Bu çalışma NIH hibe HL087653 ve HL105314 tarafından kısmen finanse edildi. Bazı yöntemler Tıp Washington Üniversitesi Okulu&#39;nda Robert Mecham laboratuvarında geliştirildi.

1. Ultrason ve basınç sistemi <ol><li> Üretici talimatlarına (VEVO 770, Visualsonics) göre ultrason sistemi başlatın. Saf su ile ve ultrason sistemi bağlanmak - Uygun prob (P7 = modeli 708, yaş&gt; P7 = modeli 707B yaş E18) doldurun. LV apeks enjeksiyon kolu işaret etti, böylece görüntüleme platformu üzerine monte edilmiş bir fare için bir LV uzun eksen görünümü elde etmek için gerekli yaklaşık yöneltme de ayarlanabilir stand probu yerleştirin. </li><li> Basınç sistemi bir sıvı dolu basınç dönüştürücü, köprü amplifikatör, veri toplama sistemi ve veri kayıt yazılımı (LabChart) oluşur. Bağlantıları, üç yollu stopcocks, boru, luer kilitler ve hortum barbuslar oluşur. Bir 20 mL şırınga bir ucunda fışkırtma için% 10 heparinize tuzlu su ile doldurulur. Diğer ucu bir iğne bağlanır ve bir 3 mL şırınga gövdesi enjeksiyon kolu (Şekil 1) iğne boru tutmak için bir mahfaza olarak kullanılmak üzere modifiye edilir. </li><li&gt; bir manometre ile basınç dönüştürücü sistemi kalibre. </li><li> Ultrason sisteminin enjeksiyon kolunda iğne tüp ve kasa takın. Görüntüleme platformu yaklaşık yükseklikte bir halka standında basınç dönüştürücü Kelepçe. Iğne hortuma - fare yaş (P3 = 30G, yaş&gt; P3 = 25G yaş E18) için uygun bir iğne takın. Daha küçük iğneler kolay, göğüs duvarı ile ilerlemek ve daha yavaş bir tepki süresine sahip olan daha zordur tıkanmış olsun. Bu nedenle, LV lümen sığan büyük iğne boyutu her yaş için kullanılır. </li><li> Görüntüleme platform üzerinde ultrason jeli bir tümsek yerleştirin ve dikkatli bir iğne görüntüleme prob (Şekil 2) ile merkezi altında jel içine doğrudan ileri edilebilir, böylece ayarlanabilir stand kullanılarak prob hizaya. İğne yeterince prob altında olmalıdır Delmeyiniz sonda kapağı, ama sonda odak derinliği içinde olması yeterince yakın. Gerekirse bu th kalır, böylece iğne elle bükülerek edilebilironun seyahat boyunca e doğru düzlemi. </li><li> Hizalama bakımı, iğne geri çekin ve görüntüleme platformu üzerinde bir fare yerleştirmek için görüntüleme probu yükseltmek. Ucu girmiş olabilir herhangi bir jel ortadan kaldırmak için iğne yıkayın. </li></ol> 2. Fare hazırlığı <ol><li> Bu protokolde gösterilen tüm yöntemler Kurumsal Hayvan Bakım ve Kullanım Kurulu tarafından onaylanmıştır. % 1.5 izofluran sürekli Solunduğunda - zamanlanmış bir hamile anne (E18) veya neonatal fare (20 P1) uyutmak. Boru erken bir doğan fare (- 15 P1) küçük bir kafa barındırmak için standart bir burun koni içine sokulabilmektedir. </li><li> LV apeks enjeksiyon kolu doğru bakacak şekilde dorsal dekübit pozisyonunda ultrason sistemi görüntüleme platformu için fareyi sabitleyin. Hamileler için, ekli EKG dedektör ile kalp atışlarının izlenmesi ve vücut ısısının geri bildirim kontrolü için rektal termometre eklemek için ultrason jeli tatbik edin. Yenidoğan farelerde çok küçük fveya bu dedektörler, bu nedenle kalp hızı basıncı ölçümleri sırasında izlenir ve vücut sıcaklığı harici bir ısı lambası ile korunur. </li><li> Tüy dökücü krem ​​ile genç fare hamile anne veya göğüs karın saç çıkarın. Yenidoğan farelerde (P1 - 10) herhangi bir epilasyon gerekmez. </li><li> Hamileler için, diseksiyon makas ve kavisli bir forseps kullanarak karın kesip açmak. Gazlı bez, bir uterin boynuz ve yerine ılık tuzlu su çözeltisi ile nemlendirilmiş yansıtmak. Dikkatle ultrason probu ile LV bir parasternal uzun eksenden elde etmek için uygun pozisyona bir embriyo işleyebilirsiniz. Diğer uterin boynuz uygulamadan önce bu taraftaki her embriyolarda basıncını ölçün. Tüm embriyolar ve ılık serum fizyolojik periyodik Ayrıca nemli annenin karın tutun. </li></ol> 3. Basınç ölçme <ol><li> Yer embriyonik veya yenidoğan fare, vakum gazından arındırılmış ultrason jeli ısıtması. D olmamıştır Yenidoğan farelerdeepilasyon kalan ultrason jel kuplaj geliştirmek için uygulanmadan önce bunların göğüs üzerine ovma ultrason jel küçük bir miktar olmalıdır. Görüntüleme probu indirin ve optimal LV parasternal uzun eksen görünümü elde etmek için görüntüleme platformu açısını ayarlayın. İğnenin hizasını kaybolur, çünkü prob açısını ayarlamak etmeyin. </li><li> Ultrason ekranında AG görüntüyü izlerken bu probun altına yakın olana kadar yavaş yavaş iğne ilerlemek. Hizalama vardiya düzeltmek için, gerekirse, iğne ve prob konumunu ayarlayın. Yavaşça salinle iğne yıkayın. Kayıt basınç veri başlatın ve LabChart yazılımı ile basınç dönüştürücü sıfır. Transdüktör sıcaklık ve