Name: simultaneous electrical and mechanical stimulation to enhance cells' cardiomyogenic potential
Uploaded: 2019-01-18T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Simultaneous Electrical and Mechanical Stimulation to Enhance Cells' Cardiomyogenic Potential at JoVE.com

Yazarlar ICREC araştırma programı (IGTP, Badalona) ve elektronik ve Biyomedikal araçları grubu (UPC, Barcelona), özellikle Prof. J. niepyszny-Ferrer üyeleri teşekkür etmek istiyorum. Buna ek olarak, yazarlar kabul kök hücre translasyonel Tıp Dergisi ve AlphaMed daha önce yayımlanan rakamlar (Llucià-Valldeperas, et al. uyarlaması izin vermek için basın 30). bu prototip geliştirme ve tasarım iletişim kuralının "gayri resmi" de Educación y Ciencia (SAF 2008-05144), "gayri resmi" de Economía y Competitividad (SAF 2014-59892), Avrupa Komisyonu tarafından desteklenen 7. Çerçeve Programı () RECATABI, NMP3-SL-2009-229239), Fundació La Marató de TV3 (080330, 201516, 201502) ve Fundacion para la Innovación y la Prospectiva tr Salud tr España (FIPSE; 06-00001396-15).

Bu çalışmada hasta örneklerinden insan kalp ATDPCs kullanır. Bunların kullanımı Yerel Etik Komitesi tarafından onaylanmış ve tüm hastalar onay verdi. Çalışma protokolü Helsinki Bildirgesi içinde özetlenen ilkelere uygun olur.
1. hazırlıkları
<ol><li>Otoklav iki cımbız, elektrik stimülasyonu için 12 platin PTFE elektrotlar ve 20 dk için 121 ° C'de biraz kağıt havlu.</li>
	<li>
12 PDMS ısmarlama yapıları (Şekil 1A) steriliz...

Elektromekanik stimülasyon hücreleri için düşman bir kardiyak ortamı hazırlama ve kardiyak bağlılıklarını artırılması için güvenli bir alternatif gibi görünüyor. Burada, kardiyak progenitör hücrelerin ana kalp işaretleri ifade ve oldu için açıklanan bir protokol hazır fare Miyokardiyum30sonraki onların Uygulanılmasından için yararlı olacağı bildirildi. Genel olarak, elektromekanik uyarılmış kardiyak ATDPCs genler ile ilgili erken, yapısal ve asla önceki elekt...

