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

Drs. Mikhail Shapiro ve Nikita Reznik verimli tartışmalar için teşekkür ederiz. Bu eser Western Üniversitesi Sağlık Bilimleri fonlarından start-up tarafından desteklenen ve NIH R21NS101384 verin.

1. artan akustik şeffaf Polyester Film hücrelerdeyse
<ol><li>12 mm delik boyutunu dikey bir basın matkap kullanarak standart 35 mm Kültür çanak alt matkap. Matkap yavaş hareket ve göz koruma giymek. Dış tarafta (Şekil 2) pürüzsüz bir yüzey oluşturmak için bir bıçak kullanarak çanak alt bağlı plastik parçaları kaldırın.</li>
	<li>Deniz-grade epoksi veya tutkal yemeğin dış alt yüzeyinde ince bir tabaka uygulayın.</li>
	<li>Polyester (2.5 µm kalınlık) çanak ...

<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>

Büyük avantajı odaklı ultrason non-invaziv mekanik ve/veya termal enerji yüksek spatio-temporal hassasiyetle biyolojik örnekler sunmak için onun yetenek olduğunu. Mekanik olarak teşvik amacıyla diğer teknikleri genellikle istihdam invaziv fiziksel problar (Örneğin, hücre alay) hücreleri veya yabancı nesneler (Örneğin, Optik cımbız) yüksek enerjili lazer ışınları etkileşim gerektirir. Manyetik Isıtma biyolojik örnekler içinde belirli uzamsal konumları ısı olabilir ama yaba...