konum ile sürükleniyor, bu nedenle her bir farenin basınç ölçümünden önce sadece sıfıra önemlidir. </li><li> Yavaş yavaş ultrason görüntüsünü kenarında görülebilir kadar iğne ilerlemek, ama henüz SV. İğne konumunu ayarlamak, gerektiği takdirde, at LV girmekapeks. İğne net bir görüntü sağlamak için prob pozisyonu, gerektiği takdirde, ayarlayın. Basıncı verilerin kayıt ve ultrason görüntüsü iğne konumu izlerken, LV lümen (Şekil 3) içine iğne ilerletin. Basınç dönüştürücü gelen pulsatil kayıtların başlangıç ​​LV lümen (Şekil 4) içindeki konumunu teyit etmektedir. </li><li> Iğne LV lümeninde gibi görünen, ama bir basınç artışı (yaklaşık 5 - 10 uL hacmi) tespit edildiğinde sadece kadar basınç kayıtları, şırınga pistonu hafif bir musluk ile aynı hizada pulsatil değilseniz. Bu doğru bir okuma engelliyor olabilir herhangi bir takunya temizlemek gerekir. Basıncı okumaları hala pulsatil değilseniz, iğne doğru düzlem üzerinde veya altında olabilir ve LV lümenine eklenemez. Yine tuzlu ve avans ile yıkayın, iğne geri çekin. Pulsatil okumalar hala elde değilse, sonraki fare geçmek. Her fare için yeni bir iğne kullanın. </li><li> Başarılı bir basınç değerleri% 75 elde edilebilirembriyonik ve yenidoğan farelerde denedi. Okumalar 5 almalıdır - kalp hızları beklenen önemli ölçüde farklı ise, her 10 dakika ve bir fare için basınç verilerine dahil edilmemelidir (Şekil 5A). Kalp hızı kardiyovasküler önlemler üzerinde önemli bir etkiye sahiptir ve bozulmuş kalp hızı kalp sıkıntının göstergesidir. Embriyonik sıkıntı genellikle 1 oluşur - 1.5 saat rahim ilk dışsallaştırılmasını sonra, yani hızı bütün çöp baskıları ölçmek için önemlidir. </li></ol> 4. Temsilcisi Sonuçlar Tüm sonuçlar gösterilmiştir C57BL6J fareler için bulunmaktadır. Şekil 3&#39;te gösterildiği gibi bir P1 fare LV lümendeki iğnenin bir görüntüsüdür. Iğne göğüs duvarı için gerekli ve küçük LV lümen erişmek, ancak önemli ölçüde basınç sisteminin tepki süresi artar. Basınçta yaklaşık bir adım artış elle sistemi uygulandığında, maksimum basınç% 67 ulaşmak için 0,067 kez se olduğuSadece (basıncı adım uygulamak için gerçek zaman büyük olasılıkla gösterge) boru ile c, bir 30 G iğne ile bir 25 G iğne ve 0,529 sec ile 0,105 san. Maksimum basınç ulaşmada gecikme Şekil 4A ve 4C gösterilen tam iz görülebilir. Tepki süresi 30G iğne ile daha yavaş olmasına rağmen kalp hızı farelerde 5 yaş ile artar, çünkü dalga daha iyi, embriyonik ve erken neonatal aşamada yakalanır. Bu sınırlamaya rağmen, sistolik basınç gerçek LV diyastolik (en az) basıncı sıfır varsayılarak hesaplanır ve sistolik (maksimum) LV basınç iki kez kararlı durumda okumaları (Şekil 4B ve 4D tespit ortalama LV basıncı edilebilir ) 6. Genellikle sol ventrikül sistolik ve ortalama arter basınçları eşit olduğu varsayılır. E18 ve P14 arasında çeşitli yaş için kalp hızları ölçülen ve hesaplanan sol ventrikül basınçları Şekil 5&#39;te gösterilmiştir. <img src="/files/ftp_upload/3756/3756fig1.jpg" /> Şekil 1. Ekli üç yollu stopcocks, erkek (M) ve kadın (F) Luer kilit bağlantıları, hortum barbuslar, tüp, şırınga ve iğne ile basınç dönüştürücü resmi. <img src="/files/ftp_upload/3756/3756fig2.jpg" /> Şekil 2. Resmi görüntüleme probu (A) ile iğne hizalamak için kurulmuştur. Görüntüleme platformu farenin sol ventrikül apeks enjeksiyon kol bakacak şekilde döndürülür. Prob, bir LV uzun ekseni görüntü elde etmek için gerekli olan yaklaşık yönü de ayarlanabilir stand monte edilir. İğne boru gövdesi püskürtme kolu içinde monte edilmiştir. İğne görüntüleme prob (B) göre düzgün bir açısı ve dikey ve yatay konumunu belirlemek için görüntüleme platform üzerinde ultrason jeli bir tümsek içine ilerletilir. <img src="/files/ftp_upload/3756/3756fig3.jpg" /> Şekil 3. Iğne (N) Görüntü göğüs duvarı (CW) ile gelişmiş veP1 fare LV lümenine. Ölçek çubuğu = 0,1 mm. <img src="/files/ftp_upload/3756/3756fig4.jpg" /> Şekil 4. Iğnenin bir E18 (A) ve P14 (C) fare LV girer olarak Örnek pulsatil basınç okuma. Iğne takılı olan sistem tepki süresi nedeniyle kararlı bir duruma ulaşan bir gecikme var. Kararlı durumda okumaların zoom kez B ve asgari E18 LV basınçları sıfıra yakın olduğunu D. Not gösterilir, ancak sıfırdan maksimum basınç tam dalga P14 farelerin yüksek kalp hızına kaydedilemez. Ortalama basınçlar kararlı okumalarından ölçülür ve sol ventrikül sistolik basıncı = 2 x ölçülen basınç anlamına varsayılır. <img src="/files/ftp_upload/3756/3756fig5.jpg" /> Şekil 5. Ölçülen kalp hızı (A) ve (B) E18 için hesaplanan LV sistolik basıncı -. P14 fareler. N P3 P1, 22 için E18, 5 = 7, P14 için P7 için 23 ve 16 <sup&gt; 5-7.

