Name: multiplexing focused ultrasound stimulation with fluorescence microscopy
Uploaded: 2019-01-07T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Multiplexing Focused Ultrasound Stimulation with Fluorescence Microscopy at JoVE.com

Мы благодарим Drs. Михаил Шапиро и Никита Резник за плодотворные дискуссии. Эта работа была поддержана начальных средств от Западного университета медицинских наук и низ Грант R21NS101384.

1. рост клеток на акустически прозрачной полиэфирной пленки
<ol><li>Просверлите отверстие размером 12 мм в нижней части стандартного 35-мм культуры блюдо с помощью вертикальный пресс сверла. Медленно сверла и носить для защиты глаз. Удалите кусочки пластика, на дно посуды с помощью лезвия д?...

<ol>
	<li>Elhelf, I. A. S., 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=High+intensity+focused+ultrasound:+The+fundamentals,+clinical+applications+and+research+trends.">High intensity focused ultrasound: The fundamentals, clinical applications and research trends.</a> Diagnostic and Interventional Imaging. 99 (6), 349-359 (2018).</li><li>Toccaceli, G., Delfini, R., Colonnese, C., Raco, A., Peschillo, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Emerging strategies and future perspective in neuro-oncology using Transcranial Focused Ultrasound Technology. , (2018).</li><li>Duck, F. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Medical+and+non-medical+protection+standards+for+ultrasound+and+infrasound.">Medical and non-medical protection standards for ultrasound and infrasound.</a> Progress in Biophysics and Molecular Biology. 93 (1-3), 176-191 (2007).</li><li>Legon, 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=Transcranial+focused+ultrasound+modulates+the+activity+of+primary+somatosensory+cortex+in+humans.">Transcranial focused ultrasound modulates the activity of primary somatosensory cortex in humans.</a> Nature Neuroscience. 17 (2), 322-329 (2014).</li><li>Tyler, W. 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+mechanobiology+of+brain+function.">The mechanobiology of brain function.</a> Nature Reviews: Neuroscience. 13 (12), 867-878 (2012).</li><li>Tyler, W. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Noninvasive+neuromodulation+with+ultrasound?+A+continuum+mechanics+hypothesis.">Noninvasive neuromodulation with ultrasound? A continuum mechanics hypothesis.</a> Neuroscientist. 17 (1), 25-36 (2011).</li><li>Tufail, 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=Transcranial+pulsed+ultrasound+stimulates+intact+brain+circuits.">Transcranial pulsed ultrasound stimulates intact brain circuits.</a> Neuron. 66 (5), 681-694 (2010).</li><li>Tyler, W. 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=Remote+excitation+of+neuronal+circuits+using+low-intensity,+low-frequency+ultrasound.">Remote excitation of neuronal circuits using low-intensity, low-frequency ultrasound.</a> PloS One. 3 (10), e3511 (2008).</li><li>Suarez Castellanos, I., 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=Calcium-dependent+ultrasound+stimulation+of+secretory+events+from+pancreatic+beta+cells.">Calcium-dependent ultrasound stimulation of secretory events from pancreatic beta cells.</a> Journal of Therapeutic Ultrasound. 5, 30 (2017).</li><li>Suarez Castellanos, I., Jeremic, A., Cohen, J., Zderic, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultrasound+Stimulation+of+Insulin+Release+from+Pancreatic+Beta+Cells+as+a+Potential+Novel+Treatment+for+Type+2+Diabetes.">Ultrasound Stimulation of Insulin Release from Pancreatic Beta Cells as a Potential Novel Treatment for Type 2 Diabetes.</a> Ultrasound in Medicine and Biology. 43 (6), 1210-1222 (2017).</li><li>Ibsen, S., Tong, A., Schutt, C., Esener, S., Chalasani, S. