Bu çalışma Agence Nationale hibe la Recherche, PIRIbio programı Dynabiofilm ve CNRS Disiplinlerarası Risk programdan dökmek tarafından desteklenen bir parçası oldu. Biz E. sağlamak için yazının ve Christophe Beloin onun eleştirel okuma Philippe Thomen teşekkür Bu çalışmada kullanılan coli suşu.

1.. Bakteriler Kültür ve Süspansiyon Hazırlanması <ol><li> , Bir lizojeni Broth (LB) agar plakasından bir taze koloni yetiştirilen Seçim sıvı LB ortamı içerisinde 100 μ g / ml ampisilin ve 7.5 μ g / ml tetrasiklin ihtiva eden 5 ml içinde inoküle ve 37 ° C&#39;de 5-6 saat süreyle inkübe bir çalkalama platformu. </li><li> Daha sonra, en az ortam (M63B1)% 0.4 glikoz ve aynı antibiyotik konsantrasyonları ile desteklenmiş 5 ml bakteri kültürü 100 μ ilave edin. Bir çalkalama platformu üzerinde 37 ° C &#39;de bu yeni seyreltilmiş kültür gece boyunca inkübe edin. </li><li> Kuluçkadan 16 saat sonra, 5 ml M63B1,% 0.4 glikoz, gece boyunca kültürün 100 ul ekle. 0.5 OD kadar çalkalama platformunda 37 ° C&#39;de tüp Ol ulaşılır. Süspansiyon, biyofilm formasyonu için deney kanal içine enjeksiyon için hazırdır. </li></ol> 2.. Manyetik Parçacık Hazırlık <ol><li> 10 ul manyetik parçacıkların alın -2.8 μ m çapında - stoktan ve yıkayınız manyetik örnek rafın yardımı ile 190 ul ortam içinde en az 3 kat. </li><li> 5 x 10 6 boncuk / ml parçacık konsantrasyonu ayarlayın. Tipik olarak, yıkanmış boncuk çözeltisi 50 ul% 0.4 glukoz ile M63B1 bir başka 950 μ l ile karıştırılır. </li></ol> 3.. Kanal Hazırlama ve Biyofilm Büyüme <ol><li> Kanal Montaj <ol><li> İki 8 cm uzun parçalar elde etmek için 10 cm uzunluğunda iki kare (800 μ m kenar uzunluğu) borosilikat cam kılcal damarları kesilmiş. </li><li> Ilk yarıda kesmek - - 2 cm arayla 1 cm çıkıntı ile iki ucunda, Şekil 1 deki gibi (yani süper yapıştırıcı denir) hızlı etkili siyanoakrilat tutkal kullanarak iki cam slaytlar üzerine iki kılcal adet Tutkal. </li><li> Tüm kurulum ve daha fazla kanal bağlantısı için gerekli olan boru otoklavlayın. </li><li> Tüm steril malzemeler altında toplamakLaminer akış kaputu: i) monte kanal ve tuzak 1, ii) boru ve bağlantıları, iii) iki kabarcık tuzakları - kabarcık filtre yaygın çocuk damla-besleme (tuzak 1) ve ev yapımı kabarcık tuzak güvenliğini sağlamak için kullanılan daha büyük bir çapa sahip olan bir 4 cm uzun bir boru (trap 2) gibi, iv) kelepçeler, v) M63B1,% 0.4 glukoz, ve vi) atık şişe ile doldurulmuş 30 ml şırınga. </li><li> Atık şişeye şırınga pompası, çocuk kabarcık filtre, ev yapımı kabarcık tuzak, kılcal (Şekil 1 Panel B) ve tüp ile kontrol edilen 50 ml M63B1 şırınga: aşağıdaki sırayla Luer Lock konnektörleriyle veya birleşme ile bütün kurulum bağlayın. Daha sonra, yaklaşık 10 ml / saat, deney oranları daha yüksek bir oranda bir şırınga pompası açmadan, steril M63B1,% 0.4 glukoz ile birlikte kurulum doldurun. Dikkatle izlemek ve devredeki tüm kabarcıklarını yok. </li><li> 10-15 dakika boyunca sistem üzerinden orta akış; eş zamanlı bölüm den 0.5 OD da bakteri süspansiyonu 1 ml karıştırınBölüm 2.2 &#39;de hazırlanan yıkanmış boncuk çözeltisi, 1 ml ile 1.3. </li><li> Öncesi ve sonrası kılcal damarlar: takın (ancak kapatmayın) iki pozisyonlarda boru kelepçeleri. Akışını kapatın. </li><li> Tüpü tutmak için özen hava girişini önlemek için biter, 1 ml şırınga kullanarak ev yapımı baloncuk kapanı sonra tüpün içine bakteri-boncuk karışımı tanıtmak. Tüp yeniden takın ve ardından kelepçeler kapatın. </li><li> İkinci kılcal için aynı işlemleri tekrarlayın ve baloncuklar için tüm tüpleri kontrol edin. </li><li> Mikroskop için transfer aparatı ve yerleşmek ve kılcal yüzeyine bağlamak için bakteri sağlamak için, 15-20 dakika boyunca bekletilmesi. Biraz daha yüksek bir düzeyde atık konteyneri mikroskop sahneye kılcal takın. Mikroskop yanında tezgah üstü üzerine şırınga pompası yerleştirin. Kabarcıklar yakalamak için kılcal düzlemine göre biraz daha yüksek bir kılcal önce kabarcık tuzak yükseltin. </li></ol></li><li> Biyofilm Growth <ol><li> Genellikle 24 veya 48 saat, bu deneylerde - şırınga pompası akış hızını ayarlamak ve akışını başlatmak, biyofilm artık gerekli süre boyunca kılcal yüzeyde geliştirecektir. </li><li> Kılcal alt düzlemde odaklanın ve örnek görüntülerin time-lapse kayıt