<ol>
	<li>Ji, R. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Onset+of+cardiac+function+during+early+mouse+embryogenesis+coincides+with+entry+of+primitive+erythroblasts+into+the+embryo+proper.">Onset of cardiac function during early mouse embryogenesis coincides with entry of primitive erythroblasts into the embryo proper.</a> Circ. Res. 92 (2), 133-135 (2003).</li><li>Ishiwata, T., Nakazawa, M., Pu, W. T., Tevosian, S. G., Izumo, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Developmental+changes+in+ventricular+diastolic+function+correlate+with+changes+in+ventricular+myoarchitecture+in+normal+mouse+embryos.">Developmental changes in ventricular diastolic function correlate with changes in ventricular myoarchitecture in normal mouse embryos.</a> Circ. Res. 93 (9), 857-865 (2003).</li><li>Huang, Y., Guo, X., Kassab, G. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Axial+nonuniformity+of+geometric+and+mechanical+properties+of+mouse+aorta+is+increased+during+postnatal+growth.">Axial nonuniformity of geometric and mechanical properties of mouse aorta is increased during postnatal growth.</a> Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 290 (2), H657-H664 (2006).</li><li>Ishii, T., Kuwaki, T., Masuda, Y., Fukuda, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Postnatal+development+of+blood+pressure+and+baroreflex+in+mice.">Postnatal development of blood pressure and baroreflex in mice.</a> Auton. Neurosci. 94 (1-2), 34-41 (2001).</li><li>Le, V. P., Knutsen, R. H., Mecham, R. P., Wagenseil, J. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Decreased+aortic+diameter+and+compliance+precedes+blood+pressure+increases+in+postnatal+development+of+elastin-insufficient+mice.">Decreased aortic diameter and compliance precedes blood pressure increases in postnatal development of elastin-insufficient mice.</a> Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. , (2011).</li><li>Wagenseil, J. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reduced+vessel+elasticity+alters+cardiovascular+structure+and+function+in+newborn+mice.">Reduced vessel elasticity alters cardiovascular structure and function in newborn mice.</a> Circ. Res. 104 (10), 1217-1224 (2009).</li><li>Wagenseil, J. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+importance+of+elastin+to+aortic+development+in+mice.">The importance of elastin to aortic development in mice.</a> Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 299 (2), H257-H264 (2010).</li><li>Ramirez, F., Sakai, L. Y., Rifkin, D. B., Dietz, H. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Extracellular+microfibrils+in+development+and+disease.">Extracellular microfibrils in development and disease.</a> Cell. Mol. Life Sci. 64 (18), 2437-2446 (2007).</li><li>Li, D. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Elastin+point+mutations+cause+an+obstructive+vascular+disease,+supravalvular+aortic+stenosis.">Elastin point mutations cause an obstructive vascular disease, supravalvular aortic stenosis.</a> Hum. Mol. Genet. 6 (7), 1021-1028 (1997).</li><li>Roth, D. M., Swaney, J. S., Dalton, N. D., Gilpin, E. A., Ross, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Impact+of+anesthesia+on+cardiac+function+during+echocardiography+in+mice.">Impact of anesthesia on cardiac function during echocardiography in mice.</a> Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 282 (6), H2134-H2140 (2002).</li><li>Phoon, C. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Imaging+tools+for+the+developmental+biologist:+ultrasound+biomicroscopy+of+mouse+embryonic+development.">Imaging tools for the developmental biologist: ultrasound biomicroscopy of mouse embryonic development.</a> Pediatr. Res. 60 (1), 14-21 (2006).</li></ol>

