Bu çalışma Sağlık Hibeler R01 DK091526 (JO), NSF 0.852.416 (DTE) Ulusal Enstitüleri, ve Chicago Diyabet Projesi tarafından desteklenmiştir.

1.. Fare Islets hazırlanması <ol><li> C57BL / 6 fareleri inceleyin ve kollajenaz sindirimi ve Ficoll yoğunluk gradyan ayırma ile izole adacıklar. (2,3 başvurulan JOVE makalelere bakın). </li><li> % 10 FBS,% 1 penisilin / streptomisin ve Petri tabaklarında 20 mM HEPES ihtiva eden RPMI-1640 ortam maddesi içinde inkübe adacıklar (37 ° C,% 5 CO2). Post-izolasyon, kültür deneylerinde kullanılmadan önce 24 saat boyunca adacıklarının. Tutarlı sonuçlar için 1-2 gün içinde adacıklar kullanın. </li></ol> 2. Mikroakışkan Platform Yapımı <ol><li> Her cihaz katman için şeffaflık PHOTOMASKS üzerinde mikro geometrileri oluşturmak: 1) giriş ve çıkış, perifüzyon odasına 2) Glikoz mikroakışkan katman (8 mm çap x 3 mm, 150 ul), mikro oyuk 3) 200 mikron membran (500 mikron çaplı, 100 derin um), ve 4) gaz mikroakışkan katmanları. </li><li> Giriş ve çıkış katmanı imal etmek için, gazı alınmış, önceden karıştırılmış PDMS dökmek2 saat boyunca 80 ° C&#39;de boş bir Petri çanağı ve tedavi de 1.5 mm&#39;lik bir yüksekliğe sahiptir. 2 mm çaplı giriş / çıkış portları Punch. </li><li> Glikoz mikroakışkan katmanı imal etmek, silikon gofret bir 4&#39;ten bir tek 700 mikron tabaka oluşturmak için SU8-2150, iki 350 mikron katmanları dönerler. <ol><li> 700 mikron boyunda ana üretim, geliştirme sonra SU8 üzerine Mikrokanallı deseni aktarmak için uygun photomask boyunca UV ışığı Açığa. </li><li> 3 mm bir yüksekliğe kadar bu ana üzerine gazı giderilmiş, önceden karıştırılmış PDMS dökün ve 2 saat boyunca 80 ° C&#39;de tedavi. Bu kesim, bir tıraş bıçağı ile şekil PDMS. </li><li> 2 mm çapında bir giriş / çıkış bağlantı noktaları ve 8 mm çapında bir bölmeyi yumruk. </li></ol></li><li> Mikro oyuk ile 200 mikron membran imal etmek, 100 um SU8-2100 dönerler. Bu 100 mikron boyunda master üzerine mikro kalıplarını aktarmak için aynı UV-litografi uygulayın. <ol><li> Spin 30 saniye boyunca 900 rpm hızda, bu ana üzerine, önceden karıştırılmış PDMS gazı alındı ​​ve 10 dakika boyunca 80 ° C&#39;de tedavi. Spimikro desen içeren bir 200 mikron PDMS membran ile sonuçlanan aynı koşullar kullanılarak, ilk üstüne na ikinci tabaka. </li><li> Bu zardan 2 mm çapında giriş / çıkış bağlantı noktaları Punch </li></ol></li><li> Gaz mikroakışkan katmanı imal etmek, 100 um SU8-2100 dönerler. Bu 100 mikron boyunda master üzerine gaz mikrosıvı kalıplarını aktarmak için aynı UV-litografi uygulayın. <ol><li> 1.5 mm&#39;lik bir yüksekliğe bu ana üzerine gazı giderilmiş, önceden karıştırılmış PDMS dökün ve 2 saat boyunca 80 ° C&#39;de tedavi. Bir jilet ile şekillendirmek için PDMS kesin. </li><li> Bu katman sayesinde 2 mm çapında giriş / çıkış bağlantı noktaları Punch </li></ol></li><li> , Çoklu katmanlar bağ, kapaklar ile temizleme korona yay maruz bırakılmasını ve daha sonra, aşağıdaki sırayla elle hizalama onları hazırlamak için. <ol><li> Mikrodelikler yukarı bakacak şekilde alt gaz tabakasına zar bağ. </li><li> Mikro membran üzerine glikoz mikroakışkan Bond. </li><li> Giriş ve çıkış katman o bağn bütün aksamını encapsulating çok üst. </li><li> Üst 1 kg ağırlık ekleme ve 3 saat boyunca 100 ° C&#39;de pişirme ile bağ güçlendirilmesi. </li></ol></li><li> Su altında tüm aygıtı daldırılması, sonra