başlamak - 2 görüntülerin genellikle bir toplama frekans / dk yeterli biyofilm büyüme rapor edecektir. Bu video monitörleri biyofilm büyüme sonrası-kontrol (Video 1, 2 özleri görmek ve 3). </li></ol></li></ol> 4. Manyetik Cımbız Kurulum <ol><li> Elle kontrol XYZ mikromanipülatörler manyetik cımbız vida ve nispeten kılcal cımbız konumunu ayarlamak için mikroskop sahnede mikromanipülatörler vida. Uygun manyetik alan gradyanı gözlem bölgesinde üretilen sağlamak için, Şekil 2&#39;deki gibi cımbız yerleştirin. </li><li> Cımbız t bağlayıno güç amplifikatörü ile fonksiyon jeneratörü 24 saniye sıfır sinyal ve 4, bir dizi sinyal senkronizasyon sağlamak için 20 saniye sonra parlak saha ışık çekim gönderilen bir tetikleyici doğru akım ile 16 saniye yapılmış bir zaman 40 saniye süre üretmek için Şekil 3&#39;te gibi olaylar. Not: Bu iki işlem kılcal yükleme ve ölçüm başı arasında her zaman elde edilebilir. Şekil 4&#39;te genel kroki deney bakın. </li></ol> 5.. Sünme Eğrisi Edinme <ol><li> Sol taraftaki manyetik kutup ve aynı gözlem alanında kılcal sol taraftaki kenar kenarını getirmek için mikroskop kademesinin xy hareket kontrolü kullanın. (Şekil 2), sırasıyla, kılcal kenarı tarafından belirlenen x-ve y-eksenleri kesiştiği ve kutup parçasının kenarında analizi, Referans kökenini al. </li><li> Ince odak c kullanarak kılcal dikey konumunu ayarlamakmikroskop pozisyon ontrol topuzu. Genellikle ilk muayene uçak μ 4-7 m arasında kılcal alt üzerinde yer almaktadır. Video 1. mekansal göndergesel kökeni onun sol üst köşesi vardır xy alanına karşılık gelir. </li><li> Mevcut jeneratörün üzerinde ve aynı zamanda geçiş yaparak Bölüm 4.2 ve Şekil 3&#39;te anlatılan olayların 40 sn dizisini tetikleyecek, elle video 1 görüntü toplama dizisini tetikleyebilir. </li><li> Gerekli videoları elde etmek böylece sola mikroskop aşamasında bir 250 μ m çeviri tarafından komşu hakkı alana kılcal hareket ve dilim 2 video 2 oluşturmak için bölüm 5.3 olarak çalışan ve. 250 x 250 μ m 2 Tipik haliyle 3-4 alanları uçak değiştirilmesi ve yeni bir uçak için aynı işlemleri tekrar önce, x-ekseni boyunca toplanır. </li></ol> 6.. Kuvvet Kalibrasyon <ol><li> Bi-damıtılmış su 190 μ l ve 2 x 10 9 parçacıklar / ml &#39;de manyetik parçacıklar 10 ul gliserol 39.8 g karıştırarak bir gliserol çözeltisini hazırlayın ve bu karışım ile deneysel kanalı doldurmak ve mikroskop sahne üzerine yerleştirin biyofilm örnek için tarif edildiği gibi. </li><li> 4. bölümde belirtildiği gibi manyetik cımbız kurduktan sonra, bölüm 5.4 &#39;de belirtildiği gibi manyetik kuvvet uygulamak ve kalibrasyon dosyasını elde etmek için kılcal her bir parçacık hızı (v) ve konumunu ayıklamak için zaman atlamalı görüntüler olun. Bu dosya stokes hukukuna göre kılcal analiz bölgesinde konumunun bir fonksiyonu olarak uygulanan kuvveti içermelidir, F = 6πRηv (R: partikülün çapı). </li></ol> 7. Analizi <ol><li> 5. bölümünde belirtildiği gibi kazanılmış görüntülerin tüm yığınları için her karede parçacık konumları ile metin dosyalarını almak için bir &quot;parçacık izci&quot; yazılımını kullanın. Istimalg görüntü yığını elde etme sıklığı, zamanın bir fonksiyonu olarak parçacık yer değiştirme (örneğin, Şekil 5 ve Video 4) hesaplar. </li><li> Kuvvet kalibrasyon dosyasını kullanarak, uyum eğrilerine yer değiştirme eğrileri dönüştürmek (- J (t) - malzemenin toplam uyum zamanın bir fonksiyonu olarak) uyum formüle göre: <img alt="" fo:content-width="1in" src="/files/ftp_upload/50857/50857eq1.jpg" width="106" /> bu malzemenin gerilme arasındaki ilişkiyi verir ve daha önce Schnurr ve iş 19 tarafından tespit edilen bir sıkıştırılamaz, homojen bir viskoelastik bir ortam içinde gömülü yarıçapı R bir sonda parçacık için stres uygulanan. </li><li> Viskoelastik malzemeler için genel Burgers modeline uyum sürünme eğrileri ayarlayın ve viskoelastik parametreler, J 0 türetmek, J 1, η 0, her parçacık için η 1 ( <strong&gt; Şekil 6) Burgers formüle göre: <img alt="" fo:content-width="2in" src="/files/ftp_upload/50857/50857eq2.jpg" width="169" /> Not: Bu olgusal analizi daha önce böyle makroskobik rheolojisi Verilere 20-22 yorumlamak biyofilmlerin gibi biyolojik malzemeler dahil geniş bir malzeme yelpazesi için istihdam edilmiştir. </li></ol>