Çıkar çatışması ilan etti.

Burada sunulan protokolü geç embriyonik ve erken Neonatal farelerde LV basıncı ölçmek için bir yöntem sağlar. Bu protokolün ana sınırlama basınç sisteminin zamansal çözünürlük. Bu dönüştürücü iğne ile LV gelen seyahat ve sadece basınç değerleri kaydedilebilir ortalama olarak basınç sinyali sönümlü edilir. Sönümleme mümkün olan en geniş iğne kullanılarak minimize edilebilir, ancak iğne farklı yaşlı farelerde için LV lümen içinde sığması gerekir. Diastolik basınç sıfı...

<table border="1"><tbody><tr><td> Reaktif / ekipman Adı </td><td> Şirket </td><td> Katalog numarası </td><td> Yorumlar </td></tr><tr><td> Yüksek çözünürlüklü ultrason sistemi </td><td> Visualsonics </td><td> VEVO 770 </td><td> Veya diğer uygun ultrason sistemi </td></tr><tr><td> Yüksek frekanslı ultrason probları </td><td> Visualsonics </td><td> 708 ve 707B </td><td></td></tr><tr><td> Görüntüleme platformu ve enjeksiyon kol </td><td> Visualsonics </td><td> Görüntüleme Station 2 </td><td> EKG ve platform sıcaklık geri besleme kontrolü ile </td></tr><tr><td> Basınç detektörler </td><td> AD Aletleri </td><td> MLT 844 </td><td></td></tr><tr><td> Köprü amplifikatör </td><td> AD Aletleri </td><td> ML221 </td><td></td></tr><tr><td> Veri toplama sistemi </td&gt; <td> AD Aletleri </td><td> ML866 </td><td></td></tr><tr><td> Veri kayıt yazılımı </td><td> AD Aletleri </td><td> LabChart </td><td></td></tr><tr><td> Halka stand ve kelepçe </td><td> Çeşitli tedarikçiler </td><td></td><td> Ölçümleri sırasında basınç dönüştürücü tutun </td></tr><tr><td> Luer bağlantıları ile 3-yollu stopcocks, erkek kilit </td><td> Cole Parmer </td><td> 30600-02 </td><td></td></tr><tr><td> 1/16 &quot;ID Tygon Boru </td><td> Cole Parmer </td><td> 06408 </td><td></td></tr><tr><td> Erkek ve kadın luers w / 1/16 &quot;hortum barb </td><td> Cole Parmer </td><td> 45510-50 45510-00 </td><td></td></tr><tr><td> Her sonunda erkek ve dişi luer ile 24 &quot;boru </td><td> Cole Parmer </td><td> 30600-60 </td><td></td></tr><tr><td> 3 ve 10 mL şırınga </td><td> BD Biosciences </td><td></td><td></td></tr><tr><td> 30 ve 25G iğneler </td><td> BD Biosciences </td><td></td><td> Uzunluğu 1.5 inç </td></tr><tr><td> Big Ben manometre </td><td> Riester </td><td> 1456-100 </td><td></td></tr><tr><td> Tuzlu </td><td> Çeşitli tedarikçiler </td><td></td><td></td></tr><tr><td> Heparin </td><td> Çeşitli tedarikçiler </td><td></td><td></td></tr><tr><td> Ultrason jeli </td><td> Parker </td><td> Aquasonic 100 </td><td></td></tr><tr><td> Tüy dökücü losyon </td><td> Nair </td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