sulu tabaka içine su yükleyerek tamamlanmış aygıtı Kaçak-test edin. Daha sonra, boş bir şırınga ile gaz tabakası içinden hava akar. </li><li> Cihaz kullanılana kadar 4 ° C&#39;de muhafaza edildiği PBS tamponu ile yıkayın ve sulu tabaka boyunca% 70 etanol ile sızıntısız cihazları sterilize edin. </li></ol> 3. Microdispenser Kur <ol><li> Oksijen karıştırma ve teslimat kurulum oluşturmak için 2 microdispensers, 5 V ve 20 V DC güç kaynakları ve dijital I / O kartını alın. <ol><li> Dahil sürücü birimlerine microdispensers &#39;kumanda kablolarını bağlayın. </li><li> Labview kontrollere karşılık gelen limanlarında dijital I / O kartı için sürücüleri bağlayın. </li><li> Sürücü uni kişileri karşılık gelen 5 V ve 20 V güç kaynağı bağlayınts. </li><li> Gaz kontrolü (Ek) için Labview kodları çalıştırmak için bir dizüstü bilgisayar için dijital I / O bağlayın. </li></ol></li><li> Ise başka bir basınçlı hava için, her ikisi de 5 ile% CO2 nitrojene bir microdispenser bağlayın. 2 psi hem gazlar ayarlayın. Önce mikroakışkan cihazına giren bir T-kavşak dağıtıcılar &quot;çıkışları bağla. </li><li> Bir sızıntı test cihazı kullanılarak, (ekipman listesi ve temsili sonuçları görmek) bir fiber optik oksijen sensörü ile suda çözünmüş oksijen ölçüm yaparken, 5-21% oksijen arasındaki microdispensers bisiklet oksijen modülasyon geçici yanıt karakterize. </li></ol> 4. Mikroskopi at Kurma <ol><li> Ters mikroskop ısıtılmış sahneye cihazı monte. </li><li> Cihaza% 0 ve% 21 O 2 gazları bağlayın ve oksijen sensörü ile kalibre. </li><li> Bir fraksiyon toplayıcı için glikoz Mikroakiskan çıkış portunu. </li><li> Krebs Ringer bikarbonat hazırlayıntamponu (KRB): 129 mM NaCl, 5 mM NaHCO 3, 4.7 mM KCI, 1.2 mM KH 2 PO 4, 1 mM CaCl2 · 2H 2 O, 1.2 mM MgSO 4 · 7H 2 O, 10 mM HEPES pH 7,35-7,40 , 2 mM bazal glükoz, ve% 5 FBS. </li><li> Konik tüp, 37 ° C su banyosu içinde, 50 ml banyo sırasıyla 2 mM ve 14 mM glükoz ihtiva eden iki tampon çözeltiler hazırlayın. </li><li> Boru halinde 250 ul / dk &#39;da tampon çekmek için bir peristaltik pompa bağlayın. Mikroakışkan cihaz girmeden önce bir 37 ° C ocak üzerinde boru akış. </li><li> Adacıklar leke için, sırasıyla, son boya 5 uM yoğunluklarda ve 2,5 uM ulaşmak için KRB, 2 ml% 100 etanol içinde DMSO ve Rh123 olarak Fura-02:00 ekleyin. </li><li> 10 ul bir pipet ile adacıklar almak ve 37 ° C&#39;de 30 dakika boyunca inkübe boyalar </li><li> Glikoz mikrokanal giriş yoluyla cihaz içine yaklaşık 20 adacıklar yerleştirin. Geri t içine çıkışından tampon priming ile odasına adacıklar Doğrudandiye girişine. </li><li> Fazla boya aşındırmak için 10 dakika tampon içinde adacıklar serpmek. </li></ol> 5. Eşzamanlı Oksijen ve Glikoz Uyarım Koşu <ol><li> 14 mM uyarım ardından 15 dakika KRB2 tarafından kurulan taban arasında 5 dakika ile bir şeker uyarım darbe teslim ardından KRB2 15 dakika boyunca yıkanır. </li><li> Rh123 için Fura-2 ve 534 emisyon Record 340/380 nm eksitasyon dalga boyu. </li><li> Her deneyde önce normal bir darbe (14 mM Normoksik) ölçümlerini yapmak. </li><li> Oksijen modülasyonu (hipoksi / aralıklı hipoksi) için, sadece konvektif rahatsızlıkları en aza indirmek için, uyarılma ve yıkama adımları ve diğer adımların hiçbir akış sırasında tampon akışı uygulanır. </li><li> ELISA insülin tayini için 1 dakika aralıklarla glukoz prizden atıklarının toplayın. </li></ol>