<ol>
	<li>Hall-Stoodley, L., Costerton, J. W., Stoodley, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bacterial+biofilms:+from+the+natural+environment+to+infectious+diseases.">Bacterial biofilms: from the natural environment to infectious diseases.</a> Nat Rev Microbiol. 2, 95-108 (2004).</li><li>Donlan, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biofilms:+microbial+life+on+surfaces.">Biofilms: microbial life on surfaces.</a> Emerg Infect Dis. 8, 881-890 (2002).</li><li>Costerton, J. W., Stewart, P. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Battling+biofilms.">Battling biofilms.</a> Scientific American. 285, 74-81 (2001).</li><li>Branda, S. S., Vik, S., Friedman, L., Kolter, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biofilms:+the+matrix+revisited.">Biofilms: the matrix revisited.</a> Trends Microbiol. 13, 20-26 (2005).</li><li>Flemming, H. C., Wingender, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+biofilm+matrix.">The biofilm matrix.</a> Nat Rev Microbiol. 8, 623-633 (2010).</li><li>Costerton, J. W., Stewart, P. S., Greenberg, E. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bacterial+biofilms:+a+common+cause+of+persistent+infections.">Bacterial biofilms: a common cause of persistent infections.</a> Science. 284, 1318-1322 (1999).</li><li>Stewart, P. S., Franklin, 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=Physiological+heterogeneity+in+biofilms.">Physiological heterogeneity in biofilms.</a> Nat Rev Microbiol. 6, 199-210 (2008).</li><li>Stoodley, P., Lewandowski, Z., Boyle, J. D., Lappin-Scott, H. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Structural+deformation+of+bacterial+biofilms+caused+by+short-term+fluctuations+in+fluid+shear:+an+in+situ+investigation+of+biofilm+rheology.">Structural deformation of bacterial biofilms caused by short-term fluctuations in fluid shear: an in situ investigation of biofilm rheology.</a> Biotechnology and bioengineering. 65, 83-92 (1999).</li><li>Klapper, I., Rupp, C. J., Cargo, R., Purvedorj, B., Stoodley, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Viscoelastic+fluid+description+of+bacterial+biofilm+material+properties.">Viscoelastic fluid description of bacterial biofilm material properties.</a> Biotechnol Bioeng. 80, 289-296 (2002).</li><li>Korstgens, V., Flemming, H. C., Wingender, J., Borchard, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Uniaxial+compression+measurement+device+for+investigation+of+the+mechanical+stability+of+biofilms.">Uniaxial compression measurement device for investigation of the mechanical stability of biofilms.</a> Journal of microbiological. 46, 9-17 (2001).</li><li>Cense, A. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanical+properties+and+failure+of+Streptococcus+mutans+biofilms,+studied+using+a+microindentation+device.">Mechanical properties and failure of Streptococcus mutans biofilms, studied using a microindentation device.</a> Journal of microbiological methods. 67, 463-472 (2006).</li><li>Shaw, T., Winston, M., Rupp, C. J., Klapper, I., Stoodley, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Commonality+of+elastic+relaxation+times+in+biofilms.">Commonality of elastic relaxation times in biofilms.</a> Physical Review Letters. 93, (2004).</li><li>Towler, B. W., Rupp, C. J., Cunningham, A. B., Stoodley, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Viscoelastic+properties+of+a+mixed+culture+biofilm+from+rheometer+creep+analysis.">Viscoelastic properties of a mixed culture biofilm from rheometer creep analysis.</a> Biofouling. 19, 279-285 (2003).</li><li>Lau, P. C., Dutcher, J. R., Beveridge, T. J., Lam, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Absolute+quantitation+of+bacterial+biofilm+adhesion+and+viscoelasticity+by+microbead+force+spectroscopy.">Absolute quantitation of bacterial biofilm adhesion and viscoelasticity by microbead force spectroscopy.</a> Biophysical journal. 96, 2935-2948 (2009).</li><li>Poppele, E. H., Hozalski, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Micro-cantilever+method+for+measuring+the+tensile+strength+of+biofilms+and+microbial+flocs.">Micro-cantilever method for measuring the tensile strength of biofilms and microbial flocs.</a> Journal of microbiological methods. 55, 607-615 (2003).</li><li>Aggarwal, S., Poppele, E. H., Hozalski, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+and+testing+of+a+novel+microcantilever+technique+for+measuring+the+cohesive+strength+of+intact+biofilms.">Development and testing of a novel microcantilever technique for measuring the cohesive strength of intact biofilms.</a> Biotechnology and bioengineering. 105, 924-934 (2010).</li><li>Gu&#233;lon, T., Mathias, J. -. D., Stoodley, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biofilm+Highlights.">Biofilm Highlights.</a> Series on Biofilms (eds Hans-Curt Flemming, Jost Wingender, &amp; Ulrich Szewzyk). 5, (2011).</li><li>Galy, O., 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=Mapping+of+Bacterial+Biofilm+Local+Mechanics+by+Magnetic+Microparticle+Actuation.">Mapping of Bacterial Biofilm Local Mechanics by Magnetic Microparticle Actuation.</a> Biophysical journal. 103, 1-9 (2012).</li><li>Schnurr, B., Gittes, F., MacKintosh, F. C., Schmidt, C. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Determining+Microscopic+Viscoelasticity+in+Flexible+and+Semiflexible+Polymer+Networks+from+Thermal+Fluctuations.">Determining Microscopic Viscoelasticity in Flexible and Semiflexible Polymer Networks from Thermal Fluctuations.</a> Macromolecules. 30, 7781-7792 (1997).</li><li>Aggarwal, S., Hozalski, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+Strain+Rate+on+the+Mechanical+Properties+of+Staphylococcus+epidermidis+Biofilms.">Effect of Strain Rate on the Mechanical Properties of Staphylococcus epidermidis Biofilms.</a> Langmuir. 28, 2812-2816 (2012).</li><li>Towler, B. W., Cunningham, A., Stoodley, P., McKittrick, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+model+of+fluid-biofilm+interaction+using+a+Burger+material+law.">A model of fluid-biofilm interaction using a Burger material law.</a> Biotechnol Bioeng. 96, 259-271 (2007).</li><li>Jones, W. L., Sutton, M. P., McKittrick, L., Stewart, P. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chemical+and+antimicrobial+treatments+change+the+viscoelastic+properties+of+bacterial+biofilms.">Chemical and antimicrobial treatments change the viscoelastic properties of bacterial biofilms.</a> Biofouling. 27, 207-215 (2011).</li><li>Apgar, 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=Multiple-particle+tracking+measurements+of+heterogeneities+in+solutions+of+actin+filaments+and+actin+bundles.">Multiple-particle tracking measurements of heterogeneities in solutions of actin filaments and actin bundles.</a> Biophysical journal. 79, 1095-1106 (2000).</li></ol>