measuring left ventricular pressure in late embryonic and neonatal mice

Kan basıncı omurgalı hayvanlarda embriyonik ve postnatal gelişim sırasında önemli ölçüde artırır. Fare, kan akışı embriyonik gün (E) 8,5 1 etrafında birinci bulgulanabilir. Sistolik sol ventrikül (LV) basınç E9.5 az 2 mmHg ve E14.5 2 11 mmHg. Kaburga ve deri tam gelişmiş değil çünkü bu orta embriyonik aşamalarında, LV invaziv basınç ölçümleri için göğüs duvarına doğru olduğu açıkça görülebilir. E14.5 ve doğum (yaklaşık E21) arasındaki görüntüleme yöntemleri LV görüntülemek için kullanılmalıdır. 35 3 - postnatal gün (P) 2 ila 70 mmHg - Doğumdan sonra, 30 arteriyel basınç artar anlamına gelir. P20 ötesinde, kan basıncı solid-state kateterler (yani Millar veya Scisense) ile ölçülebilir. Özel sıvı dolu basınç dönüştürücüler 3 veya cam mikropipetler att bağlı plastik kateterler çekti ile P20 önce, bu kateterler fare arterler ve kan basıncı geliştirmek için çok büyük ölçülmelidirservo boş basınç dönüştürücüler 4 ağrıyordu. Bizim son çalışma kan basıncı en büyük artış 5-7 farelerde erken postnatal döneme geç embriyonik sırasında oluşur göstermiştir. Kan basıncında Bu büyük artış gelişmekte olan arterlerde düz kas hücresi (SMC) fenotipi etkileyen ve önemli mechanotransduction olayları tetikleyebilir. Gelişmekte olan arterlerin mekanik özellikleri dışı matriks proteinleri (örneğin Marfan Sendromu 8 ve Supravalvüler Aort darlığı 9) kusurlar olarak bağdaştırılır insan hastalığı, bu dönemde kan basıncında hızlı değişiklikler mechanotransduction değişiklikler yoluyla hastalık fenotipi ve şiddetine katkıda bulunabilir sinyalleri. Bu nedenle, insan hastalık fare modellerinde geç embriyonik ve yenidoğan döneminde kan basıncı değişiklikleri ölçmek için edebilmek önemlidir. Biz geç ölçüm LV basınç için bir yöntem tarifembriyonik (E18) ve postnatal (P1 - 20) fareler. Bir sıvı dolu bir basınç transdüktörüne bağlı bir iğne ultrason eşliğinde LV sokulur. Bakım özellikle embriyonik fareler için, deneysel protokol sırasında normal kalp fonksiyonları korumak için alınır. Temsilcisi veriler sunulmuş ve protokol sınırlamaları tartışılmıştır.

Watch this Scientific Journal Video about Measuring Left Ventricular Pressure in Late Embryonic and Neonatal Mice at JoVE.com

Measuring Left Ventricular Pressure in Late Embryonic and Neonatal Mice

Embriyonik ve yenidoğan farelerde Ölçme sol ventrikül basıncı (LV) tarif edilir. Basınç ultrason eşliğinde LV içine bir sıvı dolu transdüktörüne bağlı bir iğne sokarak ölçülür. Bakım deneysel protokol sırasında normal kalp fonksiyonları korumak için alınması gerekir.

Geç Embriyonik ve Yenidoğan Farelerde Ölçüm Sol Ventrikül Basınç

Blood pressure increases significantly during embryonic and postnatal development in vertebrate animals. In the mouse, blood flow is first detectable ...

measuring-left-ventricular-pressure-late-embryonic-neonatal

Research

JoVE Journal

Bioengineering

13.8K Görüntüleme.  Saint Louis University. Embriyonik ve yenidoğan farelerde Ölçme sol ventrikül basıncı (LV) tarif edilir. Basınç ultrason eşliğinde LV içine bir sıvı dolu transdüktörüne bağlı bir iğne sokarak ölçülür. Bakım deneysel protokol sırasında normal kalp fonksiyonları korumak için alınması gerekir.

Video: Measuring Left Ventricular Pressure in Late Embryonic and Neonatal Mice

Measuring and Modeling Contractile Drying in Human Stratum Corneum

Stratum corneum (SC) is the most superficial skin layer. Its contact with the external environment means that this tissue layer is subjected to both cleansing agents and daily variations in ambient moisture; both of which can alter the water content of the tissue. Reductions in water content from severe barrier dysfunction or low humidity environments can alter SC stiffness and cause a build-up of drying stresses. In extreme conditions, these factors can cause mechanical rupture of the tissue. We have established a high throughput method of quantifying dynamic changes in the mechanical properties of SC upon drying. This technique can be employed to quantify changes in the drying behavior and mechanical properties of SC with cosmetic cleanser and moisturizer treatments. This is achieved by measuring dynamic variations in spatially resolved in-plane drying displacements of circular tissue samples adhered to an elastomer substrate. In-plane radial displacements acquired during drying are azimuthally averaged and fitted with a profile based on a linear elastic contractility model. Dynamic changes in drying stress and SC elastic modulus can then be extracted from the fitted model profiles.

This article describes a method of quantifying the dynamic drying behavior and mechanical properties of stratum corneum by measuring spatially resolved in-plane drying displacements of circular tissue samples adhered to an elastomer substrate. This technique can be used to measure how different chemical treatments alter drying and tissue mechanical properties.

Ölçme ve Modelleme Kontraktil Kurutma İnsan stratum korneumdaki

Stratum corneum (SC) is the most superficial skin layer. Its contact with the external environment means that this tissue layer is subjected to both ...