Kalp fonksiyonu elektrik uyarma ve mekanik daralma kaplin temel alır. Kısaca, cardiomyocyte hücreler arası kavşak neredeyse zaman uyumlu kasılma kalbin pompa kan sistemik ve pulmoner sistemi aracılığıyla üretmek için elektrik sinyali yayma izin verir. Kalp hücreleri, bu nedenle, gen ifade ve hücresel fonksiyon düzenleyen elektrik ve mekanik Kuvvetleri tabi. Buna göre birçok grup mekanik ve elektrik stimülasyon kalp geliştirme, işlev ve olgunlaşma rolünü anlamak için kardiyak fizyolojik ortamı taklit kültür platformları geliştirilmesi için çalıştılar. Vitro elektrik ve mekanik elektrodlar tek tek kapsamlı işlevsel özellikleri geliştirmek, hücre olgunlaşma artırmak veya hücre-hücre kaplin ve kalsiyum1 işleme geliştirmek için kalp doku mühendisliği uygulanan , 2 , 3 , 4 , 5 , 6 , 7 , 8 , 9 , 10 , 11 , 12 , 13 , 14 , 15 , 16 , 17 , 18 , 19 , 20 , 21. yine de, zaman uyumlu elektromekanik Klima gelişmekte olan bir uyarıcı ve protokol bir meydan okuma ve zorunlu optimizasyonu22yüzünden unexploited kalır.
Ön çalışma olarak bir arada elektriksel stimülasyon ve medya perfüzyon elektromekanik stimülasyon hitaben; Ancak, akışı zorlanma tabanlı deformasyon ventriküler dolum23,24,25/ tipik anlamına gelmez. Daha sonra daha fazla fizyolojik yaklaşımlar elektriksel uyaranlar fiziksel deformasyon ya da isovolumetric kasılma26,27,28,29,30 taklit etmek için streç ile birlikte ,31. Feng vd açıklanan Gelişmiş cardiomyocyte boyut ve contractile özelliklerini26raporlama 2005 yılında elektromekanik uyarım ilk gösteri. Wang vd mezenkimal kök hücre ile 5-azacytidine ön işleme ve aynı anda elektrik ve mekanik Klima, recellularization, hücre canlılığı, kardiyak farklılaşma ve27remodeling doku iyileştirilmesi uygulanan. Bu yayınlar beri daha fazla grup hücre monolayers elektromekanik uyarılması bildirilen veya doku (örneğin, siyah28, Vunjak-Novakovic29,31ve bizim grup30) ile mühendislik ilk şartına hücreleri içinde vivo30test. Kısaca, Morgan ve siyah gecikmeli kombine elektromekanik stimülasyon en iyi sonuçları28vermiştir çünkü elektrodlar arasındaki zamanlama çok önemli raporlama elektrik ve mekanik uyaranlara, birkaç kombinasyon test. Ardından, Godier-Furnémont ve ortak bir elektromekanik stimülasyon Protokolü mühendislik kalp kas yapıları yenidoğan sıçan kalp hücreleri için en iyi duruma getirilmiş ve elde, ilk kez bir pozitif güç frekanslı ilişki29. Daha sonra bizim grup ana kalp işaretleri vitro ifade elektromekanik preconditioned hücreleri artmış ve geniş yararlı içinde vivo etkileri, kardiyak fonksiyon gibi geliştirilmiş veya enfarktüsü gemi yoğunluğu artmış bildirdi sınır bölgesi30. En son yayın kök hücre kaynaklı cardiomyocytes kardiyak dokulardan bir olgunlaşma düzeyi yakın insan yetişkin kalp yapısı ve fonksiyonu31ulaştı elektromekanik Klima tabi gösterdi. Buna ek olarak, alternatif üç boyutlu stimülasyon platformları sağlamak elektrik, mekanik electroactive iskele oluşturan ve32topografik cues hücrelere bağlı. Ayrıca, mekanik deformasyon (hücre monolayer germe ve sıkıştırma) ayrıca normal fizyolojik şartlarda yanı sıra dışı koşullarda33taklit gerilebilir elektrotlar ile indüklenen.
Bu nedenle, mantığı fizyolojik koşullara göre tüp bebek elektromekanik uyaranlara bir hücre cardiomyogenic potansiyelini geliştirmek. Gerçekten de, bu uyarımı daha fazla klinik senaryosunda Miyokardiyum içine terapötik hücre entegrasyonlar parası veya doku olgunlaşma uyuşturucu-perdeleme uygulamaları için-artırmak.
Buna ek olarak, izole ve kardiyak insan Yağ dokusundan elde edilen progenitör hücrelerin nüfusu ile karakterize kökenli (kardiyak ATDPCs)34. Bu hücreler epicardial yağında bulunur. Bu hücreler miyokard infarktüsü tedavisinde yararlı histopatolojik ve fonksiyonel etkileri görüntülemek ve ayrıca kalp ve endotel farklılaşması potansiyel korumak. 30 , 35. bu faydaları sonra biyofizik stimülasyon artıracak ki biz onaylanmadığına karar.
Sonuç olarak, biz bir aygıt ve stimülasyon rejimi hücre nüfus ilgi için geliştirilen ve etkileri araştırıldı. Elektromekanik bu iletişim kuralı etkin hücrenin steril bir şekilde uzanan ikna etmek için yeni bir strateji ve noninvazif önceki yayınları36, elektrik alanı stimülasyon ile birlikte karşılaştırıldığında. Rapor burada teknik cihaz ve hücreleri elektrik, mekanik ve elektromekanik uyarılması için kullanılan yöntem ayrıntılı olarak açıklanmaktadır.