Biz ifşa hiçbir şey yok.

Bu manyetik parçacık tohumlama ve özgün durumuna büyüyen bir biyofilm viskoelastik parametrelerinin yerinde 3D ​​haritalama etkin deney çekerek. Bu yaklaşım E. mekanik heterojenitesini ortaya coli biyofilm burada büyüyen ve güçlü bir temel hücre dışı matrisin anlamı ve çapraz bağlama derecesini daha doğrusu düşündüren, biyofilm fiziksel özellikleri destekleyen biyofilm bileşenleri işaret ipuçları verdi. Biyolojik bakteri ...

Bakteriyel biyofilm biyolojik veya yapay zeminlerde 1-3 ile bağlantılı bakteri toplulukları vardır. Bunlar, bu yapı 4,5 korur ve stabilize polisakarit açısından zengin hücre-dışı matrisin üretimi ile bağlanmış bir yapışma büyüme mekanizma ile oluştururlar. Bu biyofilm yüzeylere yapışmış hücrelerin sadece pasif topluluğu değil, ama örgütlü ve dinamik, karmaşık biyolojik sistemleri. Bakteri biyofilm yaşam tarzına planktonik geçtiğinizde, gen ifadesi ve hücre fizyolojisi değişiklikleri antimikrobiklere artan direnci yanı sıra gözlenen ve bir çok kalıcı ve kronik enfeksiyonların 6 kökenli olmanın bağışıklığı ev sahipliği vardır. Ancak, bu canlı yapıların kontrollü gelişimi de bu tür tehlikeli atık sahalarının biyoremediasyonda, endüstriyel su veya Kirlenmiş toprağı ve yeraltı sularını korumak için biyo-engellerin oluşumu biyo-filtre olarak endüstriyel ve çevre uygulamaları için fırsatlar sunuyortirme. Yaşam biyofilm şekilde spesifik moleküler özellikleri giderek tarif edilirken, toplum kalkınması ve sebat sürüş mekanizmalar belirsizdir. Tarama elektrokimyasal veya floresan mikroskobu kullanarak microscale ölçümlerde son gelişmeleri kullanarak, bu canlı örgütler yapısal, kimyasal ve biyolojik heterojenite 7 önemli sergiledikleri gösterilmiştir. Oysa, şimdiye kadar, biyofilm mekaniği ağırlıklı makroskopik incelenmiştir. Örneğin, biyofilm flamalar gözlenmesi nedeniyle sıvı akış oranlarında 8,9 değişimlere deformasyon, biyofilm adet tek eksenli sıkıştırma agar ortamından kaldırın veya kapak sonra 10,11, çevreden toplanan biyofilm kesme ve bir paralel transfer slaytlar üzerinde büyüdü plaka rheometre 12,13, AFM konsol 14 veya özel bir MICR bağlı bir bakteriyel biyofilm ile cam boncuk ve kaplamalı kullanarak atomik kuvvet spektroskopisimüstakil biyofilm parçalarının 15,16 çekme kuvvetinin ölçülmesi için ocantilever yöntem olup, malzeme 17 viskoelastik doğası hakkında yararlı bilgi veren, son on yıl içinde uygulanmıştır. Ancak, bu madde genellikle bu yaklaşımlarda olduğu ve kendi doğal çevresi, çıkarıldığında in situ biyofilm mekanik özellikleri üzerinde bilgiler kaybolur gibi görünmektedir. Ayrıca, homojen bir malzeme olarak biyofilm tedavi toplum içinde fiziksel özelliklerinin olası heterojenliği hakkında bilgi kaçırır. Bu nedenle, yapı, biyofilm içinde mekanik ve bu gen ifadesi modelleme veya kimyasal gradyanlar gibi biyolojik özelliklerin tesisinin etkileri hemen hemen tanınabilir. Biyofilm fiziksel özelliklerinin bir mikro tanımı doğru ilerlemeye, yeni özel aletler gereklidir. Bu kağıt elde etmek için tasarlanmış özgün bir yaklaşım detaylarıbiyofilm rahatsız ve mikro malzeme özelliklerinin mekansal dağılımı çizim ve daha sonra mekanik heterojenliğini sağlayan olmadan yerinde yerel mekanik parametrelerin ölçümü. Deneyin ilkesi, olgun biyofilm manyetik cımbız kullanarak uzaktan yükleme ardından manyetik mikro büyüyen bir biyofilm doping üzerinde durmaktadır. Mikroskop altında görüntülenmiş kontrollü manyetik kuvvet uygulaması altında parçacık deplasman yerel viskoelastik parametresi türetme, kendi yerel çevre raporlama her parçacık sağlar. Bu verilerden, biyofilm 3B mekanik profil mekansal ve çevresel durum bağımlılıkları açığa çizilebilir. Bütün deney, E. burada gösterilir Bir zorlandığı F-benzeri plazmid taşıyan bir genetiği suşu tarafından yapılan coli biyofilm. Son kağıt 18&#39;de detaylı sonuçlar bozulmamış biyofilm mekaniğinin iç benzersiz bir vizyon sağlar.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="1258">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td colspan="5" height="21" style="height:21px;width:1257px;">Table 1: Reagents and cells</td>
		</tr>
		<tr height="18">
			<td height="20" rowspan="2" style="height:22px;width:216px;">Magnetic particles</td>
			<td rowspan="2" style="width:323px;">Life technologies</td>
			<td rowspan="2" style="width:224px;">14307D</td>
			<td colspan="2" rowspan="2" style="width:496px;">Micrometric magnetic particle, 2.8 &#181;m diameter</td>
		</tr>
		<tr height="2">
		</tr>
		<tr height="24">
			<td height="24" style="height:24px;width:216px;">Ampicillin (Antibiotic)</td>
			<td style="width:323px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:224px;">A9518</td>
			<td colspan="2" style="width:496px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Tetracycline (Antibiotic)</td>
			<td style="width:323px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:224px;">87128</td>
			<td colspan="2" style="width:496px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Bacterial strain MG1655gfpF</td>
			<td style="width:323px;">UGB, Institut Pasteur, France</td>
			<td style="width:224px;"></td>
			<td colspan="2" style="width:496px;">produces F pili at its surface, resistant to Ampicilllin and tetracycline</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td colspan="5" height="21" style="height:21px;width:1257px;">Table 2:&#160; Capillaries and tubing</td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:23px;width:216px;">Filters for pediatric perfusion</td>
			<td style="width:323px;">Prodimed-Plastimed</td>
			<td style="width:224px;">6932002</td>
			<td colspan="2" style="width:496px;"></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:216px;">Hollow Square Capillaries</td>
			<td style="width:323px;">Composite Metal Scientific</td>
			<td style="width:224px;">8280-100</td>
			<td colspan="2" style="width:496px;">Manufactured in Borosilicate glass. Square 0.8mm x0.8mm</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Tubing silicone peroxyde</td>
			<td style="width:323px;">VWR international</td>
			<td style="width:224px;">228-0512</td>
			<td colspan="2" style="width:496px;">Diameter 1mm</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Tubing silicone peroxyde</td>
			<td style="width:323px;">VWR international</td>
			<td style="width:224px;">228-0700</td>
			<td colspan="2" style="width:496px;">Diameter 3mm</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Table 3: Biofilm growth</td>
			<td style="width:323px;"></td>
			<td style="width:224px;"></td>
			<td style="width:495px;"></td>
			<td style="width:1px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Lysogeny Broth (LB) solution</td>
			<td style="width:323px;">Amresco-VWR</td>
			<td style="width:224px;">J106-10PK</td>
			<td colspan="2" style="width:496px;">standard medium used to grow bacteria</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">M63B1 solution</td>
			<td style="width:323px;">Home-made</td>
			<td style="width:224px;"></td>
			<td colspan="2" style="width:496px;">Standard minimum&#160; medium used to grow bacteria</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Glucose</td>
			<td style="width:323px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:224px;">G8270</td>
			<td colspan="2" style="width:496px;">Used to make M63B1 medium with 0.4% glucose</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td colspan="5" height="21" style="height:21px;width:1257px;">Table 4: Electronics</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Camera EMCCD&#160;&#160;</td>
			<td style="width:323px;">Hamamatsu</td>
			<td style="width:224px;">C9100-02</td>
			<td colspan="2" style="width:496px;"></td>
		</tr>
		<tr height="24">
			<td height="24" style="height:24px;width:216px;">Heater controller</td>
			<td style="width:323px;">World precision instruments</td>
			<td style="width:224px;">300354</td>
			<td colspan="2" style="width:496px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Function generator</td>
			<td style="width:323px;">Agilent technologies</td>
			<td style="width:224px;">33210A</td>
			<td colspan="2" style="width:496px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Power amplifier</td>
			<td style="width:323px;">Home-made</td>
			<td style="width:224px;"></td>
			<td colspan="2" style="width:496px;">It gives a current signal with amplitudes up to 4 A.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Syringe pumps</td>
			<td style="width:323px;">Kd Scientific</td>
			<td style="width:224px;">KDS-220</td>
			<td colspan="2" style="width:496px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Shutter</td>
			<td style="width:323px;">Vincent Associates</td>
			<td style="width:224px;">Uniblitz T132</td>
			<td colspan="2" style="width:496px;"></td>
		</tr>
		<tr height="125">
			<td height="125" style="height:125px;width:216px;">Magnetic tweezers</td>
			<td style="width:323px;">Home-made</td>
			<td style="width:224px;"></td>
			<td colspan="2" style="width:496px;">Two electromagnetic poles, each made of a copper coil with 2,120 turns of 0.56 mm in diameter copper wire and soft magnetic alloy cores (Supra50-Arcelor Mittal, France) square shaped according to the blueprint shown in Fig. 10. The two cores are mounted north pole facing south pole, in order to generate a magnetic force in one direction along the length of the capillary. See coil wiring details in Figure 11.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td colspan="5" height="21" style="height:21px;width:1257px;">Table 5: Optics</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Inverted microscope&#160;</td>
			<td style="width:323px;">Nikon</td>
			<td style="width:224px;">TE-300</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">S Fluor x40 Objective (NA 0.9, WD0.3)</td>
			<td>Nikon</td>
			<td style="width:224px;"></td>
			<td>This a long working distance ojective enabling observation of the biofilm in the depth</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="105">
			<td height="105" style="height:105px;width:216px;">Epifluorescence filters: 1) for green fluorescence: Exc 480/20 nm; DM 495; Em 510/20&#160; 2) for Red fluorescence: Exc 540/25 nm; DM 565; Em 605/55</td>
			<td style="width:323px;">Chroma</td>
			<td style="width:224px;">1)#49020 2)#31002</td>
			<td>Particle displacement upon force application is recorded using the red fluoresecnce filter block.</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td colspan="5" height="21" style="height:21px;width:1257px;">Table 6: Image analysis</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">ImageJ</td>
			<td style="width:323px;">NIH - particle tracker plugin</td>
			<td style="width:224px;"></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