Birçok hastalığın bazı formu invaziv tıbbi müdahale gerektirir. Bu yordamları çoğu kez pahalı, riskli, kurtarma dönemleri gerektirir ve böylece bir yük sağlık sistemleri için ekleyin. Non-invaziv tedavi yöntemleri konvansiyonel cerrahi işlemler daha güvenli ve daha ucuz alternatifler sunmak potansiyeline sahip. Ancak, farmakoterapi veya Transkraniyal Manyetik stimülasyon gibi güncel non-invaziv yaklaşımları kez ticaret-off doku penetrasyon, kronolojik zamanmekansal çözünürlük ve istenmeyen hedef kapalı etkileri arasında tarafından sınırlıdır. Bu bağlamda, biyolojik fonksiyonları işlemek için potansiyeli olan umut verici bir non-invaziv teknoloji odaklı bir ultrason teşkil derin dokularda yüksek kronolojik zamanmekansal doğruluk ve sınırlı hedef kapalı etkileri içinde.
Odaklı ultrason stimülasyon oluşur hassas yerlerde akustik enerji sunma Derinlerde yaşayan organizmalar. Akustik darbe parametreleri bağlı olarak, bu enerji çeşitli tıbbi kullanımlar olabilir. Örneğin, gıda ve İlaç İdaresi onaylanmış yoğun odaklı ultrason (HIFU) kullanımı için prostat tümörleri, tremor neden olan beyin bölgeleri, uterin fibroids ve kemik metastazı1 ağrı neden sinir uçlarının termal ablasyon . HIFU aracılı difüzörü kavitasyon de geçici kan - beyin bariyerini sistemik tarafından idare edilen tedavi2hedeflenen teslim etmek için açmak için kullanılır. Kayma en yüksek Nabız-ortalama yoğunluğu (bensppa) ve kayma en yüksek ortalama zamansal yoğunluk (benspta) uygulamalar genellikle birkaç kW cm-2 ve nabız basıncı MPa birkaç onlarca üretmek HIFU için kullanılan. Bu yoğunluk değerleri çoğu uzakta FDA onaylı bensppa vespta sınırları tanılama ultrason, 190 W cm-2 ve 720 mW cm-2, sırasıyla3. Buna ek olarak, son yıllarda yapılan çalışmalarda içinde veya yakınında tanılama ultrason yoğunluğu sınırları (LIPUS) dizi etkili ve güvenli bir şekilde uzaktan nöral işlemek için4ateş vardır o tahribatsız pulsed ultrason stimülasyon göstermiştir, 5,6,7,8, hormon salgılanması9,10 ve Biyomühendislik hücreleri11. Henüz, hangi hücreleri hissediyorum ve ultrason için yanıt hücresel ve moleküler mekanizmaları belirsiz, klinik LIPUS tercümesi iyileştirmelerden kalır. Dolayısıyla, son birkaç yıl içinde Yapay membran, kültürlü hücreleri ve hayvanlar ultrason ile uyarılan biyofiziksel ortaya çıkarmak için bir ivme kazanmış ve fizyolojik süreçleri LIPUS12,13tarafındanmodülasyonlu, 14,15.
Fiziksel bir medya yayılıyor bir titreşim ses oluşur. Ultrason ile bir frekans insan sesli aralığı (Yani, yukarıda 20 kHz) yukarıda bir sesi. Bir laboratuvar ortamda ultrason dalgaları genellikle belirli bir yüksek frekans bant içinde salınan bir elektrik alanı cevaben titreşir bir materyal içeren piezoelektrik güç çeviriciler tarafından üretilmektedir. Güç çeviriciler iki türü bulunmaktadır: tek öğe dönüştürücüler ve dönüştürücü diziler. Tek öğe piezoelektrik güç çeviriciler odaklama bir objektif olarak geçecek olan ve, bu nedenle akustik enerji odak bölgesi adı verilen tanımlanmış bir bölgeye yoğunlaşmaktadır bir eğri yüzey sahip. Tek öğe güç çeviriciler çok daha ucuz ve daha kolay dönüştürücü diziler çalıştırmak. Bu madde tek öğe dönüştürücü üzerinde durulacak.
Bir odaklanan tek öğe çevirici odak bölgenin boyutunu akustik mercek geometrik özellikleri ve akustik frekansını bağlıdır. Bir milimetre boyutunda odak bölge bir tek öğe çevirici ile elde etmek için ultrason frekansları MHz aralığında genellikle gereklidir. Ne yazık ki, bu tür frekansta akustik dalgalar çok hızlı bir şekilde ne zaman hava gibi ince bir ortamda yayılır zayıflatılmış. Böylece, MHz ultrason dalgaları üretilecek ve su gibi daha yoğun bir malzeme örnek yayılır gerek. Bu LIPUS modalite mikroskop için entegre ilk meydan okuma kabul ettiğiniz anlamına gelir.
Fiziksel arabirimler arasında (ki bir ürün malzeme yoğunluğu ve akustik hız) farklı akustik impedances akustik yol boyunca malzemelerle en aza indirmek için ikinci bir mücadeledir. Bu arabirimler yansıtabilir, olurlar, dağılım ve akustik dalgalar, etkili bir örnek için teslim akustik enerji miktarı ölçmek üzere emerler. Onlar istenmeyen mekanik eserler acabilirsiniz. Örneğin, ileri yayılıyor olanlar ile müdahale backpropagating dalgalar yansımaları üretilen dik akustik uyuşmazlığı empedans arabirimleri oluşturun. Girişime yol boyunca dalgalar her diğer alanlarda düğümleri ve anti-düğümleri, denilen bölgeler alternatif, özetle denilen sabit bölgelerinde, sözde duran dalgalar (Şekil 1) oluşturmayı iptal etmek. Onlar içinde vivoolmayabilir gibi bu deneysel arabirimler içinde vitro ortadan kaldırmak veya kontrol edebilmek deneyci için önemlidir.
Optik gazetecilere floresans ölçüm şeffaf biyolojik örnekler gerçek zamanlı olarak ve hiçbir fiziksel rahatsızlık ile sorguya çekmek için iyi bilinen bir yöntemdir. Bu yaklaşım böylece herhangi bir fiziksel probları sonicated alanında mevcut mekanik eserler tanıtacak olarak LIPUS çalışmaları için idealdir. Bu iletişim kuralı uygulama ve LIPUS çalışması için bir ticari epi-floresan mikroskop açıklanmaktadır.

