Name: studying cavitation enhanced therapy
Uploaded: 2021-04-09T13:00:00
Duration: 7 min 36 s
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लेखक अनुदान EP/L024012/1 के माध्यम से इस काम का समर्थन करने के लिए इंजीनियरिंग और भौतिक विज्ञान अनुसंधान परिषद का शुक्रिया अदा करते हैं । वीबी को इंजीनियरिंग एंड फिजिकल साइंसेज रिसर्च काउंसिल (ईपीएसआरसी) और मेडिकल रिसर्च काउंसिल (एमआरसी) (ग्रांट ईपी/एल016052/1) का भी समर्थन है । वीबी और एवी पोस्ट ग्रेजुएट स्कॉलरशिप के लिए क्लेंडन फाउंडेशन का शुक्रिया अदा करते हैं । एवी भी एक सैंटंडर छात्रवृत्ति के लिए एक्ज़ेटर कॉलेज धन्यवाद। लेखक उपकरण के निर्माण में अपनी अमूल्य सहायता के लिए जेम्स फिस्क और डेविड सैलिसबरी के ऋणी हैं। वे पहले के प्रोटोटाइप SATs के विकास में डीआरएस डारियो कारुगो और जोशुआ ओवेन के योगदान को भी कृतज्ञता से स्वीकार करते हैं ।

लेखकों के पास खुलासा करने के लिए कुछ नहीं है ।

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Absorber</td>
			<td>Precision Acoustics</td>
			<td>APTFlex F28 panel</td>
			<td>1.0 cm standard thickness</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Amplifier (power)</td>
			<td>E&#38;I Ltd.</td>
			<td>1040L</td>
			<td>400W power amplifier to drive ultrasound source</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Amplifier (pre)</td>
			<td>Stanford Research Systems</td>
			<td>SR445A</td>
			<td>Fixed gain multi-stage preamplifier for PCD signals</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Aquarium heater</td>
			<td>Aquael</td>
			<td>Ultra 50W</td>
			<td>Different models for different tank sizes.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Digitizer</td>
			<td>TiePie Engineering</td>
			<td>HS5-110-XM</td>
			<td>Extended memory option: 32M points per channel</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hydrophone</td>
			<td>Precision Acoustics</td>
			<td>FOH</td>
			<td>0.01 mm diameter sensitive area minimises directivity effects</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microbubbles</td>
			<td>Bracco</td>
			<td>SonoVue</td>
			<td>FDA approved microbubbles</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PCD mirror (SAT3)</td>
			<td>Olympus NDT</td>
			<td>F-102</td>
			<td>90 degree beam reflection</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PCD transducer</td>
			<td>Olympus NDT</td>
			<td>V320-SU</td>
			<td>Immersion transducer, 7.5MHz</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PCD waterproof cable</td>
			<td>Olympus NDT</td>
			<td>BCU-58-1 W</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PDMS (SAT2 compartment lid)</td>
			<td>Corning</td>
			<td>Sylgard 184</td>
			<td>See Carugo et al. (2015) for preparation guidelines</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polymer rod (SAT2 seal)</td>
			<td>Zeus</td>
			<td>PTFE monofilament</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rubber plug (SAT3 lid/seal)</td>
			<td>VWR</td>
			<td>391-2101</td>
			<td>6mm bottom dia., 8mm top dia., red</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Signal generator</td>
			<td>Agilent</td>
			<td>33250</td>
			<td>Waveform generator for ultrasound source</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Substrate for cell exposure compartment, SAT2</td>
			<td>Ibidi</td>
			<td>&#181;-Dish 35mm</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Substrate for cell exposure compartment, SAT3</td>
			<td>Corning</td>
			<td>Transwell 6.5mm</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ultrasound source (SAT3)</td>
			<td>Sonic Concepts</td>
			<td>H107 with central hole</td>
			<td>Use of a HIFU-capable source allows pressures &#62;1MPa to be generated both at the focus and pre-focally for expanded spatial coverage</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

