tüm beyin hacmi ile her 50 mikrometre elde edilir. Dilimler histolojik işleme ve boyama sonrası hacmi içinde kayıt izin numaralandırılır. Bireysel blockface dilimleri blok Kriyostat baş pozisyonu jitter hesap özetliyor kullanarak 3B hacim yeniden uyumlu hale getirilmiştir. Beyin hacmi daha sonra otomatik olarak analiz yazılım paketi (AnalyzeDirect, Lexena, KS) segmente kullanarak tohum tabanlı bölgedeki büyüyen algoritması. </li></ol> 5. Veri Analizleri <ol><li> SPIO algılama MRI kullanarak: SPIO T 2 ağırlıklı MRG sinyal kaybına neden olur doku SPIO varlığı gibi, MRG sinyal void duyarlıdır, ancak spesifik değildir işaretleyici. Duyarlılığı, 100 mikron izotropik çözünürlüğü ile tespit edilen tek bir mikron boyutlu parçacık, MRI ve SPIO parçacık boyutu mekansal çözünürlükte bağlıdır. Bu çalışmalarda, 200 nanometre ölçekli SPIO parçacıklar ile 150 mikron izotropik çözünürlük kullanılır. Beyinde SPIO varlığı için duyarlılık ve özgüllük sağlamak için, fare çıkarma görüntüleri daha sonra zaman noktalarında, beyin hücrelerinin pozitif tanımlanması için kullanılmak üzere izin SPIO etiketli hücrelerinin enjeksiyonu önce tarandı. 3D MRI taramaları daha önce 17 açıklandığı gibi laboratuvarda geliştirilen kısıtlı düzeyini ayarlamak yöntemi kullanılarak subimaged. Subimaged beyin hacimleri, daha sonra normalize sinyal yoğunluğu coregistered, ve birimleri, herhangi bir subpixel kayıt hataları, yanlış pozitif sinyal ortadan kaldırmak için kenarları boyunca sinyal kaybı (SPIO varlığı) ile beyin hacmi içinde bölgeleri tespit etmek için çıkarılır. </li><li> Histoloji ve MRG Coregistration: Coregistration histoloji ve MRG arasındaki ortak bir referans olarak blockface görüntü kullanılarak gerçekleştirildi. Bu yaklaşım, doku dilim asimetrik büzülme hazırlanması sırasında düzeltme ve önceki çalışmaları 18,19 açıklandığı gibi iki boyutlu bir soruna boyaması büyük sorunun karmaşıklığını azaltır . Burada, beyinde SPIO içeren makrofajların MRG ve histoloji algılama MRG sinyal kaybı ve yüksek hassasiyette, histoloji 12 gösterdiği birkaç hücre hacmi beklenen bir abartı ile mükemmel mekansal korelasyon göstermiştir. Bu iki sinyalleri doğru co-lokalizasyon dilimleri orijinal şekilleri, histoloji coregistration ve çözgü doğruluğu bir ölçü sağlar. </li><li> DTI faiz getirisi (ROI) Analizi Bölgesi: DTI taramaları genellikle determ anatomik bir ROI seçimi ile analiz edilirbelirli bir anatomik altyapı doku ortalama difüzyon özellikleri ine. Difüzyon ağırlıklı veri analizi, IDL (Interactive Data Language, ITT Visual Bilişim Çözümleri, Boulder, CO) önceden 15,20 açıklanan yazılmış özel programlar kullanılarak yapılmaktadır . D av = (λ 1 + 2 + λ 3) / 3 ve fraksiyonel anizotropi (FA), λ: Analizler tensör diffusivities haritaları (λ 1, 2, λ λ 3), ortalama yayınım (D av) üretir <img src="/files/ftp_upload/2459/2459eq1.jpg" alt="Denklem 1" /> Enine (l ⊥ = (λ 2 + λ 3) / 2) ve boyuna (λ ll = λ 1) başka bir yerde 21 açıklandığı gibi difüzyon tensör bileşenleri elde edilmiştir. Haritalar inşa edildikten sonra, ROI&#39;ler T 2 ağırlıklı MRG overlaid renkli kodlanmış λ 1 yönlülük haritalar çizilir. HIV fare modeli analiz için seçilen bölgelerden örnekler Şekil 1&#39;de gösterilir. </li><li> Spektroskopik Analizi: beyin 1 H MRS doruklarına katkıda bulunan metabolik bileşiklerin kantitasyonu eğri uydurma yöntemleri çok çeşitli kullanılarak belirlenir. Çeşitli eğri uydurma teknikleri geliştirilmiştir. Laboratuvarımızda, biz son spektrumuna katkıda bulunan bireysel metaboliti spektrumlarının doğrusal bir kombinasyonu jMRUI 23 sinyal işleme paketi bir süre etki uydurma yöntemi (QUEST) 22 kullanmaktayız . Biz potansiyel katkıda bulunan faktörler olarak 22 ayrı metabolitlerin bir temel kullanır. Temelinde spektrumları simüle ve bireysel metabolitleri çözümleri spektrumları kullanılarak kontrol edilir. Tek bir yelpazenin bir eğri uygun sonuç bir örnek Şekil 2&#39;de gösterilmiştir. </li></ol> 6. Temsilcisi Sonuçlar DTI ve 1HMRS örnekler Şekil 1 ve 2&#39;de gösterilmiştir. 1H-MRS 24-26 ve DTI 27 sonuç Ek örnekler önceki yayınlarda görülebilir. Preinjection T 2 örnekleri * sarı etiketli hücrelerinin yerini bir kaplama ile ağırlıklı MRG Şekil 3&#39;te gösterilmiştir. Fare monositler kuyruk damar içine enjekte kökenli makrofajlar etiketli vardı. Beş gün sonra, T 2 ağırlıklı MRG satın alındı ​​ve yukarıda açıklandığı gibi, işlenmiş. Fare tespit fare monositler kökenli makrofajlar bir çizgi olarak görülür beyin, HIV ile enfekte insan makrofaj enjeksiyonu tarafından hazırlanmıştır. Önceki yayınlar 10,12 histoloji ile işaretli hücrelerin ve coregistration iki algılama daha fazla örnekler görülebilir . <img src="/files/ftp_upload/2459/2459fig1.jpg" alt="Şekil 1" /> Şekil 1 DTI ölçümlerini analiz bölgelerde tasviri. <img src="/files/ftp_upload/2459/2459fig2.jpg" alt="Şekil 2" /> Şekil 2. JMRUI sinyal işleme paketi QUEST kullanarak Spektroskopik uydurma. <img src="/files/ftp_upload/2459/2459fig3.jpg" alt="Şekil 3" /> Şekil 3 fokal ensefalit ile periferik kan beyin bölgeye göç SPIO işaretli hücrelerin tespiti. T 2 Hücre pozisyonlar (sarı) kaplama temsilcisi dilim * metinde ayrıntılı olarak ağırlıklı MRG satın alma.