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sonogenetics+is+a+non-invasive+approach+to+activating+neurons+in+Caenorhabditis+elegans.">Sonogenetics is a non-invasive approach to activating neurons in Caenorhabditis elegans.</a> Nature Communications. 6, 8264 (2015).</li><li>Prieto, M. L., Firouzi, K., Khuri-Yakub, B. T., Maduke, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Activation+of+Piezo1+but+Not+NaV1.2+Channels+by+Ultrasound+at+43+MHz.">Activation of Piezo1 but Not NaV1.2 Channels by Ultrasound at 43 MHz.</a> Ultrasound in Medicine and Biology. 44 (6), 1217-1232 (2018).</li><li>Kubanek, 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=Ultrasound+modulates+ion+channel+currents.">Ultrasound modulates ion channel currents.</a> Scientific Reports. 6, 24170 (2016).</li><li>Prieto, M. L., Omer, O., Khuri-Yakub, B. T., Maduke, M. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dynamic+response+of+model+lipid+membranes+to+ultrasonic+radiation+force.">Dynamic response of model lipid membranes to ultrasonic radiation force.</a> PloS One. 8 (10), e77115 (2013).</li><li>Sato, T., Shapiro, M. G., Tsao, D. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultrasonic+Neuromodulation+Causes+Widespread+Cortical+Activation+via+an+Indirect+Auditory+Mechanism.">Ultrasonic Neuromodulation Causes Widespread Cortical Activation via an Indirect Auditory Mechanism.</a> Neuron. 98 (5), 1031-1041 (2018).</li><li>O'Brien, W. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultrasound-biophysics+mechanisms.">Ultrasound-biophysics mechanisms.</a> Progress in Biophysics and Molecular Biology. 93 (1-3), 212-255 (2007).</li><li>Shapiro, M. G., Homma, K., Villarreal, S., Richter, C. P., Bezanilla, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Corrigendum:+Infrared+light+excites+cells+by+changing+their+electrical+capacitance.">Corrigendum: Infrared light excites cells by changing their electrical capacitance.</a> Nature Communications. 8, 16148 (2017).</li><li>Shapiro, M. G., Homma, K., Villarreal, S., Richter, C. P., Bezanilla, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Infrared+light+excites+cells+by+changing+their+electrical+capacitance.">Infrared light excites cells by changing their electrical capacitance.</a> Nature Communications. 3, 736 (2012).</li><li>Shapiro, M. G., Priest, M. F., Siegel, P. H., Bezanilla, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thermal+mechanisms+of+millimeter+wave+stimulation+of+excitable+cells.">Thermal mechanisms of millimeter wave stimulation of excitable cells.</a> Biophysical Journal. 104 (12), 2622-2628 (2013).</li><li>Hwang, J. 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=Investigating+contactless+high+frequency+ultrasound+microbeam+stimulation+for+determination+of+invasion+potential+of+breast+cancer+cells.">Investigating contactless high frequency ultrasound microbeam stimulation for determination of invasion potential of breast cancer cells.</a> Biotechnology and Bioengineering. 110 (10), 2697-2705 (2013).</li><li>Nakano, 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=Genetically+encoded+ratiometric+fluorescent+thermometer+with+wide+range+and+rapid+response.">Genetically encoded ratiometric fluorescent thermometer with wide range and rapid response.</a> PloS One. 12 (2), e0172344 (2017).</li><li>Donner, J. S., Thompson, S. A., Kreuzer, M. P., Baffou, G., Quidant, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mapping+intracellular+temperature+using+green+fluorescent+protein.">Mapping intracellular temperature using green fluorescent protein.</a> Nano Letters. 12 (4), 2107-2111 (2012).</li></ol>

Основным преимуществом фокусированного ультразвука является его способность неинвазивно доставить механических и/или тепловой энергии в биологических образцов с высокой точностью пространственно временной. Другие методы, предназначенные для механически стимулировать клетки обыч?...