studying cavitation enhanced therapy

अल्ट्रासाउंड के चिकित्सीय अनुप्रयोगों में रुचि महत्वपूर्ण है और बढ़ रही है, संभावित नैदानिक कैंसर से अल्जाइमर रोग को लेकर लक्ष्यों के साथ । कैविटेशन - अल्ट्रासाउंड क्षेत्र के भीतर बुलबुले के गठन और बाद की गति - इनमें से कई उपचारों को रेखांकित करने वाली एक महत्वपूर्ण घटना का प्रतिनिधित्व करता है। हालांकि, कार्रवाई के विस्तृत तंत्र के बारे में काफी अनिश्चितता बनी हुई है जिसके द्वारा कैविटेशन चिकित्सीय प्रभावों को बढ़ावा देता है और विश्वसनीय निगरानी तकनीकों को विकसित करने की आवश्यकता है जिसे चिकित्सकीय रूप से लागू किया जा सकता है। विशेष रूप से, सफलतापूर्वक चिकित्सीय प्रभाव और इसी ध्वनिक उत्सर्जन देने के रूप में रिपोर्ट किए गए एक्सपोजर मापदंडों में अध्ययनों के बीच महत्वपूर्ण भिन्नता है। इस पेपर का उद्देश्य कैविटेशन-मध्यस्थता बायोइफेक्ट के अध्ययन करने के लिए व्यापक रूप से उपलब्ध घटकों का उपयोग करके डिजाइन दिशानिर्देश और एक प्रयोगात्मक प्रोटोकॉल प्रदान करना है, और इसमें वास्तविक समय ध्वनिक निगरानी शामिल है। यह आशा की जाती है कि प्रोटोकॉल चिकित्सकीय अल्ट्रासाउंड प्रयोगों में ध्वनिक निगरानी के अधिक व्यापक समावेश को सक्षम करेगा और एक्सपोजर स्थितियों के अध्ययन और प्रासंगिक जैव प्रभावों के लिए उनके सहसंबंध में आसान तुलना की सुविधा प्रदान करेगा ।

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Studying Cavitation Enhanced Therapy

प्रस्तुत प्रायोगिक प्रोटोकॉल का उपयोग सफल दवा वितरण और/या अन्य बायोइफेक्ट के लिए आवश्यक शर्तों की जांच को सक्षम करने के उद्देश्य से सेल कल्चर डिवाइस में कैविटेशन गतिविधि के वास्तविक समय माप करने के लिए किया जा सकता है ।

कैविटेशन एन्हांस्ड थेरेपी का अध्ययन

Interest in the therapeutic applications of ultrasound is significant and growing, with potential clinical targets ranging from cancer to ...