<ol>
	<li>Nowacek, A., Gendelman, H. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=NanoART+neuroAIDS+and+CNS+drug+delivery.">NanoART neuroAIDS and CNS drug delivery.</a> Nanomedicine (Lond). 4, 557-574 (2009).</li><li>Nowacek, A., Kosloski, L. M., Gendelman, H. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neurodegenerative+disorders+and+nanoformulated+drug+development.">Neurodegenerative disorders and nanoformulated drug development.</a> Nanomedicine (Lond). 4, 541-555 (2009).</li><li>Nowacek, A. S., Miller, R. L., McMillan, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=NanoART+synthesis,+characterization,+uptake,+release+and+toxicology+for+human+monocyte-macrophage+drug+delivery.">NanoART synthesis, characterization, uptake, release and toxicology for human monocyte-macrophage drug delivery.</a> Nanomedicine (Lond). 4, 903-917 (2009).</li><li>Herbein, G., Varin, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+macrophage+in+HIV-1+infection:+from+activation+to+deactivation.">The macrophage in HIV-1 infection: from activation to deactivation.</a> Retrovirology. 7, 33-33 (2010).</li><li>Qian, B. Z., Pollard, 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=Macrophage+diversity+enhances+tumor+progression+and+metastasis.">Macrophage diversity enhances tumor progression and metastasis.</a> Cell. 141, 39-51 (2010).</li><li>Nathan, C., Ding, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nonresolving+inflammation.">Nonresolving inflammation.</a> Cell. 140, 871-882 (2010).</li><li>McNeill, E., Channon, K. M., Greaves, D. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Inflammatory+cell+recruitment+in+cardiovascular+disease:+murine+models+and+potential+clinical+applications.">Inflammatory cell recruitment in cardiovascular disease: murine models and potential clinical applications.</a> Clin Sci (Lond). 118, 641-655 (2010).</li><li>Bondeson, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Activated+synovial+macrophages+as+targets+for+osteoarthritis+drug+therapy.">Activated synovial macrophages as targets for osteoarthritis drug therapy.</a> Curr Drug Targets. 11, 576-585 (2010).</li><li>Benoit, L. A., Holtzman, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=New+immune+pathways+from+chronic+post-viral+lung+disease.">New immune pathways from chronic post-viral lung disease.</a> Ann N Y Acad Sci. 1183, 195-210 (2010).</li><li>Beduneau, A., Ma, Z., Grotepas, C. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Facilitated+monocyte-macrophage+uptake+and+tissue+distribution+of+superparmagnetic+iron-oxide+nanoparticles.">Facilitated monocyte-macrophage uptake and tissue distribution of superparmagnetic iron-oxide nanoparticles.</a> PLoS One. 4, e4343-e4343 (2009).</li><li>Dou, H., Grotepas, C. B., McMillan, 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=Macrophage+delivery+of+nanoformulated+antiretroviral+drug+to+the+brain+in+a+murine+model+of+neuroAIDS.">Macrophage delivery of nanoformulated antiretroviral drug to the brain in a murine model of neuroAIDS.</a> J Immunol. 183, 661-669 (2009).</li><li>Liu, Y., Uberti, M. G., Dou, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ingress+of+blood-borne+macrophages+across+the+blood-brain+barrier+in+murine+HIV-1+encephalitis.">Ingress of blood-borne macrophages across the blood-brain barrier in murine HIV-1 encephalitis.</a> J Neuroimmunol. 200, 41-52 (2008).</li><li>Hetherington, H. P., Chu, W. J., Gonen, O., Pan, 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=Robust+fully+automated+shimming+of+the+human+brain+for+high-field+1H+spectroscopic+imaging.">Robust fully automated shimming of the human brain for high-field 1H spectroscopic imaging.</a> Magn Reson Med. 56, 26-33 (2006).