Bu cihaz elektrik ve mekanik stimülasyon, bağımsız olarak veya aynı anda sağlar. Stimülasyon presterilized hücre destek, bir standart kültür plaka ve mekanik ve elektrik Kuvvetleri (Şekil 1) indükler bir platform yerleştirilen elektrotlar noninvaziv ve aseptik yeni bir yaklaşım ile gerçekleştirilir.
Platform ilâ altı kültür tabaklar ve bir sandviç yapı lazerle kesilmiş poly(methyl methacrylate) ve baskılı devre kartı parçaları oluşur tutabilir. Platform prototip bir monophasic programlanabilir bilgisayar kontrollü elektrikli uyarıcı, baskılı devre kartı elektrotlar ve yer altı 10 mm x 10 mm x 5 mm nikel kaplama Neodimyum sabit mıknatıslar sağlam bağlantı için bir arada kullanır bir tarafı kültür plakaların. Bir alüminyum çubuğu kültür plakaları öbür önüne yerleştirilir ve doğrusal bir rediktördür ile taşındı altı itici mıknatıslar (aynı modeli) da vardır. Motor bir RS-232 portu üzerinden ticari yazılım tarafından işletilen bir motor kontrolörü tarafından tahrik edilmektedir ( Tablo reçetesigörmek). Kullanıcı arabirimi ve programlanabilir Stimülatörü elektrik yoğunluğu, darbe süresi ve sıklığı, mekanik stimülasyon, onun iş hacmi, bakliyat, darbe genlik (mıknatıs gezi), sayısı sıklığını programlamak mümkün olduğunu ve yamaç.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58934/58934fig1.jpg"> Resim 1 : Elektromekanik Stimülatörü. Hücre Klima için kullanılır (A) PDMS yapısı. (B) elektrodları ve mıknatıslar gibi PDMS yapı çiziminin. Elektromekanik Klima gerçekleştirmek için kullanılan baskılı devre kartı (platform) (C) detay. Bu panel Llucià-Valldeperas değiştirildi vd.30. (D) resmi elektromekanik stimülasyon platform ve Kullanıcı arabirimi (bilgisayar). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58934/58934fig1large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
Uyarıcı ve elektromekanik Klima için yöntemi tam olarak iki uluslararası patent, WO-2013185818-A137 ve WO-2017125159-A138anlatılmıştır.
Hücreler, elektrotlar ve mıknatıslar için yapısal destek sağlamak üzere tasarlanmıştır yapıları olmuştur biyouyumlu silikon daha önce açıklanan10,21. Kısaca, kalıp ve fizyolojik düzeyleri yakın 1.3 MPa, bir Young katsayısı ile Oda sıcaklığında tedavi polydimethylsiloxane (PDMS) oluşur. İki iç enine yuvaları elektrotlar tutmak için ve iki 6 x 2 mm x 4 mm nikel kaplama Neodimyum mıknatıslar gömülü, bir hücre kültür Havuzu (10 x 10 x 2 mm) esnek bir alanda inşa içerir. Elektrotlar bir 2 x 3 mm x 12 mm politetrafloroetilin (PTFE) etrafında bükülmüş mm platin tel elektrot, yaklaşık 23 döner her (21 cm) bar çekirdek ve ters tarafı ikna için bir elektrik alanı oluşturmak için esnek çevrenin yer 0,2 ile inşa edilir elektriksel stimülasyon. Mekanik germe çekmek içinde gömülü mıknatıslar ve yanındaki kültür plaka ve hareketli alüminyum kol üzerine yerleştirilmiş dış mıknatıslar arasındaki manyetik çekim yoluyla elde edilir. Bu şekilde, cep destek steril bariyer bozmadan genişletilebilir. Bu yaklaşım bir hücre monolayer için uygundur ama üç boyutlu yapıları için de adapte.
Buna ek olarak, düzenli bir desen çizgili bir kırınım ızgara (1,250 oluklar/mm) kullanarak nerede hücreleri tohumlari, baskılı olabilir. Aydınlık alan ve floresan mikroskoplar altında PDMS yapı üzerinde kültürlü hücreleri doğrudan görselleştirme olan şeffaflık ve 0,5 mm kalınlığı nedeniyle mümkündür. Geçerli durumda dikey bir yüzey deseni, dik dik hücrelere hücre boyunca elektrik alanı degrade en aza indirir elektrik alanı hizalamak için germe kuvvetleri, PDMS kültür havuzu vardır.
Şekil 1 yapı ve stimülasyon için kullanılan aygıt ayrıntılı bir açıklamasını gösterir. PDMS oluşturmak ve özellikleri (Şekil 1A, B) uzanan hücre için optimize edilmiştir. Uyarıcı geliştirilen ve istenen elektrik ve mekanik stimülasyon PDMS yapı bağlı hücrelere etkili uygulanması için doğrulanmış. Bu işlem yazılım arabirimi (Şekil 1 c, D) iyi bağlantı ve Kullanıcı işlerliğini sağlamak içerir.
Bu özel cihaz kullanarak hücre uyarılması için yordam Protokolü bölümünde anlatılan.