इन बेंच-टॉप सिस्टम डिजाइन, डेटा संग्रह और विश्लेषण सिद्धांतों का उपयोग कैविटेशन संवर्धित उपचारों के इन-विट्रो अध्ययन के लिए तर्कसंगत नींव के रूप में किया जा सकता है। हमारी तकनीकें अंतराल कैविटेशन मॉनिटरिंग, रिपीट करने योग्य नमूना संरेखण और सामान्य सेलुलर विश्लेषण विधियों के साथ अनुकूलता के महत्वपूर्ण प्रयोगात्मक गुणों को संरक्षित करते हुए उच्च थ्रूपुट परीक्षण को सक्षम करती हैं। कैविटेशन एनहांस्ड थेरेपी में कैंसर और स्ट्रोक जैसी बीमारियों के इलाज सहित कई संभावित अनुप्रयोग हैं।अंडरपिनिंग तंत्रों को बेहतर ी से समझकर हम बेहतर उपचार विकसित कर सकते हैं । यह काम एक आसानी से प्रजनन प्रणाली डिजाइन और कार्यान्वयन ढांचा प्रदान करता है ताकि विभिन्न प्रकार के कैविटेशन प्रेरित सेलुलर बायो इफेक्ट्स में अनुसंधान की अनुमति दी जा सके। जिनमें दवा वितरण, सोनोपोरेशन और सोनोपरण शामिल हैं।सार्थक परिणाम प्राप्त करने के लिए प्रयोग में सभी चरों के लिए प्रजनन क्षमता और नियंत्रण सुनिश्चित करने की आवश्यकता होती है। सभी संबंधित नियंत्रणों को करना और विद्युत शोर को मापना अनिवार्य है। ध्वनिक ट्रांसफैक्शन के लिए सिस्टम तैयार करने के लिए, प्रचार पथ में कैविटेशन की संभावना को कम करने के लिए कम से कम दो घंटे के लिए 100kPa के दबाव में भरने तरल को डेगास करें।एक भंग ऑक्सीजन जांच के साथ पुष्टि है कि ऑक्सीजन का आंशिक दबाव 10kPa से नीचे है की सिफारिश की है । परीक्षण कक्ष को धीरे-धीरे भरें ताकि हवा को डगैस किए गए तरल में फिर से पेश किया जा सके और ट्रांसड्यूसर और मध्यम कंटेनर सतहों से किसी भी अवशिष्ट बुलबुले को तुरंत साफ किया जा सके। अल्ट्रासाउंड स्रोत पावर एम्पलीफायर को निर्माता की सिफारिश के अनुसार गर्म करने की अनुमति दें ताकि समय के संबंध में लाभ और उत्पादन स्थिर रहे।और मैक्रो बुलबुले को फंसाने या एजेंट को नष्ट किए बिना धीरे-धीरे और लगातार एक समान निलंबन बनाने के लिए सरगर्मी करते हुए कैविटेशन एजेंट को पतला करें। सूक्ष्म बुलबुले के साथ काम करते समय, उन्हें ध्यान से संभालना सुनिश्चित करें। SAT2 तैयारी के लिए, प्रयोग शुरू करने से पहले, पीडीएम ढक्कन को स्टरलाइज करने के लिए इथेनॉल का उपयोग करें।प्रेस को सेल कंपार्टमेंट बनाने के लिए स्टरलाइज्ड ढक्कन को कल्चर डिश में फिट करें और 18 गेज कुंद सुई से लैस 10 मिलीलीटर की सिरिंज लोड करें, जिसमें 10 मिलीलीटर तरल होता है। पीडीएमएस में से एक के माध्यम से सुई डालें छेद भरें और झुकाव करते समय धीरे-धीरे कक्ष भरें ताकि मैक्रो बुलबुले खुले भरने के छेद के माध्यम से बच सकें। जब कक्ष भर गया हो, तो खुले छेद में चार से पांच मिलीमीटर बहुलक रॉड डालें और असेंबली की स्थिति रखें ताकि छेद क्षैतिज हों।अतिरिक्त तरल पदार्थ इंजेक्शन लगाते समय सुई निकालें ताकि हवा कक्ष में न खींची जा सके और एक अन्य बहुलक रॉड के साथ फिल होल को बंद कर दे। नेत्रहीन मैक्रो बुलबुले फंसे के सबूत के लिए डिब्बे की जांच करें और कंपार्टमेंट धारक में सेल एक्सपोजर डिब्बे फिट प्रेस । निलंबन में कणों की उछाल पर विचार करें और सेल एक्सपोजर डिब्बे के अभिविन्यास का निर्णय लेते समय उनकी उछाल कोशिकाओं के साथ उनके संपर्क को कैसे प्रभावित करेगी।फिर डिवाइस के जलमग्न हिस्सों पर आराम करने से मैक्रो बुलबुले को हतोत्साहित करने के लिए एक क्षैतिज कोण पर कक्ष ढक्कन को कम करना, कक्ष के शीर्ष पर ढक्कन स्थापित करें। प्रायोगिक माप करने से पहले, निलंबन को कक्ष के तापमान के साथ थर्मल रूप से बराबर करने की अनुमति दें। एक ठीक सुई थर्मोकपल का उपयोग करने की पुष्टि करने के लिए कि कक्ष में तापमान स्थिर हो गया है।वास्तविक समय में प्रयोगों की निगरानी करने के लिए, समय और आवृत्ति डोमेन दोनों में, डेटा संग्रह प्रक्रिया शुरू करें और अल्ट्रासाउंड स्रोत ड्राइव सिग्नल चालू करें। एम्पलीफायर आउटपुट सिग्नल की निगरानी के लिए एक उच्च वोल्टेज जांच का उपयोग करें जो पूरे प्रयोग में अल्ट्रासाउंड स्रोत को चलाता है ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि एक्सपोजर उम्मीद के अनुसार आगे बढ़ रहा है। और सुनिश्चित करें कि आस्टसिलोस्कोप जांच क्षीणन के लिए क्षतिपूर्ति करने के लिए तैयार है ।निष्क्रिय कैविटेशन डिटेक्टर की समय डोमेन निगरानी से पता चलता है कि क्या सिग्नल वर्तमान इंस्ट्रूमेंटेशन सेटिंग्स के लिए उचित आकार के हैं और क्या कैविटेशन सिग्नल उम्मीद से पहले देखे जाते हैं। आवृत्ति डोमेन निगरानी बुलबुला व्यवहार के प्रकार के विश्लेषण की अनुमति देता है और वांछित सेल उत्तेजना को प्राप्त करने के लिए आवश्यक के रूप में ड्राइव के स्तर को समायोजित करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है। इस विश्लेषण में, सबसे कम घटना दबाव में, निष्क्रिय कैविटेशन डिटेक्टर प्रतिक्रिया, पूरी तरह से 0.5MHz मौलिक अल्ट्रासाउंड आवृत्ति के पूर्णांक हार्मोनिक्स शामिल थे।0.2 से 0.3MPa तक बढ़ने के परिणामस्वरूप स्पेक्ट्रम में एक और ऊंचा पूर्णांक हार्मोनिक्स के अलावा अल्ट्रा हार्मोनिक्स का उच्चारण किया गया। इन दो दबावों पर डोमेन तरंग रूपों ने समान देखा, हालांकि 0.3 एमपीए परिणामों ने पल्स अवधि में अधिक परिवर्तनशीलता का प्रदर्शन किया। उच्चतम दबाव पर, समय डोमेन तरंग फार्म आयाम स्पष्ट रूप से ऊंचा ब्रॉडबैंड शोर का एक परिणाम के रूप में कम दबाव के सापेक्ष गैर-रैखिक रूप में वृद्धि हुई, जो सूक्ष्म बुलबुला विनाश के कारण जड़त्वीय गुहा के कारण होने की संभावना है।यहां, पूर्ण स्पेक्ट्रा को 50 सेकंड के एक्सपोजर समय में दिखाया गया है जिसके दौरान स्रोत ने हर 0.2 सेकंड में दो मिलीसेकंड दालों का उत्सर्जन किया। जैसा कि इस ग्राफ में देखा गया है, इसी कुल हार्मोनिक और ब्रॉडबैंड शक्तियों को दर्शाते हुए, बड़े आयाम ब्रॉडबैंड प्रतिक्रियाएं सबसे बड़े बुलबुले के विनाश के साथ सहसंबंधित करने के लिए माने जाने वाले प्रारंभिक स्पाइक के साथ उत्पन्न हुई थीं। कुछ सेकंड के बाद, ब्रॉडबैंड प्रतिक्रिया तेजी से कम हो, जाहिरा तौर पर बुलबुला विनाश के कारण ।माइक्रो बुलबुले और सामान्य पीबीएस के 20 से 1 कमजोर पड़ने का उपयोग करते हुए इस विश्लेषण में, समय और नमूना औसत स्पेक्ट्रा से पता चला कि अनफोकस्ड निष्क्रिय कैविटेशन डिटेक्टर में फोकस डिटेक्टर की तुलना में एक मजबूत ब्रॉडबैंड प्रतिक्रिया निहित है। हार्मोनिक और अल्ट्रा हार्मोनिक शक्तियों दोनों में नमूना परिवर्तनशीलता के लिए एक कम नमूना के साथ। फ्लोरेसेंस माइक्रोस्कोपी, फ्लो साइटोमेट्री या बायोलॉजिकल परख जैसी तकनीकों का उपयोग करके कैविटेशन प्रेरित बायो इफेक्ट्स का आकलन किया जा सकता है।यह कैविटेशन गतिविधि और जैविक प्रभावों के बीच एक मजबूत संबंध की स्थापना में सक्षम बनाता है। इस तकनीक ने हमें बुलबुला व्यवहार और जैविक प्रभावों के बीच संबंधों की बेहतर पहचान करने की अनुमति दी है, जिसने कैविटेशन मध्यस्थता दवा वितरण को रेखांकित करते हुए कुछ संभावित नए तंत्रों का खुलासा किया है।