</li><li>Hasan, K. M., Parker, D. L., Alexander, A. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparison+of+gradient+encoding+schemes+for+diffusion-tensor+MRI.">Comparison of gradient encoding schemes for diffusion-tensor MRI.</a> J Magn Reson Imaging. 13, 769-780 (2001).</li><li>Hasan, K. M., Basser, P. J., Parker, D. L., Alexander, A. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Analytical+computation+of+the+eigenvalues+and+eigenvectors+in+DT-MRI.">Analytical computation of the eigenvalues and eigenvectors in DT-MRI.</a> J Magn Reson. 152, 41-47 (2001).</li><li>Neeman, M., Freyer, J. P., Sillerud, L. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+simple+method+for+obtaining+cross-term-free+images+for+diffusion+anisotropy+studies+in+NMR+microimaging.">A simple method for obtaining cross-term-free images for diffusion anisotropy studies in NMR microimaging.</a> Magn Reson Med. 21, 138-143 (1991).</li><li>Uberti, M. G., Boska, M. D., Liu, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+semi-automatic+image+segmentation+method+for+extraction+of+brain+volume+from+in+vivo+mouse+head+magnetic+resonance+imaging+using+Constraint+Level+Sets.">A semi-automatic image segmentation method for extraction of brain volume from in vivo mouse head magnetic resonance imaging using Constraint Level Sets.</a> J of Neurosci Methods. 179, 338-344 (2009).</li><li>Liu, Y., Uberti, M. G., Dou, H., Mosley, R. L., Gendelman, H. E., Boska, 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=An+Image+Warping+Technique+for+Rodent+Brain+MRI-Histology+Registration+Based+On+Thin-Plate+Splines+with+Landmark+Optimization.">An Image Warping Technique for Rodent Brain MRI-Histology Registration Based On Thin-Plate Splines with Landmark Optimization.</a> Proc Soc Photo Opt Instrum Eng. 7259, 72592-K-72597-K (2009).</li><li>Uberti, M. G., Liu, Y., Dou, H., Mosley, R. L., Gendelman, H. E., Boska, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Registration+of+in+vivo+MR+to+histology+of+rodent+brains+using+blockface+imaging.">Registration of in vivo MR to histology of rodent brains using blockface imaging.</a> Proc Soc Photo Opt Instrum Eng. 7262, 726213-726213 (2009).</li><li>Basser, P. J., Mattiello, J., LeBihan, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Estimation+of+the+effective+self-diffusion+tensor+from+the+NMR+spin+echo.">Estimation of the effective self-diffusion tensor from the NMR spin echo.</a> J Magn Reson B. 103, 247-254 (1994).</li><li>Hasan, K. M., Narayana, P. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Retrospective+measurement+of+the+diffusion+tensor+eigenvalues+from+diffusion+anisotropy+and+mean+diffusivity+in+DTI.">Retrospective measurement of the diffusion tensor eigenvalues from diffusion anisotropy and mean diffusivity in DTI.</a> Magn Reson Med. 56, 130-137 (2006).</li><li>Ratiney, H., Sdika, M., Coenradie, Y., Cavassila, S., Ormondt, D. v. a. n., Graveron-Demilly, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Time-domain+semi-parametric+estimation+based+on+a+metabolite+basis+set.">Time-domain semi-parametric estimation based on a metabolite basis set.</a> NMR Biomed. 18, 1-13 (2005).</li><li>Naressi, A., Couturier, C., Castang, I., Beer, R. d. e., Graveron-Demilly, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Java-based+graphical+user+interface+for+MRUI,+a+software+package+for+quantitation+of+in+vivo/medical+magnetic+resonance+spectroscopy+signals.">Java-based graphical user interface for MRUI, a software package for quantitation of in vivo/medical magnetic resonance spectroscopy signals.</a> Comput Biol Med. 31, 269-286 (2001).