Многие заболевания требуют некоторые формы инвазивных медицинского вмешательства. Эти процедуры часто дорогие, рискованно, требуют восстановления периоды и таким образом добавить бремя для систем здравоохранения. Неинвазивная терапевтические механизмы имеют потенциал для обеспечения альтернатив безопаснее и дешевле обычных хирургических процедур. Однако текущий неинвазивные подходов, таких как фармакотерапии или транскраниальная магнитная стимуляция часто ограничены компромиссов между ткани проникновения, пространственно-временных резолюции и нежелательных эффектов пробить. В этом контексте фокусированного ультразвука является перспективной технологии неинвазивные с потенциалом для манипулирования биологических функций глубоко внутри ткани с высокой точностью пространственно-временных и ограниченных пробить эффектов.
Фокусированный ультразвук разрушает стимуляции состоит из доставки акустической энергии в точных местах глубоко внутри живых организмов. В зависимости от параметров акустических импульсов эта энергия может иметь множество медицинских применений. Например пищевых продуктов и медикаментов одобрил использование высокой интенсивности ультразвука направлены (HiFU) на тепловой аблация опухолей предстательной железы, вызывая дрожь мозга регионов, миома матки и вызывая боли нервных окончаний в костных метастазов1 . Кавитация при посредничестве HiFu СРТ используется также для временно открыть blood - brain барьер для целенаправленной доставки системно ведении терапии2. Пульс средняя интенсивность пространственных пик (яАЮП) и пространственных пик височной средняя интенсивность (яЗИП) используется для HiFU приложений, как правило, выше несколько кВт см-2 и производят пульсовое давление несколько десятков МПа. Эти значения интенсивности являются намного выше FDA утвержденных яАЮП и яЗИП ограничения для ультразвуковой диагностики, 190 W см-2 и 720 МВт см-2, соответственно3. Напротив недавние исследования показали что неразрушающего импульсных ультразвуковых стимуляции, которые находятся в пределах или вблизи предела ограничения интенсивности ультразвуковой диагностики (LIPUS) может быть эффективным удаленно и безопасно управлять нейронных стрельбы4, 5,6,7,8, гормональной секреции9,10 и биоинженерных клеток11. Тем не менее клеточном и молекулярном механизмы, в которых клетки воспринимают и отвечают к УЗИ остаются неясными, исключающие клинический перевод LIPUS. Таким образом за последние несколько лет, исследования искусственных оболочек, культивируемых клеток и животных стимулируется с УЗИ получили импульс раскрыть биофизических и физиологических процессов модулированные LIPUS12,13, 14,15.
Звук состоит из колебаний, распространяющихся через физический носитель. УЗИ является звук с частотой выше человека слышимого диапазона (то есть, выше 20 кГц). В лабораторных условиях, ультразвуковые волны обычно производятся пьезоэлектрические преобразователи, которые содержат материал, который вибрирует в ответ на колеблющиеся в конкретной полосы пропускания высокой частоты электрического поля. Существует два типа датчиков: совмещенные преобразователи и датчики массивы. Единственный элемент пьезоэлектрические преобразователи имеют изогнутые поверхности, которая действует как фокусирующей линзы и следовательно концентратов акустической энергии в определенную область под названием зоне фокуса. Одноэлементные преобразователи намного дешевле и легче работать, чем массивы датчика. Эта статья будет сосредоточена на одноэлементных преобразователей.
Размер фокуса зоны целенаправленной один элемент датчика зависит от геометрических свойств акустические линзы и акустические частоты. Для достижения миллиметр размер зоны фокуса с одного элемента датчика, обычно требуются ультразвуковые частоты в диапазоне МГц. К сожалению акустических волн на такой частоте являются очень быстро ослабленного при распространении в разреженной среды как воздух. Таким образом МГц ультразвуковые волны необходимо создаются и распространяются на образец в плотный материал, например воды. Это является первой задачей в деле интеграции механизма LIPUS микроскопом.
Вторая задача заключается в минимизации физические интерфейсы между материалами с различных акустических импедансов, (который является продуктом плотности материала и акустическая скорость) вдоль акустического пути. Эти интерфейсы могут отражать, преломляют, точечной и поглощать акустических волн, что делает его трудно подсчитать количество акустической энергии, эффективно доставлен образец. Они также могут создавать нежелательные механические артефакты. Например размышления производится перпендикулярно акустическая несоответствие импеданс интерфейсы создания backpropagating волны, которые мешают те распространяющихся вперед. По пути вмешательства волны компенсируют друг друга на фиксированных регионах пространств под названием узлов и суммировать в чередующихся регионов под названием анти узлов, создание так называемого стоячие волны (рис. 1). Это важно для экспериментатор иметь возможность контролировать или устранить эти экспериментальные интерфейсов в пробирке , как они не могут существовать в естественных условиях.
Флуоресценции измерение оптических журналистов является известный метод допросить прозрачный биологических образцов в режиме реального времени и с без физического воздействия. Таким образом, этот подход идеально подходит для LIPUS исследований, как любой физической зондов, в районе sonicated представит механических артефактов. Этот протокол описывает внедрение и эксплуатация LIPUS для коммерческих epi флуоресцентным микроскопом.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>upright microscope with large working volume</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>CERNA</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>upright microscope with large working volume</td>
			<td>Scientifica</td>
			<td>SliceScope</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>optomechanical components</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>n/a</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>needle hydrophone</td>
			<td>ONDA Corporation</td>
			<td>HNP/C/R/A/T series + AH/G pre-amplifier</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>needle hydrophone</td>
			<td>Precision Acoustics</td>
			<td>n/a</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>fiber optic hydrophone</td>
			<td>ONDA Corporation</td>
			<td>HFO series</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>fiber optic hydrophone</td>
			<td>Precision Acoustics</td>
			<td>n/a</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>oscilloscope</td>
			<td>Keysight Technology</td>
			<td>DSOX2004A (4-channels 70MHz)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>function generator</td>
			<td>Keysight Technology</td>
			<td>33500B (20MHz single-channel)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>RF power amplifier</td>
			<td>Electronic Navigation Industries (ENI)</td>
			<td rowspan="2">325LA, 525LA, 240L, 350L, A075, 2100L, 3100LA</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>RF power amplifier</td>
			<td>Electronics &#38; Innovation (E&#38;I)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>immersion ultrasound transducer</td>
			<td>Olympus</td>
			<td>focused immersion transdcuers</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>immersion ultrasound transducer</td>
			<td>Benthowave Instrument</td>
			<td>HiFu transducer BII-76 series</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>immersion ultrasound transducer</td>
			<td>Precision Acoustics</td>
			<td>Piezo-ceramic or HiFu transducers</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>immersion ultrasound transducer</td>
			<td>Ultrasonic-S-lab</td>
			<td>HiFu transducers made to order</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>high-density Matrigel</td>
			<td>Corning</td>
			<td>VWR 80094-330</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mylar film 2.5 microns</td>
			<td>Chemplex</td>
			<td>CAT.NO:107</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