<ol>
	<li>Lo, J. F., Wang, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Islet+Preconditioning+via+Multimodal+Microfluidic+Modulation+of+Intermittent+Hypoxia.">Islet Preconditioning via Multimodal Microfluidic Modulation of Intermittent Hypoxia.</a> Anal. Chem. 84 (4), 1987-1993 (2012).</li><li>Qi, M., Barbaro, B., Wang, S., Wang, Y., Hansen, M., Oberholzer, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Human+Pancreatic+Islet+Isolation:+Part+I:+Digestion+and+Collection+of+Pancreatic+Tissue.">Human Pancreatic Islet Isolation: Part I: Digestion and Collection of Pancreatic Tissue.</a> J. Vis. Exp.. , e1125 (2009).</li><li>Qi, M., Barbaro, B., Wang, S., Wang, Y., Hansen, M., Oberholzer, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Human+Pancreatic+Islet+Isolation:+Part+II:+Purification+and+Culture+of+Human+Islets.">Human Pancreatic Islet Isolation: Part II: Purification and Culture of Human Islets.</a> J. Vis. Exp.. , e1343 (2009).</li><li>Shapiro, A. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Islet+Transplantation+in+Seven+Patients+with+Type+1+Diabetes+Mellitus+Using+a+Glucocorticoid-Free+Immunosuppressive+Regimen.">Islet Transplantation in Seven Patients with Type 1 Diabetes Mellitus Using a Glucocorticoid-Free Immunosuppressive Regimen.</a> N. Engl. J. Med. 343 (4), 230-238 (2000).</li><li>Adewola, A. F., Wang, Y., Harvat, T., Eddington, D. T., Lee, D., Oberholzer, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Multi-Parametric+Islet+Perifusion+System+within+a+Microfluidic+Perifusion+Device.">A Multi-Parametric Islet Perifusion System within a Microfluidic Perifusion Device.</a> J. Vis. Exp.. , e1649 (2010).</li><li>Mohammed, J. S., Wang, Y., Harvat, T. A., Oberholzer, J., Eddington, D. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microfluidic+device+for+multimodal+characterization+of+pancreatic+islets.">Microfluidic device for multimodal characterization of pancreatic islets.</a> Lab Chip. 9, 97-106 (2009).</li><li>Carreras, A., Kayali, F., Zhang, J., Hirotsu, C., Wang, Y., Gozal, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Metabolic+Effects+Of+Intermittent+Hypoxia+In+Mice:+Steady+Versus+High+Frequency+Applied+Hypoxia+Daily+During+The+Rest+Period.">Metabolic Effects Of Intermittent Hypoxia In Mice: Steady Versus High Frequency Applied Hypoxia Daily During The Rest Period.</a> AJP - Regu Physiol. 303 (7), 700-709 (2012).</li><li>Lee, E. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Time-dependent+changes+in+glucose+and+insulin+regulation+during+intermittent+hypoxia+and+continuous+hypoxia.">Time-dependent changes in glucose and insulin regulation during intermittent hypoxia and continuous hypoxia.</a> Eur. J. Appl. Physiol. , (2012).</li><li>Kane, B. J., Zinner, M. J., Yarmush, M. L., Toner, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Liver-specific+functional+studies+in+a+microfluidic+array+of+primary+mammalian+hepatocytes.">Liver-specific functional studies in a microfluidic array of primary mammalian hepatocytes.</a> Anal. Chem. 78, 4291-4298 (2006).</li><li>Lam, R. H. W., Kim, M. C., Thorsen, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Culturing+aerobic+and+anaerobic+bacteria+and+mammalian+cells+with+a+microfluidic+differential+oxygenator.">Culturing aerobic and anaerobic bacteria and mammalian cells with a microfluidic differential oxygenator.</a> Anal. Chem. 81, 5918-5924 (2009).</li><li>Polinkovsky, M., Gutierrez, E., Levchenko, A., Groisman, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fine+temporal+control+of+the+medium+gas+content+and+acidity+and+on-chip+generation+of+series+of+oxygen+concentrations+for+cell+cultures.">Fine temporal control of the medium gas content and acidity and on-chip generation of series of oxygen concentrations for cell cultures.</a> Lab Chip. 9, 1073-1084 (2009).</li><li>Mehta, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantitative+measurement+and+control+of+oxygen+levels+in+microfluidic+poly(dimethylsiloxane)+bioreactors+during+cell+culture.">Quantitative measurement and control of oxygen levels in microfluidic poly(dimethylsiloxane) bioreactors during cell culture.</a> Biomed. Microdev. 9 (2), 123-134 (2007).</li><li>Vollmer, A. P., Probstein, R. F., Gilbert, R., Thorsen, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+of+an+integrated+microfluidic+platform+for+dynamic+oxygen+sensing+and+delivery+in+a+flowing+medium.">Development of an integrated microfluidic platform for dynamic oxygen sensing and delivery in a flowing medium.</a> Lab Chip. 5, 1059-1066 (2005).</li><li>Chen, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Generation+of+oxygen+gradients+in+microfluidic+devices+for+cell+culture+using+spatially+confined+chemical+reactions.">Generation of oxygen gradients in microfluidic devices for cell culture using spatially confined chemical reactions.</a> Lab Chip. 11, 3626-3633 (2011).</li><li>Lo, J. F., Sinkala, E., Eddington, D. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Oxygen+gradients+for+open+well+cellular+cultures+via+microfluidic+substrates.">Oxygen gradients for open well cellular cultures via microfluidic substrates.</a> Lab Chip. 10, 2394-2401 (2010).</li></ol>