</li><li>Boska, L. e. w. i. s., Destache, T. B., J, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantitative+1H+magnetic+resonance+spectroscopic+imaging+determines+therapeutic+immunization+efficacy+in+an+animal+model+of+Parkinson's+disease.">Quantitative 1H magnetic resonance spectroscopic imaging determines therapeutic immunization efficacy in an animal model of Parkinson's disease.</a> J Neurosci. 25, 1691-1700 (2005).</li><li>Mosley, R. L., Benner, E. J., Kadiu, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neuroinflammation,+Oxidative+Stress+and+the+Pathogenesis+of+Parkinson's+Disease.">Neuroinflammation, Oxidative Stress and the Pathogenesis of Parkinson's Disease.</a> Clin Neurosci Res. 6, 261-281 (2006).</li><li>Nelson, J. A., Dou, H., Ellison, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Coregistration+of+quantitative+proton+magnetic+resonance+spectroscopic+imaging+with+neuropathological+and+neurophysiological+analyses+defines+the+extent+of+neuronal+impairments+in+murine+human+immunodeficiency+virus+type-1+encephalitis.">Coregistration of quantitative proton magnetic resonance spectroscopic imaging with neuropathological and neurophysiological analyses defines the extent of neuronal impairments in murine human immunodeficiency virus type-1 encephalitis.</a> J Neurosci Res. 80, 562-575 (2005).</li><li>Boska, H. a. s. a. n., Kibuule, K. M., D, . <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantitative+diffusion+tensor+imaging+detects+dopaminergic+neuronal+degeneration+in+a+murine+model+of+Parkinson's+disease.">Quantitative diffusion tensor imaging detects dopaminergic neuronal degeneration in a murine model of Parkinson's disease.</a> Neurobiol Dis. 26, 590-596 (2007).</li><li>Liu, W., Frank, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Detection+and+quantification+of+magnetically+labeled+cells+by+cellular+MRI.">Detection and quantification of magnetically labeled cells by cellular MRI.</a> Eur J Radiol. 70, 258-264 (2009).</li><li>Balchandani, P., Yamada, M., Pauly, J., Yang, P., Spielman, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Self-refocused+spatial-spectral+pulse+for+positive+contrast+imaging+of+cells+labeled+with+SPIO+nanoparticles.">Self-refocused spatial-spectral pulse for positive contrast imaging of cells labeled with SPIO nanoparticles.</a> Magn Reson Med. 62, 183-192 (2009).</li><li>Stuber, M., Gilson, W. D., Schar, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Positive+contrast+visualization+of+iron+oxide-labeled+stem+cells+using+inversion-recovery+with+ON-resonant+water+suppression+(IRON).">Positive contrast visualization of iron oxide-labeled stem cells using inversion-recovery with ON-resonant water suppression (IRON).</a> Magn Reson Med. 58, 1072-1077 (2007).</li><li>Suzuki, Y., Cunningham, C. H., Noguchi, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vivo+serial+evaluation+of+superparamagnetic+iron-oxide+labeled+stem+cells+by+off-resonance+positive+contrast.">In vivo serial evaluation of superparamagnetic iron-oxide labeled stem cells by off-resonance positive contrast.</a> Magn Reson Med. 60, 1269-1275 (2008).</li><li>Kim, Y. B., Bae, K. H., Yoo, S. S., Park, T. G., H, P. a. r. k. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Positive+contrast+visualization+for+cellular+magnetic+resonance+imaging+using+susceptibility-weighted+echo-time+encoding.">Positive contrast visualization for cellular magnetic resonance imaging using susceptibility-weighted echo-time encoding.</a> Magn Reson Imaging. 27, 601-610 (2009).</li><li>Zhou, R., Idiyatullin, D., Moeller, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=SWIFT+detection+of+SPIO-labeled+stem+cells+grafted+in+the+myocardium.">SWIFT detection of SPIO-labeled stem cells grafted in the myocardium.</a> Magn Reson Med. 63, 1154-1161 .</li></ol>