<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

Yumuşak dokulara nüfuz düşük yoğunluktaki ultrason darbeleri odaklanarak, LIPUS sinir ateş, hormon salgılanması ve genetik olarak yeniden programlanan hücreleri uzaktan ve güvenli bir şekilde işlemek için umut verici bir biyomedikal teknoloji temsil eder. Ancak, bu teknoloji tıbbi uygulamalar için çeviri şu anda tarafından hangi biyofiziksel mekanizmaları eksikliği doku anlamda hedef ve LIPUS için yanıt engel oluyor. Bu mekanizmalar tanımlamak için uygun bir yaklaşım sinyal yolları temel belirlemek için LIPUS ile birlikte optik biyosensörler kullanmak olacaktır. Ancak, LIPUS floresan mikroskop için uygulama yansıtmak, emer ve akustik dalgalar yetisiyle fiziksel arabirimleri varlığı nedeniyle istenmeyen mekanik eserler tanıştırayım. Bu makale LIPUS için piyasada bulunan dik epi-floresan mikroskoplar akustik yol boyunca fiziksel arabirimleri etkisini en aza indirerek dahil etmek için adım adım bir yordam sunar. Basit bir yordam bir tek öğeli Ultrason çevirici çalışmasına ve dönüştürücü odak bölge objektif odak noktası getirmek için tasvir edilmiştir. LIPUS kullanımı ile LIPUS kaynaklı kalsiyum geçişler kalsiyum Imaging'i kullanma ölçülen kültürlü insan glioblastoma hücrelerdeki örneği gösterilmektedir.

Şekil 5 LIPUS deney ile kalsiyum görüntülemede Multiplexed komutu örneğidir. Glioblastoma hücreleri (A-172) standart Kültür (% 10 serum ve % 1 antibiyotik ile desteklenmiş) orta EMPM kaplı polyester film üzerinde yetiştirilen ve kalsiyum duyarlı floresan muhabir Fluo-4 ile inkübe AM. Hücreleri bir 10 X daldırma lens ile ve bir beyaz LED ışık kaynağı ile aydınlatılan görüntüsü ve floresan ışık standart GFP filtre kümesi kullanı...

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

Multiplexing Focused Ultrasound Stimulation with Fluorescence Microscopy

Düşük yoğunluklu Geniş puls ultrason stimülasyon (LIPUS) yüksek uzamsal ve zamansal çözünürlük ile endojen veya mühendislik hücrelerinin non-invaziv mekanik uyarılması için bir yöntemi var. Bu makalede nasıl bir epi-floresan mikroskop LIPUS uygulanacağı ve akustik empedans uyuşmazlığı istenmeyen mekanik eserler önlemek için ultrason yol boyunca en aza indirmek nasıl açıklanır.