Yazarlar, hiçbir rakip mali çıkarlarını olmadığını beyan ederim.

Bu adacık hipoksi tekniğin entegre çoklu yöntemler mevcut birkaç puan sorun giderme için burayı kaydetti. İlk izole adacıklar aşağılamak nedeniyle asiner hücrelerden sindirim enzimleri kültür çözülmeye devam ediyor. Doku adacığı izolasyonu sonra 1-2 gün için deneyler standartlaştırılması tutarlı sonuçlar elde etmek, böylece önemlidir. İkincisi, sulu akış laminer akışı ve difüzyon arasındaki sınırda konvektif boşluğunu önlemek için hipoksi ve aralıklı hipoksi sırasında dur...

Dinamik hipoksi özellikle adacık nakli için, biyolojide önemli Dinamik Hipoksi çok biyolojik dokuda önemli bir fizyolojik hem de patofizyolojik bir parametredir. Oksijen değişim, örneğin, anjiyojenezin güçlü bir gelişim sinyaldir. Ayrıca, hipoksi mekansal ve zamansal desenler HIF1-alfa modüle ve pankreas kanseri gibi hastalıklarda rol oynar. Hipoksi aynı zamanda adacık nakli sonuçlarını etkileyen karıştırıcı bir faktör olduğunu. Son zamanlarda, hipoksi veya aralıklı hipoksi (İH) zamansal olarak salınımları &quot;önşartlama&quot; adacık 1 faydalar göstermiştir. Ancak, adacık fizyoloji statik ve geçici hem hipoksi etkisi de öncelikle nedeniyle islet en mikroçevreyi kontrol etmek için uygun araçlar eksikliği anlaşılan ya, incelenecek henüz. Islets iyi in vivo vaskülarize edilir Pankreas adacıkları olan 50-400<html> 56, beta-hücreleri ve glukoz homeostazı sorumlu olan alfa-hücreleri de dahil olmak üzere endokrin hücreleri, m küremsi agrega. Adacıklar ATP&#39;ye duyarlı potasyum (K ATP) kanal ve insülin granül eksositosizini tetikler kalsiyum girişine sonuçlar açılır ATP üretimi için kan alımı ve glikoliz kurşun uyarıcı glikoz maruz kalır. Oksijen, bu ağır metabolik süreci götürmek ve insülin salgısı belirgin glukoz geçişlerini ek olarak kan akımı ve oksijen kaynağı dinamikleri tarafından etkilenir önemlidir. Bunlar son derece her biri, pankreas perfüze edildiği gibidir Islets kolayca kılcal bir tekneden bir hücre uzunluğu içinde in vivo olarak bu glukoz, insülin yanıtı gerçekleştirin. Bununla birlikte, adacık içi bir kapiller yoğun ağ doku adacığı izolasyonu 2,3 sırasında kolajenaz ile çıkarılır. Sonuç olarak, oksijen ve besin hem malzemeleri nedeniyle difüzyon sınırlamaları 100 mikron çevresine kısıtlı. adacık mikroortam yeniden adım &quot;&gt; Güncel teknikler sınırlı başarı Yeniden islet yerli oksijen ve glikoz dinamikleri, fizyolojik ve patofizyolojik koşulları modelleme anahtar, ayrıntılı akışını gerektiren ve adacık fonksiyonlarının sürekli izlenmesi eksikliği standart hipoksik odaları ile elde etmek zordur. Ayrıca, Tip nakli tedavileri ben diyabet pankreas fizyolojik (% 5.6, 40 mmHg) kıyasla çok daha düşük pO 2 (&lt;% 2, 5-15 mmHg) olan hepatik portal sistem 4 hipoksi izole adacıklar maruz. Post-transplant, adacık greft Revaskülarize gereken iki hafta veya daha fazla sürebilir. Bu hipoksik maruz islet glikoz insülin bağlama mekanizmasını olumsuz etkileri gösterilmiştir. Uyarı-sekresyon bağlama faktörler, kalsiyum sinyalizasyon, mitokondriyal potansiyelleri, ve insülin kinetik arasında kolayca mikroflüidik kullanılarak izlenebilir olabilir. Bizim önceki microfluidic tekniği bu yeniden gösterdiEl-zamanlı tek adacık 5,6 civarında sulu mikro hassas modülasyonu ile izlenmesi. Ancak, adacık hipoksik bozulma ölçümü aynı anda uyarılması ve izleme teknikleri eksikliği stymied edilir. Bu nedenle, oksijen ve adacık izleme mikrofluidik kontrol birleştirerek adacık hipoksi çalışmaları artırabilir. Mikroakiskan sulu ve oksijen mikroortam yeniden ve modüle edebilir Doku ve kültürü hipoksi çalışmaları için standart teknik hipoksik odaları dayalı olmuştur. Genel olarak, hipoksik odaları dakika-ölçekli dinamik hipoksi ile bağdaşmayan ~ 10-30 dakika içinde dengeleme süreleri, tek oksijen konsantrasyonu sağlamak. İki yeni çalışmalar glikoz uyarılan insülin yanıtı 7,8 çelişkili sonuçlar, bütün fareler üzerinde aralıklı hipoksi poz için küçük özel odaları kullanılmaktadır. Bütün hayvan düzeyinde, solunuma oksijen doğrudan tran olmadığını Unutmayınnedeniyle solunum sistemi denetimleri, pO2 kılcal adacık planlanıyor. Dahası, bu çalışmalar, standart oksijen seviyeleri yoktur, ne de adacıklar doku düzeyinde gerçek-zamanlı önlemleri sağlıyoruz. Öte yandan, oksijen Mikroakiskan gaz kanalı ağlar aracılığıyla oksijenin bu sınırlamaları aşmak olabilir. Ayrıca, Mikroakiskan, oksijen modülasyonu esnasında standart hipoksik odaları ile feat şu anda mümkün değil canlı görüntüleme ile uyumludur. Bu yeni Mikroakiskan bir dizi hedef hücrelerin 9-14 üzerinden medya akışı mikrokanallardaki içine oksijen konsantrasyonlarını çözmek için polidimetilsiloksanın gaz geçirgenliğini kullanmak yaklaşır. Bu cihazlar aynı zamanda birden fazla ayrık oksijen konsantrasyonlarını, floresan bazlı oksijen sensörleri, ve on-chip bile kimyasal oksijen nesil entegre etmiş. Sıvı solvasyon tabanlı Mikroakiskan i gibi bir sabit zaman kararlı, sürekli geçişlerini bakımı vart koşulları akış duyarlıdır konvektif karıştırma bağlıdır. Buna karşılık, biz burada kullanmak teknik oksijen teslim difüzyon yolu azalan odaklanır. Gaz solvasyon makaslama akış doğrudan hücreler veya adacığı dokularla tohumlanmış bir zarından oksijen yayarak netleştirilmiştir. Bu solvasyonu kontrol etmek için gerekli ekstra mikroflüidik kaldırır ve kendisi insülin salınımını tetikleyebilir adacıklar, gereksiz kayma stresi önler. Bu platform reaktif oksijen türleri (ROS) göstermek için kullanılır olmuştur up-regülasyonu hücre kültürü 1,15 olarak hiperoksik ve hipoksik hem aşırı (2-97% O 2) de. Çünkü oksijen ve kesme akışının çıkarılması doğrudan teslimat, bizim difüzyon tabanlı platform adacık hipoksi çalışmaları için uygun mikroakışkan bir çözüm sağlar. Multimodal stimülasyon ve izleme Adacık MI çalışmak için adapte edilmiş zaman difüzyon merkezli ve arayüz da ek avantajlar getirircrophysiology. Bir difüzyon bariyeri olarak bir membran kullanılarak, sıvı hipoksik stimülasyondan bağımsız bir şekilde, sulu glukoz uyarılarının kontrol sağlayan, oksijen modülasyon izole edilebilir. Bu adacıklar mekansal pin puan teslimat sandviç gibi eşzamanlı stimülasyon oluşturur. Gaz geçici olarak bilgisayar mikropüskürtücü ile modüle edilir Dahası, biz 60 sn&#39;den daha azdır, geçici bir süre ile dijital olarak 21-0 &#39;den% oksijen konsantrasyonunu modüle edebilir. Mikroskop de oksijen ve glükoz mikro dinamik kontrol standart hipoksik odası kullanılarak mümkün ya da olağanüstü hantal değil, gerçek zamanlı bir protokolü multimodal izin verir. Bu cihazı kullanırken, kalsiyum sinyal (Fura-AM), mitokondriyal potansiyeller (Rhodamine 123) ve insülin kinetik (ELISA) hipoksi altında dinamik glikoz-insülin yanıtı tam bir resmini elde etmek için takip edilmiştir.