In vivo görüntüleme sonuçları histoloji doğru kaydı, sinirsel hastalığın tespiti ve evreleme için görüntüleme biyobelirteçleri gelişiminde kritik bir adımdır . Bazı görüntüleme ölçümlerini beyaz cevher hastalığı ve kanser varlığını tespit etmek için kullanılan doku manyetik rahatlama özellikleri değişiklikler de dahil olmak üzere, brüt morfolojik değişiklikler ile ilişkili olması muhtemeldir. Gibi DTI gibi daha ince yöntemler, hastalığın neden olduğu histolojik değişiklikler hastalığın daha sonraki aşamalarına kadar görünmez olarak algılanabilir olmayabilir erken hücresel değişiklikleri tespit etmek olasıdır. Yine de diğer belirteçler, spektroskopik işaretleyicileri gibi ince hücresel değişiklikler bile önce erken ve geri dönüşümlü değişiklikler, göstergeleri olabilir. Biodistribution çeşitli yöntemler kullanılarak non-invaziv tespit edilebilir. Primer non-invaziv yöntemler pozitron emisyon tomografisi (PET), tek foton emisyonlu bilgisayarlı tomografi (SPECT), optik görüntüleme ve MR. Nükleer Tıp (PET ve SPECT) görüntüleme dayalı, yıllar boyunca birçok biodistribution için kullanılan, ancak bu yöntemler özellikle PET tracer bileşikler veya nanomalzemeleri, etiketlenmesi için kullanılan radyo-yarı ömrü ile sınırlı. Optik görüntüleme küçük kemirgenler için kullanılan olabilir ama ışık emilimi ve ışık saçılması nedeniyle yüzey tümörleri gibi kolayca erişilebilen bölgeler için hariç beşeri tercüme edilemez. Buna ek olarak, bu aynı nedenlerle optik sinyalleri ölçmek zordur. MRG, haftalık bir süre içinde vücut takip edilebilir gibi SPIO kalıcı etiketleri kullanır. Bu, etiket farklı hücreler veya vücut tarafından emilir., Çok dikkatli kullanılmalıdır gerekir. MRG&#39;de SPIO Tespit özgüllük çeşitli yöntemler ile temin edilebilir. Olumlu ve olumsuz sinyaller veren algılama yöntemleri, dokuda SPIO varlığını tespit etmek için MRI özgüllüğü iyileştirilmesi için kullanılır. Bu çalışmada kullanılan çıkarma yöntemi de 28 olarak, başkaları tarafından kullanıldı. Diğer yaklaşımlar rezonans algılama 29-31, faz SPIO boşlukları 32 ve T1 ağırlık SPIO 33 bölgede olumlu bir sinyal yoğunluğu üretmek için kullanır sıfır eko zamanlı görüntü yanında belirli bir model üreten hassas görüntüleme içerir. Etiket kantitatif iyileştirilmesi için bu yöntemlerin ilerlemesi, duyarlılık ve özgüllük aktif bir araştırma alanı bugün.