Biyomühendislik

Ammonia Synthesis at Low Pressure

Ammonia can be synthesized at low pressure by the use of an ammonia selective absorbent. The process can be driven with wind energy, available locally in areas requiring ammonia for synthetic fertilizer. Such wind energy is often called &#34;stranded,&#34; because it is only available far from population centers where it can be directly used.
In the proposed low pressure process, nitrogen is made from air using pressure swing absorption, and hydrogen is produced by electrolysis of water. While these gases can react at approximately 400 &#176;C in the presence of a promoted conventional catalyst, the conversion is often limited by the reverse reaction, which makes this reaction only feasible at high pressures. This limitation can be removed by absorption on an ammine-like calcium or magnesium chloride. Such alkaline metal halides can effectively remove ammonia, thus suppressing the equilibrium constraints of the reaction. In the proposed absorption-enhanced ammonia synthesis process, the rate of reaction may then be controlled not by the chemical kinetics nor the absorption rates, but by the rate of the recycle of unreacted gases. The results compare favorably with ammonia made from a conventional small scale Haber-Bosch process.

Ammonia can be synthesized at low pressure by using a conventional catalyst and an ammonia selective absorbent.

Düşük basınçta amonyak sentezi

Ammonia can be synthesized at low pressure by the use of an ammonia selective absorbent. The process can be driven with wind energy, available locally in ...

Anatomically Realistic Neonatal Heart Model for Use in Neonatal Patient Simulators

Neonatal patient simulators (NPS) are artificial patient surrogates used in the context of medical simulation training. Neonatologists and nursing staff practice clinical interventions such as chest compressions to ensure patient survival in the case of bradycardia or cardiac arrest. The simulators used currently are of low physical fidelity and therefore cannot provide qualitative insight into the procedure of chest compressions. The embedding of an anatomically realistic heart model in future simulators enables the detection of cardiac output generated during chest compressions; this can provide clinicians with an output parameter, which can deepen the understanding of the effect of the compressions in relation to the amount of blood flow generated. Before this monitoring can be achieved, an anatomically realistic heart model must be created containing: two atria, two ventricles, four heart valves, pulmonary veins and arteries, and systemic veins and arteries. This protocol describes the procedure for creating such a functional artificial neonatal heart model by utilizing a combination of magnetic resonance imaging (MRI), 3D printing, and casting in the form of cold injection molding. Using this method with flexible 3D printed inner molds in the injection molding process, an anatomically realistic heart model can be obtained.

This protocol describes a procedure for creating functional artificial neonatal heart models by utilizing a combination of magnetic resonance imaging, 3D printing, and injection molding. The purpose of these models is for integration into the next generation of neonatal patient simulators and as a tool for physiological and anatomical studies.

Anatomik olarak gerçekçi yenidoğan kalp modeli kullanılmak üzere yenidoğan hasta simülatörleri

Neonatal patient simulators (NPS) are artificial patient surrogates used in the context of medical simulation training. Neonatologists and nursing staff ...

Mouse Model of Pressure Ulcers After Spinal Cord Injury

Pressure ulcers (PUs) are common debilitating complications of traumatic spinal cord injury (SCI) and tend to occur in soft tissues around bony prominences. There is, however, little known about the impact of SCI on skin wound healing in the context of animal models in controlled experimental settings. In this study, a simple, non-invasive, reproducible and clinically relevant mouse model of PUs in the context of complete SCI is presented. Adult male mice (Balb/c, 10 weeks old) were shaved and depilated. Post-depilation (24 h), mice were subjected to laminectomy followed by complete spinal cord transection (T9-T10 vertebrae). Immediately after, a skin fold on the back of the mice was lifted and sandwiched between two magnetic discs held in place for next 12 h, thus creating an ischemic area that developed into a PU over the following days. The wounded areas demonstrated tissue edema and epidermal disappearance by day 3 post-magnet application. PUs spontaneously developed and healed. Healing was, however, slower in the SCI mice compared to control non-SCI mice when the wound was created below the level of SCI. Conversely, no difference in healing was seen between SCI and control non-SCI mice when the wound was created above the level of SCI. This model is a potentially useful tool to study the dynamics of skin PU development and healing after SCI, as well as to test therapeutic approaches that may help heal such wounds.

Here, we describe a simple method to induce clinically relevant skin pressure ulcers (PUs) in a mouse model of spinal cord injury (SCI). This model can be used in pre-clinical studies to screen for different therapeutics for healing PUs in SCI patients.

Medulla Spinalis Yaralanmalarında sonra yatak yarası fare modeli

Pressure ulcers (PUs) are common debilitating complications of traumatic spinal cord injury (SCI) and tend to occur in soft tissues around bony ...