<table >
	<tbody>
		<tr >
			<td >Stimulator</td>
			<td ></td>
			<td ></td>
			<td ></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >nickel plated neodymium magnets</td>
			<td >Supermagnete</td>
			<td >Q-10-10-05-N</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >nickel-plated neodymium magnets</td>
			<td >Supermagnete</td>
			<td >Q-06-04-02-HN</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >polydimethylsiloxane (PDMS) SYLGAR 184 Silicone Elastomer Kit</td>
			<td >Dow Corning Corp</td>
			<td >184</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >ruled diffraction grating (1250 grooves/mm)</td>
			<td >Newport</td>
			<td >05RG150-1250-2</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Motor controller</td>
			<td >Faulhaber</td>
			<td>MCLM-3006-S</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Labview</td>
			<td >National Instruments</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Cell culture</td>
			<td ></td>
			<td ></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >phosphate-buffered saline (PBS)</td>
			<td >Gibco</td>
			<td >70013-065</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >0.05% trypsin-EDTA</td>
			<td >Gibco</td>
			<td >25300-120</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >35 mm cell culture dish</td>
			<td>BD Falcon</td>
			<td>45353001</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >fetal bovine serum (FBS)</td>
			<td >Gibco</td>
			<td>10270-106</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >L-Glutamine 200 mM, 100x</td>
			<td >Gibco</td>
			<td >25030-024</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Penicilina/Streptomicine, 10.000 U/mL</td>
			<td >Gibco</td>
			<td>15140-122</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Minimum essential medium eagle (alfa-MEM)</td>
			<td >Sigma</td>
			<td>M4526-24x500ML</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Protein &amp; RNA analyses</td>
			<td ></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >protease inhibitor cocktail</td>
			<td >Sigma</td>
			<td >P8340</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >QIAzol Lysis Reagent</td>
			<td >Qiagen</td>
			<td>79306</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >AllPrep RNA/Protein Kit</td>
			<td >Qiagen</td>
			<td>50980404</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Rneasy mini kit</td>
			<td >Qiagen</td>
			<td>74104</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >iTaq Universal Probes One-Step Kit</td>
			<td>Bio-Rad Laboratories</td>
			<td >172-5140</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Random hexamers</td>
			<td >Qiagen</td>
			<td >79236</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >TaqMan PreAmp MasterMix 2X</td>
			<td>Applied Biosystems</td>
			<td >4391128</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >TaqMan Universal PCR MasterMix</td>
			<td>Applied Biosystems</td>
			<td >4324018</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Immunostaining</td>
			<td ></td>
			<td ></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >10% formalin</td>
			<td >Sigma</td>
			<td >HT-501128-4L</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >horse serum</td>
			<td >Sigma</td>
			<td >H1138</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Triton X-100</td>
			<td >Sigma</td>
			<td >X100-500ML</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Bovine Serum Albumina (BSA)</td>
			<td >Sigma</td>
			<td >A7906-100G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >PARAFILM</td>
			<td >Sigma</td>
			<td >P6543</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >4',6-diamidino-2-phenylindole (DAPI)</td>
			<td >Sigma</td>
			<td >D9542</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Phalloidin Alexa 568</td>
			<td >Invitrogen</td>
			<td >A12380</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >sodium azide</td>
			<td >Sigma</td>
			<td >S8032-100g</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Hoechst 33342</td>
			<td >Sigma</td>
			<td >14533</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Connexin-43 rabbit primary antibody</td>
			<td >Sigma</td>
			<td>C6219 lot#061M4823</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >sarcomeric &#945;-actinin mouse primary antibody</td>
			<td >Sigma</td>
			<td>A7811 lot#080M4864</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >GATA-4 goat primary antibody</td>
			<td>R&amp;D</td>
			<td>AF2606 VAZ0515101</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >MEF2 rabbit primary antibody</td>
			<td>Santa Cruz</td>
			<td>sc-313 lot#E0611</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >SERCA2 goat primary antibody</td>
			<td>Santa Cruz</td>
			<td>sc-8095 lot#D2709</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Cy3 secondary antibody</td>
			<td>Jackson ImmunoResearch</td>
			<td >711-165-152</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Cy3 secondary antibody</td>
			<td>Jackson ImmunoResearch</td>
			<td >715-165-151</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Cy3 secondary antibody</td>
			<td>Jackson ImmunoResearch</td>
			<td >712-165-150</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Cy2 secondary antibody</td>
			<td>Jackson ImmunoResearch</td>
			<td >715-225-150</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Cy2 secondary antibody</td>
			<td>Jackson ImmunoResearch</td>
			<td >711-225-152</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Cy2 secondary antibody</td>
			<td>Jackson ImmunoResearch</td>
			<td >705-225-147</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