<!DOCTYPE html PUBLIC "-//W3C//DTD XHTML 1.0 Transitional//EN" "http://www.w3.org/TR/xhtml1/DTD/xhtml1-transitional.dtd">
<html xmlns="http://www.w3.org/1999/xhtml" xml:lang="en" lang="en">	
		
		<div>
		<table border="1">
		<thead>
		<tr>
		<th>Material Name</th>
		<th>Type</th>
		<th>Company</th>
		<th>Catalogue Number</th>
		<th>Comment</th>
		</tr>
		</thead>
		<tbody>
		
<tr>
<td>Isoflurane</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Medical Oxygen</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Isoflurane vaporizer</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Rodent gas anesthesia mask</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>MRI compatible Stereotactic head holder</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Syringe</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Polyethylene catheter tubing</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Non-magnetic needle</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Eye lubricant</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Gauze</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Tape</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Perfusion media</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>OCT compound for embedding tissue</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>MRI system</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Digital Camera</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Tissue Sectioning Cryostat</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>		</tbody>
		</table>
		</div>

registered bioimaging of nanomaterials for diagnostic and therapeutic monitoring

Nanomedications retiküloendotelyal sistem (RES, dalak, karaciğer, lenf düğümleri) kan yoluyla bulaşan monosit-makrofaj tarafından yapılacak ve organları sonuna kadar. İkincisi akciğer, RES ve beyin içerir ve insan immün yetmezlik virüsü tipi (HIV-1) enfeksiyonu sırasında ameliyat. Dokulara Makrofaj giriş alanlarında aktif HIV-1 çoğaltma ve inflamasyon sitelere dikkat çekicidir. Nanocarriers süperparamanyetik, demir-oksit ve / veya yüzey ile kaplanmış ilaç yüklü parçacıklar olarak makrofajların potansiyeli değerlendirmek amacıyla parenteral HIV-1 encephalitic farelere enjekte edildi. Bu parçacık ve ilaç biodistribution kantitatif olarak değerlendirmek için yapıldı. Manyetik rezonans görüntüleme (MRG) test sonuçları, histolojik coregistration ve geliştirilmiş görüntü işleme tarafından doğrulandığı. Uç organ hastalığı gibi değişmiş beyin histoloji tiplemesindeki MRG ile değerlendirildi. Fokal ensefalit alana nanoformulations sağlam göç gösteri makrofaj migrasyon izlemek için gelişmiş bio-görüntüleme teknikleri kullanmak için &quot;konsept kanıtı&quot; sağlar. Önemlisi, beyin histopatolojik sapmaları mümkün hastalığı hücre dağılımı çalışmaları MRI genel yarar parametreleri bio ile ilişkilidir. Biz varsaymak translasyonel potansiyeline sahip insanlar için hastalık yükü ve tedavi edici etkinliği gibi yöntemleri kullanarak gerçek zamanlı bir dizin sağlayabilir.

Watch this Scientific Journal Video about Registered Bioimaging of Nanomaterials for Diagnostic and Therapeutic Monitoring at JoVE.com

Registered Bioimaging of Nanomaterials for Diagnostic and Therapeutic Monitoring

Nanoparçacıkların hücre biodistribution değerlendirmek için kullanılan bio-görüntüleme yöntemleri, nanoformulated bileşikler tedavi ve teşhis izleme için geçerlidir. Burada açıklanan yöntemler, histolojik coregistration tarafından değerlendirilir, hassas ve özeldir. Metodolojileri kemirgen insan uygulamaları bir translasyonel yol sağlar.