Measuring Global Cellular Matrix Metalloproteinase and Metabolic Activity in 3D Hydrogels

Three-dimensional (3D) cell culture systems often more closely recapitulate in vivo cellular responses and functions than traditional two-dimensional (2D) culture systems. However, measurement of cell function in 3D culture is often more challenging. Many biological assays require retrieval of cellular material which can be difficult in 3D cultures. One way to address this challenge is to develop new materials that enable measurement of cell function within the material. Here, a method is presented for measurement of cellular matrix metalloproteinase (MMP) activity in 3D hydrogels in a 96-well format. In this system, a poly(ethylene glycol) (PEG) hydrogel is functionalized with a fluorogenic MMP cleavable sensor. Cellular MMP activity is proportional to fluorescence intensity and can be measured with a standard microplate reader. Miniaturization of this assay to a 96-well format reduced the time required for experimental set up by 50% and reagent usage by 80% per condition as compared to the previous 24-well version of the assay. This assay is also compatible with other measurements of cellular function. For example, a metabolic activity assay is demonstrated here, which can be conducted simultaneously with MMP activity measurements within the same hydrogel. The assay is demonstrated with human melanoma cells encapsulated across a range of cell seeding densities to determine the appropriate encapsulation density for the working range of the assay. After 24 h of cell encapsulation, MMP and metabolic activity readouts were proportional to cell seeding density. While the assay is demonstrated here with one fluorogenic degradable substrate, the assay and methodology could be adapted for a wide variety of hydrogel systems and other fluorescent sensors. Such an assay provides a practical, efficient and easily accessible 3D culturing platform for a wide variety of applications.

Here, a protocol is presented for encapsulating and culturing cells in poly(ethylene glycol) (PEG) hydrogels functionalized with a fluorogenic matrix metalloproteinase (MMP)-degradable peptide. Cellular MMP and metabolic activity are measured directly from the hydrogel cultures using a standard microplate reader.

Küresel hücresel matriks metalloproteinaz ve 3D Hydrogels metabolik etkinliğini ölçme

Three-dimensional (3D) cell culture systems often more closely recapitulate in vivo cellular responses and functions than traditional two-dimensional (2D) ...

Methods for In Vivo Biomechanical Testing on Brachial Plexus in Neonatal Piglets

Neonatal brachial plexus palsy (NBPP) is a stretch injury that occurs during the birthing process in nerve complexes located in the neck and shoulder regions, collectively referred to as the brachial plexus (BP). Despite recent advances in obstetrical care, the problem of NBPP continues to be a global health burden with an incidence of 1.5 cases per 1,000 live births. More severe types of this injury can cause permanent paralysis of the arm from the shoulder down. Prevention and treatment of NBPP warrants an understanding of the biomechanical and physiological responses of newborn BP nerves when subjected to stretch. Current knowledge of the newborn BP is extrapolated from adult animal or cadaveric BP tissue instead of in vivo neonatal BP tissue. This study describes an in vivo mechanical testing device and procedure to conduct in vivo biomechanical testing in neonatal piglets. The device consists of a clamp, actuator, load cell, and camera system that apply and monitor in vivo strains and loads until failure. The camera system also allows monitoring of the failure location during rupture. Overall, the presented method allows for a detailed biomechanical characterization of neonatal BP when subjected to stretch.

Methods for In Vivo Biomechanical Testing on Brachial Plexus in Neonatal Piglets

Presented here are methods to perform in vivo biomechanical testing on brachial plexus in a neonatal piglet model.

Yenidoğan Domuzcuklarda Brakiyal Pleksus Üzerinde In Vivo Biyomekanik Test Yöntemleri

Neonatal brachial plexus palsy (NBPP) is a stretch injury that occurs during the birthing process in nerve complexes located in the neck and shoulder ...

Optical Imaging of Isolated Murine Ventricular Myocytes

The ability to isolate adult cardiac myocytes has permitted researchers to study a variety of cardiac pathologies at the single cell level. While advances in calcium sensitive dyes have permitted the robust optical recording of single cell calcium dynamics, recording of robust transmembrane optical voltage signals has remained difficult. Arguably, this is because of the low single to noise ratio, phototoxicity, and photobleaching of traditional potentiometric dyes. Therefore, single cell voltage measurements have long been confined to the patch clamp technique which while the gold standard, is technically demanding and low throughput. However, with the development of novel potentiometric dyes, large, fast optical responses to changes in voltage can be obtained with little to no phototoxicity and photobleaching. This protocol describes in detail how to isolate adult murine myocytes which can be used for cellular shortening, calcium, and optical voltage measurements. Specifically, the protocol describes how to use a ratiometric calcium dye, a single-excitation calcium dye, and a single excitation voltage dye. This approach can be used to assess the cardiotoxicity and arrhythmogenicity of various chemical agents. While phototoxicity is still an issue at the single cell level, methodology is discussed on how to reduce it.

We present the methodology for the isolation of murine myocytes and how to obtain voltage or calcium traces simultaneously with sarcomere shortening traces using fluorescence photometry with simultaneous digital cell geometry measurements.

İzole Murine Ventriküler Miyositlerin Optik Görüntülemesi

The ability to isolate adult cardiac myocytes has permitted researchers to study a variety of cardiac pathologies at the single cell level. While advances ...