simultaneous electrical and mechanical stimulation to enhance cells' cardiomyogenic potential

Kalp-damar hastalıkları gelişmiş ülkelerde ölüm önde gelen nedenidir. Sonuç olarak, etkili kardiyak hücre tedavileri için talep araştırmacılar kök hücre ve Biyomühendislik alanlarında vitro yüksek sadakat insan Miyokardiyum temel araştırma ve klinik uygulamaları geliştirmek için motive vardır. Ancak, kalp hücrelerinin olgunlaşmamış fenotip işlevsel olarak esas olarak mekanik ve elektrik sinyalleri tarafından karakterize yetişkin Miyokardiyum taklit doku alma konusunda bir kısıtlamadır. Böylece, bu iletişim kuralını amacı hazırlamak ve fizyolojik parametreler recapitulating hedef hücre nüfus ile elektromekanik stimülasyon, Olgun etmektir. Kalp doku mühendisliği daha fazla biyolojik yaklaşımlar doğru gelişen ve biyofiziksel uyaranlara üzerinde böylece, temel stratejileri ivme kazanmaktadır. Bu amaçla geliştirilen cihaz benzersiz ve özenle karakterize ve doğrulanmış bireysel ya da aynı anda elektrik ve mekanik stimülasyon sağlar. Buna ek olarak, metodoloji Bu uyarıcı ve belirli hücre nüfus için optimize edilmiş olsa da, bu kolayca diğer aygıtlar ve hücre hatları için adapte edilebilir. Sonuçları buraya elektromekanik stimülasyon sonra hücre nüfusunun artan kalp taahhüt kanıtı sunuyoruz. Elektromekanik teşvik hücreleri artan bir ifade ana kardiyak Marker, erken, yapısal ve kalsiyum düzenleyen genler de dahil olmak üzere gösterir. Bu hücre Klima daha da rejeneratif hücre tedavisi, hastalık modelleme ve yüksek-den geçerek uyuşturucu tarama için yararlı olabilir.

Şekil 2 hücre uyarılması için takip genel şemayı temsil eder. Kısaca, hücreleri PDMS yapı tohumlari ve elektromekanik uyarılması için haftada iki kez gerçekleştirilen bir medya değişiklikle tabi. Nonstimulated hücreleri için elektromekanik Klima bir denetim olarak kullanılmıştır. Ayrıca, deneme için bir ilave kontrol eklendi ve subkutan ATDPCs kardiyak ATDPCs için bir denetim olarak kullanılmıştır. Subkutan ATDPCs kardiyak ATDPCs...