Teşhis ve Tedavi İzleme Nanomalzemelerin Kayıtlı bio

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

registered-bioimaging-nanomaterials-for-diagnostic-therapeutic

Research

JoVE Journal

Bioengineering

10.3K Görüntüleme.  University of Nebraska Medical Center. Nanoparçacıkların hücre biodistribution değerlendirmek için kullanılan bio-görüntüleme yöntemleri, nanoformulated bileşikler tedavi ve teşhis izleme için geçerlidir. Burada açıklanan yöntemler, histolojik coregistration tarafından değerlendirilir, hassas ve özeldir. Metodolojileri kemirgen insan uygulamaları bir translasyonel yol sağlar.

Video: Registered Bioimaging of Nanomaterials for Diagnostic and Therapeutic Monitoring

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

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

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

Biyomarker Discovery için Mezogözenekli Silika İnce Filmler üzerine düşük molekül ağırlıklı Protein Zenginleştirme

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

Biyomühendislik

Hollow Microneedle-based Sensor for Multiplexed Transdermal Electrochemical Sensing

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

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

Multiplexed Transdermal Elektrokimyasal Algılama Hollow microneedle tabanlı Sensör

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

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

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

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

Kütle Sitometri: Bir CyTOF Kütle Sitometre Daily Tuning ve Koşu Hücre Örnekleri için protokol

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

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

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

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

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

Plasenta karşısında Ksenobiyotik ve Nanomalzemelerin Ulaştırma Hızı belirlenmesi kullanarak<em&gt; Ex vivo</em&gt; İnsan Plasental Perfüzyon Modeli

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

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

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

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

Sıvı Enjeksiyon için 3D Baskılı Kalıpları Kullanma Tıbbi Cihazlar hızlı ve düşük maliyetli Prototip

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

Multicolor Fluorescence Detection for Droplet Microfluidics Using Optical Fibers

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

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

Damlacık Mikroakiskan için renkli Floresan Algılama Optik Elyaf kullanma

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

Synthesis of Cationized Magnetoferritin for Ultra-fast Magnetization of Cells

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

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

Hücrelerin ultra hızlı Mıknatıslanma için katyonize Magnetoferritin sentezi

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

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

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

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

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

Bir E. coli -bulaşıcı Bacteriophages sentezi ifade sistem boş hücre tabanlı

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

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

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

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

Tek hücreli genom sıralama için bir üretilen iş Ultrahigh mikrosıvısal Platform

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

Human Neural Organoids for Studying Brain Cancer and Neurodegenerative Diseases

The lack of relevant in vitro neural models is an important obstacle on medical progress for neuropathologies. Establishment of relevant cellular models is crucial both to better understand the pathological mechanisms of these diseases and identify new therapeutic targets and strategies. To be pertinent, an in vitro model must reproduce the pathological features of a human disease. However, in the context of neurodegenerative disease, a relevant in vitro model should provide neural cell replacement as a valuable therapeutic opportunity. 
Such a model would not only allow screening of therapeutic molecules but also can be used to optimize neural protocol differentiation [for example, in the context of transplantation in Parkinson's disease (PD)]. This study describes two in vitro protocols of 1) human glioblastoma development within a human neural organoids (NO) and 2) neuron dopaminergic (DA) differentiation generating a three-dimensional (3D) organoid. For this purpose, a well-standardized protocol was established that allows the production of size-calibrated neurospheres derived from human embryonic stem cell (hESC) differentiation. The first model can be used to reveal molecular and cellular events occurring during in glioblastoma development within the neural organoid, while the DA organoid not only represents a suitable source of DA neurons for cell therapy in Parkinson's disease but also can be used for drug testing.

This study introduces and describes protocols to derive two specific human neural organoids&#160;as a relevant and accurate model for studying 1) human glioblastoma development within human neural organoids exclusively in humans and 2) neuron dopaminergic differentiation generating a three-dimensional organoid.

Beyin kanseri ve nörodejeneratif hastalıkların Incelenmesi için insan nöral Organoidler

The lack of relevant in vitro neural models is an important obstacle on medical progress for neuropathologies. Establishment of relevant cellular models ...