<table border="1">
	<tbody>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Reagent/Material</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Spinner</td>
			<td>Laurell</td>
			<td>WS-400</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SU8</td>
			<td>MicroChem</td>
			<td>SU8-2150/SU8-2100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Digital Hotplate</td>
			<td>PMC Dataplate</td>
			<td>722A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>UV Curing Lamp</td>
			<td>OmniCure</td>
			<td>S1000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PMDS</td>
			<td>Dow Chemical</td>
			<td>Sylgard 184</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Corona Wand</td>
			<td>ETP</td>
			<td>BD-20AC</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vacuum Chamber</td>
			<td>Bel-Art</td>
			<td>420220000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microdispensers</td>
			<td>The Lee Company</td>
			<td>IKTX0322000A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>5 V and 20 V DC Power</td>
			<td>Radio Shack</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NI USB</td>
			<td>National Instrument</td>
			<td>NI USB-6501</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Thermometer</td>
			<td>Omega Engineering, Inc.</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Peristaltic Pump</td>
			<td>Gilson</td>
			<td>Minipulse 2</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Oxygen Sensor</td>
			<td>Ocean Optics</td>
			<td>NeoFox</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fraction Collector</td>
			<td>Gilson</td>
			<td>203</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pippette</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>Finnpipette II 100&#956;l</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Inverted Epifluorescence Microscope</td>
			<td>Leica</td>
			<td>DMI 4000B</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>50 ml Conical Tubes</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fura-2 Fluorescence Dye</td>
			<td>Molecular Probes, Life Technologies</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rhodamine 123 Fluorescence Dye</td>
			<td>Molecular Probes, Life Technologies</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Culture Media</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>RPMI-1640</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HEPES</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glucose</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bovine Serum Albumin</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>30 in Silicone Tubings</td>
			<td>Cole-Parmer</td>
			<td></td>
			<td>1/16 in x 1/8 in</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1.5 ml Eppendorf Tubes</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Y-connectors</td>
			<td>Cole-Parmer</td>
			<td></td>
			<td>1/16 in and 4 mm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Syringe Connectors</td>
			<td>Cole-Parmer</td>
			<td></td>
			<td>female Luer plug 1/16 in</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Straight Connectors</td>
			<td>Cole-Parmer</td>
			<td></td>
			<td>1/16 in</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Elbow Connector</td>
			<td>Cole-Parmer</td>
			<td></td>
			<td>1/16 in</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

quantitative and temporal control of oxygen microenvironment at the single islet level

Tek bir teknik glikoz uyarıcı salgılama birleştirme faktörler aynı anda oksijen ve izlenmesi özellikle transplant ortamlarda, adacık hipoksi fizyopatolojik durumlarını modellemek için çok önemlidir. Standart hipoksik odası teknikler aynı anda hem uyarılmalara modüle ne glikoz uyarı-sekresyon bağlama faktörlerin gerçek zamanlı izleme sağlayamaz. Bu zorlukları gidermek için, bir difüzyon membranı aracılığı ile sulu ve gaz fazı modülasyon hem de entegre bir katmanlı mikroakışkan tekniği uygulandı. Bu floresan mikroskobu ile yukarıda belirtilen birleştirme faktörlerin izlenmesi sağlayan saydam polidimetilsiloksan (PDMS) cihazı içinde microscaled adacık etrafında bir uyarım sandviç oluşturur. Buna ek olarak, gaz giriş% 0-21 arasındaki oksijen kantitatif, alt dakika modülasyonu sağlayan microdispensers bir çifti tarafından kontrol edilir. Bu aralıklı hipoksi ada yeni bir fenomen araştırmak için uygulanırt önşartlandırma. Ayrıca, multimodal mikroskobu ile donanmış, bu hipoksik olaylar sırasında ayrıntılı kalsiyum ve K ATP kanal dinamiklerine bakmak başardık. Biz adacıklar okuyan yanı sıra birçok ex vivo dokular değerli bir araç olarak, mikroakışkan hipoksi, özellikle bu eş zamanlı çift faz tekniği öngörülüyor.