remote magnetic actuation of micrometric probes for in situ 3d mapping of bacterial biofilm physical properties

Arabirimlerde Bakteriyel yapışma ve bir büyüme üç boyutlu heterojen yapılar olarak adlandırılan biyofilm oluşumuna yol açar. Bu yapılar konut hücreler, hücre-dışı polimerik madde bir ağ aracılığı ile fiziksel etkileşimler ile bir arada tutulur. Bakteriyel biyofilm birçok insan faaliyetlerini etkileyecek ve onların özelliklerinin anlaşılması gelişim daha iyi bir kontrol için çok önemlidir - bakım veya eradikasyonu - bunların olumsuz ya da olumlu sonuca bağlı. Bu çalışma, şimdiye kadar, sadece bir makroskopik ve homojen malzeme açısından incelendiğinde, yerinde olmuştu biyofilm lokal fiziksel özellikleri ölçmek için hedefleyen yeni bir yöntem tarif eder. Burada tarif edilen deney, uzaktan biyofilm yapısal özelliklerini bozmadan işletilebilen lokal probları tohum için büyüyen bir biyofilm içine verilmesi manyetik parçacıklar içerir. Adanmış manyetik cımbız deve vardıbiyofilm gömülü her parçacık üzerinde tanımlı bir kuvvet uygulamak için miştir. Kurulum parçacık çekme dönemi time-lapse görüntülerin kaydını etkinleştirmek için bir mikroskop sahnede monte edilir. Parçacık yörüngeleri sonra çekme dizisinden ekstre edilir ve yerel viskoelastik parametreleri ve böylece parametrelerin 3D-uzaysal dağılımının sağlanması için, her parçacık deplasman eğrilerinden elde edilmiştir. Biyofilm mekanik profili içine anlayışlar kazanıyor mimari özellikleri ve bu yapıların belirli biyoloji arasındaki ilişkiyi netleştirmek için biyofilm kontrol amaçlı bakış bir mühendisin açısından değil, aynı zamanda temel bir bakış açısıyla esastır.

Tipik bir analiz orijinal düzeni bozmadan canlı bir biyofilm üzerinde mikron ölçeğinde viskoelastik parametrelerin dağılımını sağlar. Elastik uyumluluk - - derinliği boyunca ve biyofilm bir yan boyut boyunca y-ekseninin z-ekseninin bir fonksiyonu olarak verilir Tipik sonuçlar J 0 değerleri Şekil 7 &#39;de gösterilmiştir. Her nokta sürünme eğrisi analizi J 0 değer sağlamıştır bir boncuk karşılık gelir. Veri neredeyse üç büyüklükte emir ama aynı zam...

Watch this Scientific Journal Video about Remote Magnetic Actuation of Micrometric Probes for in situ 3D Mapping of Bacterial Biofilm Physical Properties at JoVE.com

Remote Magnetic Actuation of Micrometric Probes for in situ 3D Mapping of Bacterial Biofilm Physical Properties

Bu çalışma, bir ince biyolojik bakteri tabakası ve in situ ara yüzeylerde mikro-organizmalar tarafından yapılmış karmaşık yaşam malzemenin lokal mekanik özelliklerini ölçmek için özel bir manyetik cımbız geliştirilmesi tohumlanmış manyetik parçacıkların uzaktan harekete dayalı orijinal bir yöntem göstermektedir.