Watch this Scientific Journal Video about Simultaneous Electrical and Mechanical Stimulation to Enhance Cells' Cardiomyogenic Potential at JoVE.com

Simultaneous Electrical and Mechanical Stimulation to Enhance Cells' Cardiomyogenic Potential

Burada elektrik ve mekanik uyaranlara kardiyak Fizyoloji taklit kullanan bir hücre kesimin eğitim için bir iletişim kuralı mevcut. Bu elektromekanik stimülasyon işlem görmüş hücreleri cardiomyogenic potansiyelini artırır ve daha fazla hücre tedavisi, hastalık modelleme ve uyuşturucu taraması için umut verici bir stratejidir.

Hücrelerin Cardiomyogenic potansiyeli geliştirmek için aynı anda elektrik ve mekanik stimülasyon

Cardiovascular diseases are the leading cause of death in developed countries. Consequently, the demand for effective cardiac cell therapies has motivated ...

Bu hücrelere elektromekanik stimülasyon uygulamak için bir yöntemdir. Bir hücre popülasyonu üzerindeki etkilerini incelemek için birden fazla uygulaması vardır, in vivo doğum için ön eğitim, ve hücre olgunlaşması. Bunun avantajı, steril viral bozulmadan tutarken aynı cihazla tek tek veya aynı anda elektriksel ve mekanik uyaranların uygulanabilmesidir.Bu teknik tedavimize dolaylı bir yaklaşımdır. Hücre tedavisi elektromekanik uyarılmış hücreler intro-miyokardiyum tedavisinde ilginç bir hücre popülasyonu olabilir kabul edilir. Bu yöntem genellikle kardiyovasküler alana ait, ama aynı zamanda sinir sistemine uygulanabilir.Bu sabır gerektiren kolay bir tekniktir. En zor kısmı, küçük parçalar ile çalışan olacak ve boyunca sterilite tutmak. Manipülasyon un açıklaması zor olan küçük ayrıntılar vardır, bu nedenle görsel gösteri gerçekten yararlıdır.12 temizlenmiş PDMS yapısını steril 10 santimetre plakaya aktararak başlayın. Tam sterilizasyon sağlamak için plakaları beş dakika UV ışığına maruz bırakın. Sonra ayrı bir 35 milimetrelik hücre kültür plakası, ya da hemen hücre tohumlama için 6-iyi plakalar her yapı aktarın.Hücre tohumlamaya başlamak için, ilk 1x PBS beş mililitre ile kardiyak ATDPCs bir confluent T75 şişesi yıkayın. Hücreleri ayırmak için, 0.05% tripsin-EDTA bir mililitre ekleyin. Ve 5 dakika boyunca 37 derecede kuluçkaya yat.Sonra, tripsin-EDTA inaktive etmek için tam orta beş mililitre ekleyin. 15 mililitrelik bir tüp tüm müstakil hücreleri toplamak. Kalan hücreleri toplamak için hücre camı beş mililitre PBS ile iki kez yıkayın ve 15 mililitrelik tüp ekleyebilirsiniz.Santrifüj 230 g'da 22 santigrat derecede beş dakika. Supernatant çıkarın ve tam orta iki mililitre hücreleri yeniden askıya ve hemositometre ile saymak. PDMS ile her plaka içine kardiyak ATDPC'lerin tohum 200 mikrolitre ertesi gün hücreler tarafından kapsanan tohumlama yüzeyinin yaklaşık% 80 elde etmek için oluşturur.37 santigrat derecede kuluçkaya yat, ve %5 CO2. Yavaşça plaka başına önceden ısıtılmış tam orta 2 mililitre ekleyin. Hücreleri 37 santigrat derecede ve %5 CO2 gecede yapılarla kuluçkaya yatırın.Bu prosedüre başlamadan önce, elektromekanik stimülasyon için 12 yapıdan altısını atayın ve uyarılmayan kontroller için altı tane bulundurun. Stimülasyon ünitesini temizlemek için %70 etanol kullanın. Stimülasyon ünitesini, steril elektrotları ve cımbızları akış kabininin içine yerleştirin.Elektrotları ve yapıları kolayca manipüle etmek için, her