Çoğullama ultrason stimülasyon floresans mikroskobu ile odaklı

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

Bu yöntem, biyolojik örneklerin düşük yoğunluklu ultrason stimülasyonu tarafından üretilen mekanik kuvvetlere nasıl tepki verdiği gibi mekanobiyolojideki anahtar soruların yanıtlatılmasına yardımcı olabilir. Bu tekniğin en büyük avantajı, bir deneycinin mekanik kuvvetleri bir örneğe noninvaziv olarak uygulamasına ve çeşitli biyolojik çevreleri gerçek zamanlı olarak ölçmesine olanak sağlamasıdır. Başlamak için, dikey bir pres matkap kullanarak standart 35 milimetrelik kültür çanak altında yavaş yavaş 12 milimetrelik bir delik matkap.Delindikten sonra, dış tarafta pürüzsüz bir yüzey oluşturmak için bir bıçak kullanarak yemeğin dibine bağlı plastik parçaları çıkarın. Daha sonra, yemeğin dış alt yüzeyine deniz seviyesinde epoksi veya tutkal ince bir tabaka uygulayın. Yapıştırıcının üzerine, yapıştırıcının film ile kalın plastik yüzey arasında eşit olarak yayıldığından emin olmak için sıkıca bastırarak iki noktalı beş mikron kalınlığında polyester filmi yerleştirin.Yavaşça düz bir yüzey oluşturmak için, parmakları ile bir santrifüj şekilde film çekin. Yapıştırıcı kuruduktan sonra polyester alt kabı %95 etanol ile kısa bir süre durulayın. Daha sonra, UV güçlü bir 254 nanometre UV uyarma kaynağı altına yerleştirerek çanak sterilize.Santimetre kare başına yaklaşık 330 milijoule uv dozu sunmak için süre ve yoğunluğu ayarlayın. Daha sonra, 1-100 oranında istenilen kültür ortamı ile ticari olarak kullanılabilir ekstrasellüler matriks protein karışımı seyreltin. Matris polimerizasyonunu önlemek için buz üzerinde çalışın ve orta karışımın 100 mikrolitresini polyester filme hızlı bir şekilde uygulayın.Sterilitesini korumak için kapağı tekrar yemeğin üzerine yerleştirin. Bir kez kapalı, bir hücre kültüründe matris kaplı, polyester alt yemekleri kuluçka, karbondioksit tamponlu inkübatör 37 santigrat derece altı ila 12 saat. Kuluçkadan sonra, aşırı orta aspire ve doğrudan istenilen yoğunlukta hücrelerle yüzey tohum.Dik bir mikroskop amacı nın altına bir su tankı yerleştirin. Daha sonra, ticari olarak kullanılabilir optomekanik bileşenleri kullanarak, örnek tutucuyu hedef ve dönüştürücü arasında yerleştirin. Hareket eden parçaların ve çeviri aşamalarının aktüatörlerinin su hasarını önlemek için tankın dışında veya su hattının üzerinde olduğundan emin olun.Daha sonra, daldırma transdüserkullanmadan önce, tankı numune tutucunun yatay düzlemine kadar deiyonize ve gazsız su ile doldurun. Aşındırıcı olmayan, ticari olarak mevcut optomekanik bileşenleri kullanarak, optik yol ile ilgili olarak eğik bir konumda transdüser emin olun. Bu, yansıyan dalgaların örnekten uzaklaştırılmasını sağlayacaktır.İşlev jeneratörünün frekansını transdüserin nominal tepe frekansına ayarlayın. Daha sonra, fonksiyon jeneratörünün patlama modunu kullanarak istenilen süre ve tekrarlama frekansında bir sinüzoidal voltaj darbesi oluşturun. Ardından, tepeden tepeye gerilimi istenilen değere ayarlayın.Nabız süresinin ardışık iki darbe arasında geçen süreden daha kısa olduğundan emin olun. İşlev jeneratörünün çıktısını bir osiloskop girişine bağlayın. Dalga formunun istenen sinyale karşılık geldiğini doğrulamak için osiloskopu kullanın.Daha sonra, fonksiyon jeneratörünün çıktısını düzgün büyüklükteki bir RF amplifikatörün gücüne bağlayın. Ultrason transdüseriyle uyumlu bir frekans aralığı ve akustik yoğunlukla çalışan bir hidrofon sondası kullanarak, sondanın ucunu numunenin konumundaki hedefin görüş alanı içinde dikkatlice odakhaline getirin. Hem prob hem de transdüserin su banyosuna daldırDığından emin olun ve akustik eksenini hidrofon sondasına görsel olarak yerleştirerek transdüserin brüt ön hizalanmasını gerçekleştirin.İkisi arasındaki mesafenin dönüştürücünün odak uzaklığıyla örtüşteceğinden emin olun. Hidrofonun ucunu su dışında herhangi bir fiziksel nesneyle çarpmayın, çünkü bu kaplamasını değiştirecek ve ölçümü etkileyecektir. Daha sonra, hidrofon çıkışını osiloskopun sinyal girişlerinden birine bağlayın.Ardından, işlev jeneratöründen senkronizasyon tetikleyicisini başka bir osiloskop girişine bağlayın. Her iki sinyali de aynı anda osiloskopta görselleştirin. Daha sonra, sonda zarar önlemek için düşük görev döngüsü ve düşük genlik birkaç ultrason döngüleri ile transdüser sürücü.Hidrofon ucuna zarar vermemek için hidrofon üreticisinin güvenli çalışma koşullarını kontrol edin. S-bölümü bünyesini transdüserin yüzeyinden hidrofona ultrasonun seyahat süresine göre ayarlayın. Senkronizasyon tetikleyicisi sonra osiloskop üzerinde bir hidrofon sinyali arayın.Daha sonra, motorlu veya manuel XYZ aşaması nı kullanarak dönüştürücüsü yavaşça çalıştırın. Transdüseri maksimal hidrofon sinyaliyle ilişkili konuma yerleştirin. Kiriş şimdi hizalanmış ken, transdüseri yönlendiren çeşitli voltajlar için osiloskoptaki hidrofon çıkışının tepeden tepegenliğini ölçün.Hidrofonun basınç limitini aşmamaya özen. Fluo-4 gibi kalsiyuma duyarlı bir boyanın beş mikromolar içeren istenilen görüntüleme tamponu ile hücrenin kültür ortamını değiştirin. Sonra, bir saat boyunca 37 santigrat derece bir karbondioksit tamponlu kuluçka kültür çanak kuluçka. Kuluçkadan sonra, hücreleri boyasız aynı tamponla dikkatlice yıkayın.Daha sonra, tabak örnek tutucuyerleştirin. 490 nanometre de mavi ışık aydınlatma kullanarak hücreleri heyecanlandırın. Aşırı ağartma veya piksel doygunluğu önlemek için uyarma yoğunluğunu ve kamera maruziyetini ayarlayın.Daha iyi görüntü kalitesi için uzun bir çalışma mesafesi ile daldırma hedefi kullanarak ve istenmeyen yansımaları azaltmak için hızlandırılmış görüntüleme gerçekleştirin. Burada glioblastoma hücreleri standart kültür ortamında hücre dışı matris kaplı polyester filmde gösterilmiştir. Bu hücreler kalsiyuma duyarlı floresan bir muhabirle kuluçkaya yatırıldı.Bu resimde, kırmızı nokta bir görüntü işleme yazılımı kullanılarak tanımlanan tek tek floresan hücreleri temsil eder. Ultrason ile 10 saniye boyunca uyarılma üzerine, güçlü kalsiyum yükseklikleri ilgi birçok bölgede görselleştirilmiş edildi. İlgi alanı etkinleştirilen bölgelerin sayısı zaman içinde burada gösterilir.Ultrason ile 10 saniyelik aktivasyon sonrasında bölgelerin yaklaşık %70'inin kullanıcı tarafından tanımlanan eşik değerlerinin üzerinde olduğu saptandı. Bu işlemi denerken, floresan ölçümü yapmadan önce ultrason ışını hizalamak için hatırlamak önemlidir.