multiplexing focused ultrasound stimulation with fluorescence microscopy

Сосредоточив ультразвук малой интенсивности импульсов, которые проникают мягких тканей, LIPUS представляет перспективных биомедицинских технологий удаленно и безопасно управлять нервных стрельбы, гормональной секреции и генетически перепрограммировать клетки. Однако перевод этой технологии для медицинских применений в настоящее время сдерживается отсутствием биофизических механизмов, с помощью которого направлены тканей чувство и реагировать на LIPUS. Подходящие подход для выявления этих механизмов будет использовать оптические биодатчики в сочетании с LIPUS для определения, лежащие в основе сигнальных путей. Однако реализация LIPUS флуоресцентным микроскопом может ввести нежелательных механических артефактов вследствие наличия физических интерфейсов, которые отражают, поглощать и преломляют Акустические волны. Эта статья представляет пошаговую процедуру для включения LIPUS имеющиеся вертикально epi флуоресценции Микроскопы минимизируя влияние физических интерфейсов для акустических пути. Простая процедура описана работать один элемент ультразвукового датчика и довести зоне фокуса преобразователя в объективных координационным центром. Использование LIPUS иллюстрируется примером транзиентов LIPUS-индуцированной кальция в клетки культивировали глиобластомы человека измеряется с помощью кальция изображений.