hücre kültür plakasından ortamın %90'ını çıkarın. Hem sabit hem de mobil mıknatıslar arasında manyetik çekim sağlamak için PDMS yapılarını mıknatısa doğru doğru konuma yerleştirin. Hücrenin tohumlu PDMS yapılarını ve elektrotları manipüle ettiğiniz bu önceki iki adım, süreç boyunca steriliteyi tutarken en kritik olandır.Daha sonra platin teli elektrot konektörlerine bağlayın. PDMS yapılarında belirlenen alanlarda elektrotların PTFE kısmını yönlendirin. Her yapıya 2,5 mililitre taze, önceden ısıtılmış komple orta ekleyin.Tüm PDMS yapıları yerleştirildikten ve platforma elektriksel olarak bağlandıktan sonra, platformu 37 santigrat dereceye ve %5 CO2 kuluçka makinesine geri yerleştirin. Sonra elektrik ve mekanik kaynağı bağlayın. Stimülasyon programını yapılandırmak için, elektriksel uyarıcının kullanıcı arayüzleri ve mekanik stimülasyonun kontrol ettiği uygulama aracılığıyla elektriksel ve mekanik stimülasyon rejimlerini belirleyin.Senkronizasyonu ayarlamak için elektrik uyarıcısını açın ve ana menünün ekranda görünmesini bekleyin. Ardından ikinci seçeneği, sırayı ve Enter'u seçin. Sıra menüsünü düzenlemek için, artı"yı tıklatarak geçerliyi seçmek için mod sekmesini kullanın ve "Dönem İçin" tuşuna basarak, artı/eksi ile 1000"i seçin ve tetik modu sekmesine basın, yazılımla harici seçeneğini belirleyin ve "Genlik sekmesi için" enter tuşuna basın, artı/eksi ile 1"i seçin ve Enter tuşuna basın"Sonra, ana menüde"Sonra, seçenek 4'ü seçin ve sonra sıra yı oluşturun ve kontrol uygulama panelinin mekanik stimülasyon bölümünde "Girin" tuşuna basın, önce artı dönem metin kontrolünde 10000 yazın."Sonra mekanik darbe süresini ayarlamak için, ON zaman metin kontrolü 500 "yazın. Son olarak, %10 yapı uzaması sağlamak için gezi metin kontrolüne 2000"i yazın. Hücre ortamını, önce eski medyayı kaldırarak ve ardından PDMS desteğinin kenarlarına sıcak, taze ortam ekleyerek değiştirin.Yedinci günde, deneyin sonunda, el yazmasında açıklandığı gibi örnekleri toplayın. Elektromekanik olarak uyarılmış kardiyak ATDPC'ler kardiyomiyojenik potansiyellerini artırdılar. Bu durum, özellikle kardiyak transkripsiyon faktörü GATA-4, yapısal marker beta-miyozin ağır zincir ve kalsiyuma bağlı gen Connexin43'ün erken ve geç kardiyak genlerin artan ekspresyonu gösteren gerçek zamanlı PCR ile endikeedildi.Aktin liflerine karşı phalloidin boyama hücrelerin in çoğunluğu dikey desen göre hizalanmış olduğunu gösterdi. Connexin43 dağılımı çoğunlukla sitoplazmada ve plazma zarında, boşluk kavşakları aracılığıyla hücre içi iletişime katkıda bulundu. Kardiyak ATDPC'lerde çekirdeklerde MEF2 ve GATA-4 transkripsiyon faktörleri saptadı.Ancak subkutan ATDPC'lerde GATA-4 saptanmadı. Sitoplazmik belirteçler SERCA2, ve sarkoerik alfa-aktin, kardiyomiyositler için tipik olgun bir sarcomere organizasyon göstermedi. Ve dayak kontrol ve uyarılmış hücre popülasyonları gözlenmedi.Bu protokolün başında sağlıklı bir hücre monolayer ve prosedür boyunca sterilite tutmak çok önemlidir. Örnek toplama dan sonra standart genom protein ekspresyonu teknikleri yapılabilir. Bu teknik, hücre elektriksel ve/veya mekanik uyaranların etkisini daha iyi anlamamıza yardımcı olur.Yakın zamana kadar, her iki stimülasyon için aynı cihazı kullanmak mümkün değildi, hangi sonuçları karşılaştırmak zor yaptı.