Için Mikrometrik Sondalar uzaktan manyetik uyarılı<em&gt; In situ</emBakteriyel biyofilm Fiziksel Özelliklerinin&gt; 3D Mapping

Bacterial adhesion and growth on interfaces lead to the formation of three-dimensional heterogeneous structures so-called biofilms. The cells dwelling in ...

remote-magnetic-actuation-micrometric-probes-for-situ-3d-mapping

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Remote Magnetic Actuation of Micrometric Probes for in situ 3D Mapping of Bacterial Biofilm Physical Properties

9.1K Görüntüleme.  Sorbonne Universités, UPMC.  Bu çalışma, bir ince biyolojik bakteri tabakası ve in situ ara yüzeylerde mikro-organizmalar tarafından yapılmış karmaşık yaşam malzemenin lokal mekanik özelliklerini ölçmek için özel bir manyetik cımbız geliştirilmesi tohumlanmış manyetik parçacıkların uzaktan harekete dayalı orijinal bir yöntem göstermektedir. 

Video: Remote Magnetic Actuation of Micrometric Probes for in situ 3D Mapping of Bacterial Biofilm Physical Properties

Multiparametric Optical Mapping of the Langendorff-perfused Rabbit Heart

Optical imaging and fluorescent probes have significantly advanced research methodology in the field of cardiac electrophysiology in ways that could not have been accomplished by other approaches1. With the use of the calcium- and voltage-sensitive dyes, optical mapping allows measurement of transmembrane action potentials and calcium transients with high spatial resolution without the physical contact with the tissue. This makes measurements of the cardiac electrical activity possible under many conditions where the use of electrodes is inconvenient or impossible1. For example, optical recordings provide accurate morphological changes of membrane potential during and immediately after stimulation and defibrillation, while conventional electrode techniques suffer from stimulus-induced artifacts during and after stimuli due to electrode polarization1. 
The Langendorff-perfused rabbit heart is one of the most studied models of human heart physiology and pathophysiology. Many types of arrhythmias observed clinically could be recapitulated in the rabbit heart model. It was shown that wave patterns in the rabbit heart during ventricular arrhythmias, determined by effective size of the heart and the wavelength of reentry, are very similar to that in the human heart2. It was also shown that critical aspects of excitation-contraction (EC) coupling in rabbit myocardium, such as the relative contribution of sarcoplasmic reticulum (SR), is very similar to human EC coupling3. Here we present the basic procedures of optical mapping experiments in Langendorff-perfused rabbit hearts, including the Langendorff perfusion system setup, the optical mapping systems setup, the isolation and cannulation of the heart, perfusion and dye-staining of the heart, excitation-contraction uncoupling, and collection of optical signals. These methods could be also applied to the heart from species other than rabbit with adjustments to flow rates, optics, solutions, etc.
Two optical mapping systems are described. The panoramic mapping system is used to map the entire epicardium of the rabbit heart4-7. This system provides a global view of the evolution of reentrant circuits during arrhythmogenesis and defibrillation, and has been used to study the mechanisms of arrhythmias and antiarrhythmia therapy8,9. The dual mapping system is used to map the action potential (AP) and calcium transient (CaT) simultaneously from the same field of view10-13. This approach has enhanced our understanding of the important role of calcium in the electrical alternans and the induction of arrhythmia14-16.

This article describes the basic procedures for conducting optical mapping experiments in the Langendorff-perfused rabbit heart using the panoramic imaging system, and the dual (voltage and calcium) imaging modality.

Çok parametreli Langendorff perfüze Tavşan Kalp Optik Haritalama

Optical imaging and fluorescent probes have significantly advanced research methodology in the field of cardiac electrophysiology in ways that could not ...

Biyomühendislik

Optical Mapping of Action Potentials and Calcium Transients in the Mouse Heart

The mouse heart is a popular model for cardiovascular studies due to the existence of low cost technology for genetic engineering in this species. Cardiovascular physiological phenotyping of the mouse heart can be easily done using fluorescence imaging employing various probes for transmembrane potential (Vm), calcium transients (CaT), and other parameters. Excitation-contraction coupling is characterized by action potential and intracellular calcium dynamics; therefore, it is critically important to map both Vm and CaT simultaneously from the same location on the heart1-4. Simultaneous optical mapping from Langendorff perfused mouse hearts has the potential to elucidate mechanisms underlying heart failure, arrhythmias, metabolic disease, and other heart diseases. Visualization of activation, conduction velocity, action potential duration, and other parameters at a myriad of sites cannot be achieved from cellular level investigation but is well solved by optical mapping1,5,6. In this paper we present the instrumentation setup and experimental conditions for simultaneous optical mapping of Vm and CaT in mouse hearts with high spatio-temporal resolution using state-of-the-art CMOS imaging technology. Consistent optical recordings obtained with this method illustrate that simultaneous optical mapping of Langendorff perfused mouse hearts is both feasible and reliable.

This paper details the dissection procedure, instrumental setup, and experimental conditions during optical mapping of transmembrane potential (Vm) and intracellular calcium transient (CaT) in intact isolated Langendorff perfused mouse hearts.

Fare Kalp Aksiyon Potansiyelleri ve Kalsiyum Geçici Optik Haritalama

The mouse heart is a popular model for cardiovascular studies due to the existence of low cost technology for genetic engineering in this species. ...

Magnetically-Assisted Remote Controlled Microcatheter Tip Deflection under Magnetic Resonance Imaging

X-ray fluoroscopy-guided endovascular procedures have several significant limitations, including difficult catheter navigation and use of ionizing radiation, which can potentially be overcome using a magnetically steerable catheter under MR guidance.
	The main goal of this work is to develop a microcatheter whose tip can be remotely controlled using the magnetic field of the MR scanner. This protocol aims to describe the procedures for applying current to the microcoil-tipped microcatheter to produce consistent and controllable deflections.
	A microcoil was fabricated using laser lathe lithography onto a polyimide-tipped endovascular catheter. In vitro testing was performed in a waterbath and vessel phantom under the guidance of a 1.5-T MR system using steady-state free precession (SSFP) sequencing. Various amounts of current were applied to the coils of the microcatheter to produce measureable tip deflections and navigate in vascular phantoms.
	The development of this device provides a platform for future testing and opportunity to revolutionize the endovascular interventional MRI environment.

Current applied to an endovascular microcatheter with microcoil tip made by laser lathe lithography can achieve controllable deflections under magnetic resonance (MR) guidance, which may improve speed and efficacy of navigation of vasculature during various endovascular procedures.

Manyetik Rezonans Görüntüleme altında Manyetik Destekli Uzaktan Kumandalı mikrokateter İpucu Sehim

X-ray fluoroscopy-guided  endovascular procedures have several significant limitations, including  difficult catheter navigation and use of ionizing ...