Рисунок 5 приведен пример LIPUS эксперимента мультиплексированием с кальция изображений. Глиобластома клетки (A-172) были выросли на EMPM покрытием полиэфирной пленки в стандартной среде культуры (дополнена 10% сыворотки и 1% антибиотиков) и инкубировали с кал?...

Watch this Scientific Journal Video about Multiplexing Focused Ultrasound Stimulation with Fluorescence Microscopy at JoVE.com

Multiplexing Focused Ultrasound Stimulation with Fluorescence Microscopy

Низкоинтенсивного импульсного УЗИ стимуляции (LIPUS)-это механизм для неинвазивной механической стимуляции эндогенной или инженерии клетки с высоким пространственным и временным разрешением. Эта статья описывает, как реализовать LIPUS epi флуоресцентным микроскопом и как минимизировать акустическая разночтений по УЗИ пути для предотвращения нежелательных механические артефакты.

Мультиплексирование сосредоточены УЗИ стимуляции с микроскопии флуоресцирования

By focusing low-intensity ultrasound pulses that penetrate soft tissues, LIPUS represents a promising biomedical technology to remotely and safely ...

Этот метод может помочь ответить на ключевые вопросы в механобиологии, такие как, как биологические образцы реагируют на механические силы, производимые низкой интенсивности ультразвуковой стимуляции. Основным преимуществом этой техники является то, что она позволяет экспериментатору неинвазивно применять механические силы к образцу и измерять различные биологические периметры в режиме реального времени. Для начала медленно просверлите 12-миллиметровое отверстие на дне стандартного 35-миллиметрового культурного блюда с помощью вертикального прессового сверла.После пробурения, удалить кусочки пластика прилагается к нижней части блюда с помощью лезвия, чтобы создать гладкую поверхность на внешней стороне. Затем нанесите тонкий слой эпоксидной смолы морского класса или клей на внешнюю нижнюю поверхность блюда. В верхней части клея, место две точки пять микрон толщиной пленки полиэстер, нажав твердо, чтобы убедиться, что клей равномерно распространяется между пленкой и толстой пластиковой поверхности.Аккуратно потяните пленку центробежным способом пальцами, чтобы создать плоскую поверхность. После того, как клей высохнет, кратко промыть полиэфирное нижнее блюдо с 95%этанола. Затем УФ стерилизовать блюдо, поместив его под сильный 254 нанометров УФ-источник возбуждения.Отрегулируйте продолжительность и интенсивность, чтобы доставить УФ дозу примерно 330 миллиджоулей на квадратный сантиметр. Затем разбавьте коммерчески доступную внеклеточную матричную белковую смесь с желаемой культурной средой в соотношении от одного до 100. Работа на льду, чтобы предотвратить матричную полимеризацию, и быстро применить 100 микролитров средней смеси на полиэфирную пленку.Поместите крышку обратно на блюдо для поддержания стерильности. После того, как покрыты, инкубировать матрицы покрытием, полиэстер нижней посуды в клеточной культуре, двуокиси углерода буфера инкубатора на 37 градусов по Цельсию в течение шести до 12 часов. После инкубации, аспирировать избыток среды и непосредственно семян поверхности с клетками при желаемой плотности.Поместите резервуар для воды под цель вертикально микроскопа. Затем, используя коммерчески доступные оптомеханические компоненты, распо положение держателя образца между целью и предуцом. Убедитесь, что движущиеся части и приводы этапов перевода находятся либо за пределами резервуара, либо над ватерлий, чтобы избежать повреждения водой.Затем заполните бак деионизированной и дегазизированной водой до горизонтальной плоскости держателя образца, прежде чем использовать трансдуцер погружения. Используя некоррозиотельные, коммерчески доступные оптомеханические компоненты, убедитесь, что предук в косом положении по отношению к оптическому пути. Это гарантирует, что любые отраженные волны будут направлены от образца.