Bu adacık hipoksi tekniğe Central dakika ölçekli geçici ile aynı mikroakışkan odası içinde, sulu ve gaz fazı stimülasyon modüle etme yeteneğidir. Şekil 1 a) temsil eden bir sonucu olan doku adacığı bölmesi içinde ölçülen çift uyarılması ve b) hızlı bir modülasyon. Odacık içine fluoresein getirilmesi ile gösterilen sulu modülasyonu, karıştırma 3-4 dakika içinde bir denge elde edilir. Ayrıca, oksijen 2 dakika gibi kısa sürelerle ile oksijen bisiklet sağlayan, hızl...

Watch this Scientific Journal Video about Quantitative and Temporal Control of Oxygen Microenvironment at the Single Islet Level at JoVE.com

Quantitative and Temporal Control of Oxygen Microenvironment at the Single Islet Level

Mikroakışkan oksijen kontrol biyolojik deneyler için hipoksik odaları üzerinde sadece kolaylık ve hız daha fazla bahşeder. Bir zarından difüzyon yoluyla uygulanan, özellikle mikrofluidik oksijen mikro-düzeyde eşzamanlı sıvı ve gaz fazı modülasyon sağlayabilir. Bu teknik, adacık patofizyolojisi çalışmak için dinamik çok kritik parametre deneyler sağlar.

Tek Adacık Düzeyde Oksijen mikroçevresinin Nicel ve Geçici Kontrol

Simultaneous oxygenation and monitoring of glucose stimulus-secretion coupling factors in a single technique is critical for modeling pathophysiological ...

quantitative-temporal-control-oxygen-microenvironment-at-single-islet

Research

JoVE Journal

Bioengineering

9.1K Görüntüleme.  University of Michigan-Dearborn.  Mikroakışkan oksijen kontrol biyolojik deneyler için hipoksik odaları üzerinde sadece kolaylık ve hız daha fazla bahşeder. Bir zarından difüzyon yoluyla uygulanan, özellikle mikrofluidik oksijen mikro-düzeyde eşzamanlı sıvı ve gaz fazı modülasyon sağlayabilir. Bu teknik, adacık patofizyolojisi çalışmak için dinamik çok kritik parametre deneyler sağlar. 

Video: Quantitative and Temporal Control of Oxygen Microenvironment at the Single Islet Level

Spatio-Temporal Manipulation of Small GTPase Activity at Subcellular Level and on Timescale of Seconds in Living Cells

Dynamic regulation of the Rho family of small guanosine triphosphatases (GTPases) with great spatiotemporal precision is essential for various cellular functions and events1, 2. Their spatiotemporally dynamic nature has been revealed by visualization of their activity and localization in real time3. In order to gain deeper understanding of their roles in diverse cellular functions at the molecular level, the next step should be perturbation of protein activities at a precise subcellular location and timing. 
To achieve this goal, we have developed a method for light-induced, spatio-temporally controlled activation of small GTPases by combining two techniques: (1) rapamycin-induced FKBP-FRB heterodimerization and (2) a photo-caging method of rapamycin. With the use of rapamycin-mediated FKBP-FRB heterodimerization, we have developed a method for rapidly inducible activation or inactivation of small GTPases including Rac4, Cdc424, RhoA4 and Ras5, in which rapamycin induces translocation of FKBP-fused GTPases, or their activators, to the plasma membrane where FRB is anchored. For coupling with this heterodimerization system, we have also developed a photo-caging system of rapamycin analogs. A photo-caged compound is a small molecule whose activity is suppressed with a photocleavable protecting group known as a caging group. To suppress heterodimerization activity completely, we designed a caged rapamycin that is tethered to a macromolecule such that the resulting large complex cannot cross the plasma membrane, leading to virtually no background activity as a chemical dimerizer inside cells6. Figure 1 illustrates a scheme of our system. With the combination of these two systems, we locally recruited a Rac activator to the plasma membrane on a timescale of seconds and achieved light-induced Rac activation at the subcellular level6.

A method for spatio-temporal control of small GTPase activity by light is described. This method is based on rapamycin-induced FKBP-FRB heterodimerization and photo-caging systems. Optimization of light-irradiation enables the spatio-temporally controlled activation of small GTPases at the subcellular level.

Yaşayan hücreler içinde Subselüler Düzeyinde ve Seconds Zaman ölçeği üzerinde Küçük GTPaz Faaliyet uzay-zamansal Manipülasyon

Dynamic regulation of the Rho family of small guanosine triphosphatases (GTPases) with great spatiotemporal precision is essential for various cellular ...

Biyomühendislik

Engineering a Bilayered Hydrogel to Control ASC Differentiation

Natural polymers over the years have gained more importance because of their host biocompatibility and ability to interact with cells in vitro and in vivo. An area of research that holds promise in regenerative medicine is the combinatorial use of novel biomaterials and stem cells. A fundamental strategy in the field of tissue engineering is the use of three-dimensional scaffold (e.g., decellularized extracellular matrix, hydrogels, micro/nano particles) for directing cell function. This technology has evolved from the discovery that cells need a substrate upon which they can adhere, proliferate, and express their differentiated cellular phenotype and function 2-3. More recently, it has also been determined that cells not only use these substrates for adherence, but also interact and take cues from the matrix substrate (e.g., extracellular matrix, ECM)4. Therefore, the cells and scaffolds have a reciprocal connection that serves to control tissue development, organization, and ultimate function. Adipose-derived stem cells (ASCs) are mesenchymal, non-hematopoetic stem cells present in adipose tissue that can exhibit multi-lineage differentiation and serve as a readily available source of cells (i.e. pre-vascular endothelia and pericytes). Our hypothesis is that adipose-derived stem cells can be directed toward differing phenotypes simultaneously by simply co-culturing them in bilayered matrices1. Our laboratory is focused on dermal wound healing. To this end, we created a single composite matrix from the natural biomaterials, fibrin, collagen, and chitosan that can mimic the characteristics and functions of a dermal-specific wound healing ECM environment.