Research

JoVE Journal

Bioengineering

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Robotic Mirror Therapy System for Functional Recovery of Hemiplegic Arms

हेमिप्लैजिक शस्त्र के कार्यात्मक वसूली के लिए रोबोट मिरर चिकित्सा प्रणाली

Mirror therapy has been performed as effective occupational therapy in a clinical setting for functional recovery of a hemiplegic arm after stroke. It is ...

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

A Microfluidic System with Surface Patterning for Investigating Cavitation BubblesÃƒÆ’Ã‚Â¢ÃƒÂ¢Ã¢â‚¬Å¡Ã‚Â¬ÃƒÂ¢Ã¢â€šÂ¬Ã…â€œCell Interaction and the Resultant Bioeffects at the Single-cell Level

एकल कोशिका के स्तर पर cavitation बुलबुला (s) सेल इंटरेक्शन और उसके एवज में Bioeffects जांच के लिए सतह patterning के साथ एक microfluidic प्रणाली

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

3D Microtissues for Injectable Regenerative Therapy and High-throughput Drug Screening

3 डी Microtissues इंजेक्शन अपक्षयी थेरेपी और उच्च प्रवाह दवा स्क्रीनिंग के लिए

To upgrade traditional 2D cell culture to 3D cell culture, we have integrated microfabrication with cryogelation technology to produce macroporous ...