Отрегулируйте частоту генератора функции до номинальной пиковой частоты предуцатора. Затем создайте синусоидальный импульс напряжения нужной продолжительности и частоты повторения, используя режим всплеска генератора функции. Затем отрегулируйте пиковое до пикового напряжения до желаемого значения.Убедитесь, что продолжительность импульса короче, чем прошлое время между двумя последовательными импульсами. Подключите выход генератора функций к входу осциллоскопа. Используйте осциллоскоп, чтобы подтвердить, что форма волны соответствует желаемому сигналу.Затем подключите выход генератора функций к вводу мощности усилителя RF правильного размера. Используя гидрофонный зонд, который работает с частотным диапазоном и акустической интенсивностью, совместимой с ультразвуковым предуцатором, тщательно привнесите наконечник зонда в фокус в поле зрения цели на положение образца. Убедитесь, что зонд и предук погружаются в водяную баню и выполняют грубое предварительное выравнивание предуцатора, визуально позиционя его акустическую ось к гидрофону зонда.Убедитесь, что расстояние между ними соответствует фокусной длине предуцера. Не удар кончик гидрофона с любым физическим объектом, кроме воды, так как это изменит его покрытие и влияет на измерение. Затем подключите выход гидрофона к одному из входных сигналов осциллоскопа.Затем подключите триггер синхронизации от генератора функций к другому входу осциллоскопа. Визуализуй оба сигнала одновременно на осциллоскопе. Далее, диск предуцера с несколькими ультразвуковыми циклами на низком цикле службы и низкой амплитуды, чтобы избежать повреждения зонда.Проверьте с производителем гидрофона безопасные условия эксплуатации, чтобы избежать повреждения кончика гидрофона. Отрегулируйте ручку S-разделения в зависимости от времени в пути ультразвука от поверхности превесяка к гидрофону. Ищите сигнал гидрофона на осциллоскопе после спускового крючка синхронизации.Затем медленно приводим предуцатора с помощью моторизованной или ручной ступени XY. Распоить предуцатор в положении, которое коррелирует с максимальным гидрофонным сигналом. Теперь, когда луч выровнен, измерьте пик-пик амплитуды выхода гидрофона на осциллоскопе для различных напряжений, движущих преобразоваца.Убедитесь в том, чтобы не превышать предел давления гидрофона. Замените культурную среду клетки желаемым буфером изображений, содержащим пять микромолей клеток, чувствительных к кальцию красителей, таких как Fluo-4 AM. Затем инкубировать культурную тарелку в инкубаторе с углекислым газом при 37 градусах по Цельсию в течение одного часа. После инкубации тщательно промыть клетки с тем же буфером, свободным от красителя.Затем поместите блюдо в держатель образца. Возбуждайте клетки с помощью синего освещения на 490 нанометров. Отрегулируйте интенсивность возбуждения и экспозицию камеры, чтобы избежать чрезмерного отбеливания или насыщения пикселей.Выполняйте покадровую визуализацию с помощью цели погружения с большим рабочим расстоянием для улучшения качества изображения и уменьшения нежелательных отражений. Здесь клетки глиобластомы показаны на внеклеточной матричной полиэфирной пленке в стандартной культурной среде. Эти клетки были инкубированы с кальцием чувствительных флуоресцентных репортер.На этом изображении красные точки представляют отдельные флуоресцентные клетки, идентифицированные с помощью программного обеспечения для обработки изображений. При стимуляции в течение 10 секунд с ультразвуком, надежные высоты кальция были визуализированы во многих областях, представляющих интерес. Количество активированных регионов, представляющих интерес, отображается здесь с течением времени.После 10-секундной активации С ПОМОЩЬю ультразвука было установлено, что примерно 70% регионов находятся выше пороговых значений, определяемых пользователем. При попытке этой процедуры, важно помнить, чтобы выровнять ультразвуковой луч, прежде чем делать измерение флуоресценции.