This protocol focuses on utilizing the inherent ability of stem cells to take cue from their surrounding extracellular matrix and be induced to differentiate into multiple phenotypes. This methods manuscript extends our description and characterization of a model utilizing a bilayered hydrogel, composed of PEG-fibrin and collagen, to simultaneously co-differentiate adipose-derived stem cells1.

ASC farklılaşma kontrol için bir iki tabakalı Hidrojel mühendislik

Natural polymers over the years have gained more importance because of their host biocompatibility and ability to interact with cells in vitro and in ...

Nanomanipulation of Single RNA Molecules by Optical Tweezers

A large portion of the human genome is transcribed but not translated. In this post genomic era, regulatory functions of RNA have been shown to be increasingly important. As RNA function often depends on its ability to adopt alternative structures, it is difficult to predict RNA three-dimensional structures directly from sequence. Single-molecule approaches show potentials to solve the problem of RNA structural polymorphism by monitoring molecular structures one molecule at a time. This work presents a method to precisely manipulate the folding and structure of single RNA molecules using optical tweezers. First, methods to synthesize molecules suitable for single-molecule mechanical work are described. Next, various calibration procedures to ensure the proper operations of the optical tweezers are discussed. Next, various experiments are explained. To demonstrate the utility of the technique, results of mechanically unfolding RNA hairpins and a single RNA kissing complex are used as evidence. In these examples, the nanomanipulation technique was used to study folding of each structural domain, including secondary and tertiary, independently. Lastly, the limitations and future applications of the method are discussed.

Optical tweezers have been used to study RNA folding by stretching individual molecules from their 5&#8217; and 3&#8217; ends. Here common procedures are described to synthesize RNA molecules for tweezing, calibration of the instrument, and methods to manipulate single molecules.

Optik cımbız ile Tek RNA Moleküllerin Nanomanipulation

A large portion of the human genome is transcribed but not translated. In this post genomic era, regulatory functions of RNA have been shown to be ...

A Label-free Technique for the Spatio-temporal Imaging of Single Cell Secretions

Inter-cellular communication is an integral part of a complex system that helps in maintaining basic cellular activities. As a result, the malfunctioning of such signaling can lead to many disorders. To understand cell-to-cell signaling, it is essential to study the spatial and temporal nature of the secreted molecules from the cell without disturbing the local environment. Various assays have been developed to study protein secretion, however, these methods are typically based on fluorescent probes which disrupt the relevant signaling pathways. To overcome this limitation, a label-free technique is required.
In this paper, we describe the fabrication and application of a label-free localized surface plasmon resonance imaging (LSPRi) technology capable of detecting protein secretions from a single cell. The plasmonic nanostructures are lithographically patterned onto a standard glass coverslip and can be excited using visible light on commercially available light microscopes. Only a small fraction of the coverslip is covered by the nanostructures and hence this technique is well suited for combining common techniques such as fluorescence and bright-field imaging.
A multidisciplinary approach is used in this protocol which incorporates sensor nanofabrication and subsequent biofunctionalization, binding kinetics characterization of ligand and analyte, the integration of the chip and live cells, and the analysis of the measured signal. As a whole, this technology enables a general label-free approach towards mapping cellular secretions and correlating them with the responses of nearby cells.

Inter-cellular communication is critical for controlling various physiological activities within and outside the cell. This paper describes a protocol for measuring the spatio-temporal nature of single cell secretions. To achieve this, a multidisciplinary approach is used which integrates label-free nanoplasmonic sensing with live cell imaging.

Tek Hücre Salgıları uzay-zamansal Görüntüleme için bir etiket içermeyen Tekniği

Inter-cellular communication is an integral part of a complex system that helps in maintaining basic cellular activities. As a result, the malfunctioning ...

Engineering Molecular Recognition with Bio-mimetic Polymers on Single Walled Carbon Nanotubes

Semiconducting single-wall carbon nanotubes (SWNTs) are a class of optically active nanomaterial that fluoresce in the near infrared, coinciding with the optical window where biological samples are most transparent. Here, we outline techniques to adsorb amphiphilic polymers and polynucleic acids onto the surface of SWNTs to engineer their corona phases and create novel molecular sensors for small molecules and proteins. These functionalized SWNT sensors are both biocompatible and stable. Polymers are adsorbed onto the nanotube surface either by direct sonication of SWNTs and polymer or by suspending SWNTs using a surfactant followed by dialysis with polymer. The fluorescence emission, stability, and response of these sensors to target analytes are confirmed using absorbance and near-infrared fluorescence spectroscopy. Furthermore, we demonstrate surface immobilization of the sensors onto glass slides to enable single-molecule fluorescence microscopy to characterize polymer adsorption and analyte binding kinetics.

We present a protocol for engineering the corona phase of near infrared fluorescent single walled carbon nanotubes (SWNTs) using amphiphilic polymers and DNA to develop sensors for molecular targets without known recognition elements.