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

Akustik Damlacık buharlaşması ve Bubble-gelişmiş Ultrason aracılı Ablasyon için dar Boyut Dağılımları ile Faz-shift Nanoemulsions sentezi

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

Bir Hareketli Platform Görüntüleme Zaman çoğullama Süper Çözme Tekniği

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

Coulomb İmpürite Tarama Tünel Mikroskobu Çalışmaları Kapısı-ayarlanabilir Grafen Cihazlarının İmalatı

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

Ohmik İletişim Fabrikasyon bir Odaklı iyon Işın Tekniği ve Elektriksel Karakterizasyonu Katmanı Yarıiletken Nanoyapıların için kullanma

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

(SEM) X-ışını Bilgisayarlı Tomografi (BT) ve Taramalı Elektron Mikroskobu ile İlişkili Işık Mikroskopi (LM) bir kombinasyonu ile LED&#39;lerin Derinliği Analizlerinde

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

Sıvı olarak Genlik modülasyonu Atomik Kuvvet Mikroskobu ile alt nanometre Çözünürlüklü Görüntüleme

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

LiPON tabanlı katı hal lityum-iyon Nanobatteries in Situ test etmek için odaklı iyon kiriş imalatı

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

Üç boyutlu ultrasonik iğne ucu ile bir Fiber optik ultrason alıcı izleme

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

Kavitasyon yüksek yoğunluklu arttırmak için Plazmonik altın nano tanecikleri üzerinden kontrol edilebilir çekirdekleşme ultrason uygulamaları odaklı

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