Fabrication of a Functionalized Magnetic Bacterial Nanocellulose with Iron Oxide Nanoparticles

In this study, bacterial nanocellulose (BNC) produced by the bacteria Gluconacetobacter xylinus is synthesized and impregnated in situ with iron oxide nanoparticles (IONP) (Fe3O4) to yield a magnetic bacterial nanocellulose (MBNC). The synthesis of MBNC is a precise and specifically designed multi-step process. Briefly, bacterial nanocellulose (BNC) pellicles are formed from preserved G. xylinus strain according to our experimental requirements of size and morphology. A solution of iron(III) chloride hexahydrate (FeCl3&#183;6H2O) and iron(II) chloride tetrahydrate (FeCl2&#183;4H2O) with a 2:1 molar ratio is prepared and diluted in deoxygenated high purity water. A BNC pellicle is then introduced in the vessel with the reactants. This mixture is stirred and heated at 80 &#176;C in a silicon oil bath and ammonium hydroxide (14%) is then added by dropping to precipitate the ferrous ions into the BNC mesh. This last step allows forming in situ magnetite nanoparticles (Fe3O4) inside the bacterial nanocellulose mesh to confer magnetic properties to BNC pellicle. A toxicological assay was used to evaluate the biocompatibility of the BNC-IONP pellicle. Polyethylene glycol (PEG) was used to cover the IONPs in order to improve their biocompatibility. Scanning electron microscopy (SEM) images showed that the IONP were located preferentially in the fibril interlacing spaces of the BNC matrix, but some of them were also found along the BNC ribbons. Magnetic force microscope measurements performed on the MBNC detected the presence magnetic domains with high and weak intensity magnetic field, confirming the magnetic nature of the MBNC pellicle. Young&#39;s modulus values obtained in this work are also in a reasonable agreement with those reported for several blood vessels in previous studies.

Here, we present a protocol to make a bacterial nanocellulose (BNC) magnetic for applications in damaged blood vessel reconstruction. The BNC was synthesized by G. xylinus strain. On the other hand, magnetization of the BNC was realized through in situ precipitation of Fe2+ and Fe3+ ferrous ions inside the BNC mesh.

Demir Oksit Nanopartiküller ile Fonksiyonlu Manyetik Bakteriyel Nanocellulose Fabrikasyon

In this study, bacterial nanocellulose (BNC) produced by the bacteria Gluconacetobacter xylinus is synthesized and impregnated in situ with iron oxide ...

In Situ Mapping of the Mechanical Properties of Biofilms by Particle-tracking Microrheology

Bacterial cells are able to form surface-attached biofilm communities known as biofilms by encasing themselves in extracellular polymeric substances (EPS). The EPS serves as a physical and protective scaffold that houses the bacterial cells and consists of a variety of materials that includes proteins, exopolysaccharides and DNA. The composition of the EPS may change, which remodels the mechanic properties of the biofilm to further develop or support alternative biofilm structures, such as streamers, as a response to environmental cues. Despite this, there are little quantitative descriptions on how EPS components contribute to the mechanical properties and function of biofilms. Rheology, the study of the flow of matter, is of particular relevance to biofilms as many biofilms grow in flow conditions and are constantly exposed to shear stress. It also provides measurement and insight on the spreading of the biofilm on a surface. Here, particle-tracking microrheology is used to examine the viscoelasticity and effective crosslinking roles of different matrix components in various parts of the biofilm during development. This approach allows researchers to measure mechanic properties of biofilms at the micro-scale, which might provide useful information for controlling and engineering biofilms.

In Situ Mapping of the Mechanical Properties of Biofilms by Particle-tracking Microrheology

Particle-tracking microrheology investigates the viscoelasticity of materials. Here, the technique is used to determine the viscoelasticity, creep compliance and effective crosslinking roles of different matrix components of a bacterial biofilm. The matrix consists of polymeric substances secreted by the bacteria and its components determine biofilm structure and mechanical properties.

Parçacık izleme Microrheology tarafından Biyofilmler Mekanik Özelliklerinin Yerinde Haritalama

Bacterial cells are able to form surface-attached biofilm communities known as biofilms by encasing themselves in extracellular polymeric substances ...

Rapid Scan Electron Paramagnetic Resonance Opens New Avenues for Imaging Physiologically Important Parameters In Vivo

We demonstrate a superior method of 2D spectral-spatial imaging of stable radical reporter molecules at 250 MHz using rapid-scan electron-paramagnetic-resonance (RS-EPR), which can provide quantitative information under in vivo conditions on oxygen concentration, pH, redox status and concentration of signaling molecules (i.e., OH&#8226;, NO&#8226;). The RS-EPR technique has a higher sensitivity, improved spatial resolution (1 mm), and shorter acquisition time in comparison to the standard continuous wave (CW) technique. A variety of phantom configurations have been tested, with spatial resolution varying from 1 to 6 mm, and spectral width of the reporter molecules ranging from 16 &#181;T (160 mG) to 5 mT (50 G). A cross-loop bimodal resonator decouples excitation and detection, reducing the noise, while the rapid scan effect allows more power to be input to the spin system before saturation, increasing the EPR signal. This leads to a substantially higher signal-to-noise ratio than in conventional CW EPR experiments.

Rapid Scan Electron Paramagnetic Resonance Opens New Avenues for Imaging Physiologically Important Parameters In Vivo

A new electron paramagnetic resonance (EPR) method, rapid scan EPR (RS-EPR), is demonstrated for 2D spectral spatial imaging which is superior to the traditional continuous wave (CW) technique and opens new venues for in vivo imaging. Results are demonstrated at 250 MHz, but the technique is applicable at any frequency.

Hızlı Tarama Elektron Paramagnetik Rezonans Görüntüleme Fizyolojik Önemli Parametreler için Yeni bulvarlar açar<em&gt; İn Vivo</em

We demonstrate a superior method of 2D spectral-spatial imaging of stable radical reporter molecules at 250 MHz using rapid-scan ...

3D Magnetic Stem Cell Aggregation and Bioreactor Maturation for Cartilage Regeneration

Cartilage engineering remains a challenge due to the difficulties in creating an in vitro functional implant similar to the native tissue. An approach recently explored for the development of autologous replacements involves the differentiation of stem cells into chondrocytes. To initiate this chondrogenesis, a degree of compaction of the stem cells is required; hence, we demonstrated the feasibility of magnetically condensing cells, both within thick scaffolds and scaffold-free, using miniaturized magnetic field sources as cell attractors. This magnetic approach was also used to guide aggregate fusion and to build scaffold-free, organized, three-dimensional (3D) tissues several millimeters in size. In addition to having an enhanced size, the tissue formed by magnetic-driven fusion presented a significant increase in the expression of collagen II, and a similar trend was observed for aggrecan expression. As the native cartilage was subjected to forces that influenced its 3D structure, dynamic maturation was also performed. A bioreactor that provides mechanical stimuli was used to culture the magnetically seeded scaffolds over a 21-day period. Bioreactor maturation largely improved chondrogenesis into the cellularized scaffolds; the extracellular matrix obtained under these conditions was rich in collagen II and aggrecan. This work outlines the innovative potential of magnetic condensation of labeled stem cells and dynamic maturation in a bioreactor for improved chondrogenic differentiation, both scaffold-free and within polysaccharide scaffolds.