Research

Education

JoVE Core

JoVE Journal

Physics

Bioengineering

Unit 1

Alternating-Current Circuits

SCIENTISTS IN ACTION

Separating Beads and Cells in Multi-channel Microfluidic Devices Using Dielectrophoresis and Laminar Flow

Çok kanallı mikroakışkan Cihazlar ayırmak Boncuk ve Hücreler Dielectrophoresis ve Laminar Flow

Microfluidic devices have advanced cell studies by providing a dynamic fluidic environment on the scale of the cell for studying, manipulating, sorting ...

Simultaneous Synthesis of Single-walled Carbon Nanotubes and Graphene in a Magnetically-enhanced Arc Plasma

Tek duvarlı Karbon Nanotüpler Eşzamanlı Sentezi ve Manyetik geliştirilmiş Arc Plazma Grafen

Carbon nanostructures such as single-walled carbon nanotubes (SWCNT) and graphene attract a deluge of interest of scholars nowadays due to their very ...

Engineering Skeletal Muscle Tissues from Murine Myoblast Progenitor Cells and Application of Electrical Stimulation

Elektrik Stimülasyonu murin myoblast Progenitör Hücreler ve Uygulama Mühendislik İskelet Kası Dokular

Engineered muscle tissues can be used for several different purposes, which include the production of tissues for use as a disease model in vitro, e.g. to ...

Distinctive Capillary Action by Micro-channels in Bone-like Templates can Enhance Recruitment of Cells for Restoration of Large Bony Defect

Mikro-kanallar tarafından Distinctive Kılcal Eylem Bone gibi şablonları Büyük Kemikli Defekt Restorasyon Hücreleri İşe Alım geliştirin edebilirsiniz

Without an active, thriving cell population that is well-distributed and stably anchored to the inserted template, exceptional bone regeneration does not ...

Optical Control of Living Cells Electrical Activity by Conjugated Polymers

Konjuge Polimerler tarafından Hücreler Elektrik Etkinliği Yaşam Optik Kontrol

Hybrid interfaces between organic semiconductors and living tissues represent a new tool for in-vitro and in-vivo applications. In particular, conjugated ...

Cardiac Muscle-cell Based Actuator and Self-stabilizing Biorobot - PART 1

Kardiyak Kas hücresine Dayalı Aktüatör ve Kendiliğinden Sertleşen Biorobot - BÖLÜM 1

Biological machines often referred to as biorobots, are living cell- or tissue-based devices that are powered solely by the contractile activity of living ...

Cardiac Muscle Cell-based Actuator and Self-stabilizing Biorobot - Part 2

Kardiyak Kas Hücresine Dayalı Aktüatör ve Kendiliğinden Sertleşen Biorobot - Bölüm 2

In recent years, hybrid devices that consist of a living cell or tissue component integrated with a synthetic mechanical backbone have been developed. ...

Gel-seq: A Method for Simultaneous Sequencing Library Preparation of DNA and RNA Using Hydrogel Matrices

Jel-seq: DNA ve RNA hidrojel matrisleri kullanarak eşzamanlı sıralama kitaplığı hazırlanması için bir yöntem

The ability to amplify and sequence either DNA or RNA from small starting samples has only been achieved in the last five years. Unfortunately, the ...

Construction and Use of an Electrical Stimulation Chamber for Enhancing Osteogenic Differentiation in Mesenchymal Stem/Stromal Cells In Vitro

İnşaat ve in Vitro mezenkimal kök/Stromal hücrelerdeki Osteojenik farklılaşma güçlendirmeye yönelik bir elektriksel stimülasyon odası kullanımı

Mesenchymal stem/stromal cells (MSCs) have been used extensively to promote bone healing in tissue engineering approaches. Electrical stimulation (EStim) ...

Self-Assembly of Gamma-Modified Peptide Nucleic Acids into Complex Nanostructures in Organic Solvent Mixtures

Organik Çözücü Karışımlarında Gama Modifiye Peptit Nükleik Asitlerin Kompleks Nanoyapılara Kendi Kendine Montajı

Current strategies in DNA and RNA nanotechnology enable the self-assembly of a variety of nucleic acid nanostructures in aqueous or substantially hydrated ...