Patterning the Geometry of Human Embryonic Stem Cell Colonies on Compliant Substrates to Control Tissue-Level Mechanics

Human embryonic stem cells demonstrate a unique ability to respond to morphogens in vitro by self-organizing patterns of cell fate specification that correspond to primary germ layer formation during embryogenesis. Thus, these cells represent a powerful tool with which to examine the mechanisms that drive early human development. We have developed a method to culture human embryonic stem cells in confined colonies on compliant substrates that provides control over both the geometry of the colonies and their mechanical environment in order to recapitulate the physical parameters that underlie embryogenesis. The key feature of this method is the ability to generate polyacrylamide hydrogels with defined patterns of extracellular matrix ligand at the surface to promote cell attachment. This is achieved by fabricating stencils with the desired geometric patterns, using these stencils to create patterns of extracellular matrix ligand on glass coverslips, and transferring these patterns to polyacrylamide hydrogels during polymerization. This method is also compatible with traction force microscopy, allowing the user to measure and map the distribution of cell-generated forces within the confined colonies. In combination with standard biochemical assays, these measurements can be used to examine the role mechanical cues play in fate specification and morphogenesis during early human development.

Extracellular matrix ligands can be patterned onto polyacrylamide hydrogels to enable the culture of human embryonic stem cells in confined colonies on compliant substrates. This method can be combined with traction force microscopy and biochemical assays to examine the interplay between tissue geometry, cell-generated forces, and fate specification.

Doku Seviyesi Mekaniğinin Kontrol Altına Almak İçin Uyumlu Yüzeylerde İnsan Embriyonik Kök Hücre Kolonilerinin Geometrisinin Desenlemi

Human embryonic stem cells demonstrate a unique ability to respond to morphogens in vitro by self-organizing patterns of cell fate specification that ...

Evaluation of Left Ventricular Structure and Function using 3D Echocardiography

Three-dimensional (3D) quantification of the left ventricle (LV) provides significant added value in terms of diagnostic accuracy and precise risk stratification in various cardiac disorders. Recently, 3D echocardiography became available in routine cardiology practice; however, high-quality image acquisition and subsequent analysis have a steep learning curve. The present article aims to guide the reader through a detailed 3D protocol by presenting tips and tricks and also by highlighting the potential pitfalls to facilitate the widespread but technically sound use of this important technique concerning the LV. First and foremost, we show the acquisition of a high-quality 3D dataset with optimal spatial and temporal resolution. Then, we present the analytical steps toward a detailed quantification of the LV by using one of the most widely applied built-in software. We will quantify LV volumes, sphericity, mass and also systolic function by measuring ejection fraction and myocardial deformation (longitudinal and circumferential strain). We will discuss and provide clinical examples about the essential scenarios where the transition from a conventional echocardiographic approach to a 3D-based quantification is highly recommended.

In this article, we provide a step-by-step acquisition and analysis protocol for the volumetric assessment and speckle-tracking analysis of the left ventricle by 3D echocardiography, particularly focusing on practical aspects that maximize the feasibility of this technique.

3D Ekokardiyografi Kullanılarak Sol Ventrikül Yapısı ve İşlevinin Değerlendirilmesi

Three-dimensional (3D) quantification of the left ventricle (LV) provides significant added value in terms of diagnostic accuracy and precise risk ...

Measuring 3D In-vivo Shoulder Kinematics using Biplanar Videoradiography

The shoulder is one of the human body's most complex joint systems, with motion occurring through the coordinated actions of four individual joints, multiple ligaments, and approximately 20 muscles. Unfortunately, shoulder pathologies (e.g., rotator cuff tears, joint dislocations, arthritis) are common, resulting in substantial pain, disability, and decreased quality of life. The specific etiology for many of these pathologic conditions is not fully understood, but it is generally accepted that shoulder pathology is often associated with altered joint motion. Unfortunately, measuring shoulder motion with the necessary level of accuracy to investigate motion-based hypotheses is not trivial. However, radiographic-based motion measurement techniques have provided the advancement necessary to investigate motion-based hypotheses and provide a mechanistic understanding of shoulder function. Thus, the purpose of this article is to describe the approaches for measuring shoulder motion using a custom biplanar videoradiography system. The specific objectives of this article are to describe the protocols to acquire biplanar videoradiographic images of the shoulder complex, acquire CT scans, develop 3D bone models, locate anatomical landmarks, track the position and orientation of the humerus, scapula, and torso from the biplanar radiographic images, and calculate the kinematic outcome measures. In addition, the article will describe special considerations unique to the shoulder when measuring joint kinematics using this approach.

Biplane videoradiography can quantify shoulder kinematics with a high degree of accuracy. The protocol described herein was specifically designed to track the scapula, humerus, and the ribs during planar humeral elevation, and outlines the procedures for data collection, processing, and analysis. Unique considerations for data collection are also described.

Biplanar Videoradyografi kullanarak 3D In-vivo Omuz Kinematik ölçümü

The shoulder is one of the human body's most complex joint systems, with motion occurring through the coordinated actions of four individual joints, ...