Tek Karbon Nanotüp Bio-mimetik Polimerler ile Mühendislik Moleküler Tanıma

Semiconducting single-wall carbon nanotubes (SWNTs) are a class of optically active nanomaterial that fluoresce in the near infrared, coinciding with the ...

A Microfluidic System with Surface Patterning for Investigating Cavitation Bubble(s)&#8211;Cell Interaction and the Resultant Bioeffects at the Single-cell Level

In this manuscript, we first describe the fabrication protocol of a microfluidic chip, with gold dots and fibronectin-coated regions on the same glass substrate, that precisely controls the generation of tandem bubbles and individual cells patterned nearby with well-defined locations and shapes. We then demonstrate the generation of tandem bubbles by using two pulsed lasers illuminating a pair of gold dots with a few-microsecond time delay. We visualize the bubble-bubble interaction and jet formation by high-speed imaging and characterize the resultant flow field using particle image velocimetry (PIV). Finally, we present some applications of this technique for single cell analysis, including cell membrane poration with macromolecule uptake, localized membrane deformation determined by the displacements of attached integrin-binding beads, and intracellular calcium response from ratiometric imaging. Our results show that a fast and directional jetting flow is produced by the tandem bubble interaction, which can impose a highly localized shear stress on the surface of a cell grown in close proximity. Furthermore, different bioeffects can be induced by altering the strength of the jetting flow by adjusting the standoff distance from the cell to the tandem bubbles.

A Microfluidic System with Surface Patterning for Investigating Cavitation Bubble(s)&amp;#8211;Cell Interaction and the Resultant Bioeffects at the Single-cell Level

A microfluidic chip was fabricated to produce pairs of gold dots for tandem bubble generation and fibronectin-coated islands for single-cell patterning nearby. The resultant flow field was characterized by particle image velocimetry and was employed to study various bioeffects, including cell membrane poration, membrane deformation, and intracellular calcium response.

Tek hücreli Seviyesinde Kavitasyon Kabarcık (ler) -Hücre Etkileşim ve Sonuç biyoetkiler incelenmesi için yüzey Desenlendirme ile mikroakışkan Sistemi

In this manuscript, we first describe the fabrication protocol of a microfluidic chip, with gold dots and fibronectin-coated regions on the same glass ...

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 ...

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 ...

Finite Element Modelling of a Cellular Electric Microenvironment

Clinical studies show electrical stimulation (ES) to be a potential therapy for the healing and regeneration of various tissues. Understanding the mechanisms of cell response when exposed to electrical fields can therefore guide the optimization of clinical applications. In vitro experiments aim to help uncover those, offering the advantage of wider input and output ranges that can be ethically and effectively assessed. However, the advancements in in vitro experiments are difficult to reproduce directly in clinical settings. Mainly, that is because the ES devices used in vitro differ significantly from the ones suitable for patient use, and the path from the electrodes to the targeted cells is different. Translating the in vitro results into in vivo procedures is therefore not straightforward. We emphasize that the cellular microenvironment's structure and physical properties play a determining role in the actual experimental testing conditions and suggest that measures of charge distribution can be used to bridge the gap between in vitro and in vivo. Considering this, we show how in silico finite element modelling (FEM) can be used to describe the cellular microenvironment and the changes generated by electric field (EF) exposure. We highlight how the EF couples with geometric structure to determine charge distribution. We then show the impact of time dependent inputs on charge movement. Finally, we demonstrate the relevance of our new in silico model methodology using two case studies: (i) in vitro fibrous Poly(3,4-ethylenedioxythiophene) poly(styrenesulfonate) (PEDOT-PSS) scaffolds and (ii) in vivo collagen in extracellular matrix (ECM).

This paper presents a strategy for building finite element models of fibrous conductive materials exposed to an electric field (EF). The models can be used to estimate the electrical input that cells seeded in such materials receive and assess the impact of changing the scaffold's constituent material properties, structure or orientation.

Hücresel Elektrik Mikroçevriminin Sonlu Eleman Modellemesi

Clinical studies show electrical stimulation (ES) to be a potential therapy for the healing and regeneration of various tissues. Understanding the ...

Establishing an Octopus Ecosystem for Biomedical and Bioengineering Research

Many developments in biomedical research have been inspired by discovering anatomical and cellular mechanisms that support specific functions in different species. The octopus is one of these exceptional animals that has given scientists new insights into the fields of neuroscience, robotics, regenerative medicine, and prosthetics. Research with this species of cephalopods requires the set-up of complex facilities and intensive care for both the octopus and its ecosystem that is critical for the project&#39;s success. This system requires multiple mechanical and biological filtering systems to provide a safe and clean environment for the animal. Along with the control system, specialized routine maintenance and cleaning are required to effectively keep the facility operating long term. It is advised to provide an enriched environment to these intelligent animals by changing the tank&#39;s landscape, incorporating a variety of prey, and introducing challenging tasks for them to work through. Our results include MRI and a whole-body autofluorescence imaging as well as behavioral studies to better understand their nervous system. Octopuses possess unique physiology that can impact many areas of biomedical research. Providing them with a sustainable ecosystem is the first crucial step in uncovering their distinct capabilities.

Understanding the unique physiological and anatomical structures of octopuses can greatly impact biomedical research. This guide demonstrates how to set-up and maintain a marine environment to accommodate this species and includes state-of-the-art imaging and analytical approaches to visualize octopus' nervous system anatomy and function.

Biyomedikal ve Biyomühendislik Araştırmaları için Ahtapot Ekosistemi Kurulması

Many developments in biomedical research have been inspired by discovering anatomical and cellular mechanisms that support specific functions in different ...