Chondrogenesis from stem cells requires fine tuning the culture conditions. Here, we present a magnetic approach for condensing cells, an essential step to initiate chondrogenesis. In addition, we show that dynamic maturation in a bioreactor applies mechanical stimulation to the cellular constructs and enhances cartilaginous extracellular matrix production.

Kıkırdak Yenileme için 3D Manyetik Kök Hücre Toplama ve Biyoreaktör Olgunlaşma

Cartilage engineering remains a challenge due to the difficulties in creating an in vitro functional implant similar to the native tissue. An approach ...

Optimized Setup and Protocol for Magnetic Domain Imaging with In Situ Hysteresis Measurement

This paper elaborates the sample preparation protocols required to obtain optimal domain patterns using the Bitter method, focusing on the extra steps compared to standard metallographic sample preparation procedures. The paper proposes a novel bespoke rig for dynamic domain imaging with in situ BH (magnetic hysteresis) measurements and elaborates the protocols for the sensor preparation and the use of the rig to ensure accurate BH measurement. The protocols for static and ordinary dynamic domain imaging (without in situ BH measurements) are also presented. The reported method takes advantage of the convenience and high sensitivity of the traditional Bitter method and enables in situ BH measurement without interrupting or interfering with the domain wall movement processes. This facilitates establishing a direct and quantitative link between the domain wall movement processes&#8211;microstructural feature interactions in ferritic steels with their BH loops. This method is anticipated to become a useful tool for the fundamental study of microstructure&#8211;magnetic property relationships in steels and to help interpret the electromagnetic sensor signals for non-destructive evaluation of steel microstructures.

Optimized Setup and Protocol for Magnetic Domain Imaging with In Situ Hysteresis Measurement

This paper elaborates the sample and sensor preparation procedures and the protocols for using the test rig particularly for dynamic domain imaging with in situ BH measurements in order to achieve optimal domain pattern quality and accurate BH measurements.

En iyi duruma getirilmiş kurulum ve manyetik etki alanı görüntüleme ile Situ histeresis ölçüm için iletişim kuralı

This paper elaborates the sample preparation protocols required to obtain optimal domain patterns using the Bitter method, focusing on the extra steps ...

Improved 3D Hydrogel Cultures of Primary Glial Cells for In Vitro Modelling of Neuroinflammation

In the central nervous system, numerous acute injuries and neurodegenerative disorders, as well as implanted devices or biomaterials engineered to enhance function result in the same outcome: excess inflammation leads to gliosis, cytotoxicity, and/or formation of a glial scar that collectively exacerbate injury or prevent healthy recovery. With the intent of creating a system to model glial scar formation and study inflammatory processes, we have generated a 3D cell scaffold capable of housing primary cultured glial cells: microglia that regulate the foreign body response and initiate the inflammatory event, astrocytes that respond to form a fibrous scar, and oligodendrocytes that are typically vulnerable to inflammatory injury. The present work provides a detailed step-by-step method for the fabrication, culture, and microscopic characterization of a hyaluronic acid-based 3D hydrogel scaffold with encapsulated rat brain-derived glial cells. Further, protocols for characterization of cell encapsulation and the hydrogel scaffold by confocal immunofluorescence and scanning electron microscopy are demonstrated, as well as the capacity to modify the scaffold with bioactive substrates, with incorporation of a commercial basal lamina mixture to improved cell integration.

Improved 3D Hydrogel Cultures of Primary Glial Cells for In Vitro Modelling of Neuroinflammation

Herein, we present a protocol for the 3D culture of rat brain-derived glia cells, including astrocytes, microglia, and oligodendrocytes. We demonstrate primary cell culture, methacrylated hyaluronic acid (HAMA) hydrogel synthesis, HAMAphoto-polymerization and cell encapsulation, and sample processing for confocal and scanning electron microscopic imaging.

Geliştirilmiş 3D hidrojel Neuroinflammation Vitro modelleme için birincil gliyal hücreler kültürleri

In the central nervous system, numerous acute injuries and neurodegenerative disorders, as well as implanted devices or biomaterials engineered to enhance ...

Electric and Magnetic Field Devices for Stimulation of Biological Tissues

Electric fields (EFs) and magnetic fields (MFs) have been widely used by tissue engineering to improve cell dynamics such as proliferation, migration, differentiation, morphology, and molecular synthesis. However, variables such stimuli strength and stimulation times need to be considered when stimulating either cells, tissues or scaffolds. Given that EFs and MFs vary according to cellular response, it remains unclear how to build devices that generate adequate biophysical stimuli to stimulate biological samples. In fact, there is a lack of evidence regarding the calculation and distribution when biophysical stimuli are applied. This protocol is focused on the design and manufacture of devices to generate EFs and MFs and implementation of a computational methodology to predict biophysical stimuli distribution inside and outside of biological samples. The EF device was composed of two parallel stainless-steel electrodes located at the top and bottom of biological cultures. Electrodes were connected to an oscillator to generate voltages (50, 100, 150 and 200 Vp-p) at 60 kHz. The MF device was composed of a coil, which was energized with a transformer to generate a current (1 A) and voltage (6 V) at 60 Hz. A polymethyl methacrylate support was built to locate the biological cultures in the middle of the coil. The computational simulation elucidated the homogeneous distribution of EFs and MFs inside and outside of biological tissues. This computational model is a promising tool that can modify parameters such as voltages, frequencies, tissue morphologies, well plate types, electrodes and coil size to estimate the EFs and MFs to achieve a cellular response.

This protocol describes the step-by-step process to build both electrical and magnetic stimulators used to stimulate biological tissues. The protocol includes a guideline to simulate computationally electric and magnetic fields and manufacture of stimulator devices.

Biyolojik Dokuların Uyarılması için Elektrikli ve Manyetik Alan Cihazları

Electric fields (EFs) and magnetic fields (MFs) have been widely used by tissue engineering to improve cell dynamics such as proliferation, migration, ...