Research

Education

JoVE Journal

JoVE Core

Physics

Engineering

Unit 1

Sound

SCIENTISTS IN ACTION

Synthesis of Phase-shift Nanoemulsions with Narrow Size Distributions for Acoustic Droplet Vaporization and Bubble-enhanced Ultrasound-mediated Ablation

Синтез Фазовый наноэмульсии с узким распределением размера для акустической испарения капель и Bubble повышенной ультразвуковой аблации-опосредованной

High-intensity  focused ultrasound (HIFU) is used clinically to thermally ablate tumors. To  enhance localized heating and improve thermal ablation in ...

Time Multiplexing Super Resolving Technique for Imaging from a Moving Platform

Мультиплексора с временным Супер Решение Техника для работы с изображениями от движущейся платформе

We propose a method for increasing the resolution of an object and overcoming the diffraction limit of an optical system installed on top of a moving ...

Fabrication of Gate-tunable Graphene Devices for Scanning Tunneling Microscopy Studies with Coulomb Impurities

Изготовление ворот-перестраиваемых графена устройств для сканирующей туннельной микроскопии исследований с кулоновских примесей

Owing to its relativistic low-energy charge carriers, the interaction between graphene and various impurities leads to a wealth of new physics and degrees ...

Ohmic Contact Fabrication Using a Focused-ion Beam Technique and Electrical Characterization for Layer Semiconductor Nanostructures

Токопроводящее Изготовление, используя технику сфокусированного ионного пучка и характеристик для Электрические слоя полупроводниковых наноструктур

Layer semiconductors with easily processed two-dimensional (2D) structures exhibit indirect-to-direct bandgap transitions and superior transistor ...

In Depth Analyses of LEDs by a Combination of X-ray Computed Tomography (CT) and Light Microscopy (LM) Correlated with Scanning Electron Microscopy (SEM)

In Depth Analyses of LEDs by a Combination of X-ray Computed Tomography CT and Light Microscopy LM Correlated with Scanning Electron Microscopy SEM

В Depth Анализы светодиодов с помощью комбинации рентгеновской компьютерной томографии (КТ) и световой микроскопии (LM) коррелируют с сканирующей электронной микроскопии (SEM)

In failure analysis, device characterization and reverse engineering of light emitting diodes (LEDs), and similar electronic components of ...

Sub-nanometer Resolution Imaging with Amplitude-modulation Atomic Force Microscopy in Liquid

Субнанометровым Resolution Imaging с амплитудной модуляцией атомно-силовой микроскопии в жидком

Atomic force microscopy (AFM) has become a well-established technique for nanoscale imaging of samples in air and in liquid. Recent studies have shown ...

Focused Ion Beam Fabrication of LiPON-based Solid-state Lithium-ion Nanobatteries for In Situ Testing

Focused Ion Beam Fabrication of LiPON-based Solid-state Lithium-ion Nanobatteries for In Situ Testing

Целенаправленные Ион луч изготовление Nanobatteries ЛИПОН основе твердотельных литий ионный на месте тестирования

Solid-state electrolytes are a promising replacement for current organic liquid electrolytes, enabling higher energy densities and improved safety of ...

Three-Dimensional Ultrasonic Needle Tip Tracking with a Fiber-Optic Ultrasound Receiver

Трехмерные ультразвуковые иглы отзыв отслеживания с приемником волоконно оптических УЗИ

Ultrasound is frequently used for guiding minimally invasive procedures, but visualizing medical devices is often challenging with this imaging modality. ...

Controllable Nucleation of Cavitation from Plasmonic Gold Nanoparticles for Enhancing High Intensity Focused Ultrasound Applications

Контролируемый нуклеации кавитации от плазмонных наночастиц золота для укрепления высокой интенсивности сосредоточены УЗИ приложений

In this study, plasmonic gold nanoparticles were simultaneously exposed to pulsed near-infrared laser light and high intensity focused ultrasound (HIFU) ...