Methodenartikel

Shock Wave Anwendung auf Zellkulturen

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DOI:

10.3791/51076

8. April 2014

In diesem Artikel

Zusammenfassung

Stoßwellen sind heute bekannt für ihre regenerierende Wirkung bekannt. Daher in vitro-Experimenten sind von zunehmendem Interesse. Wir haben daher ein Modell entwickelt, für die in vitro-Studien Schockwelle (IVSWT), die es uns ermöglicht, in vivo-Bedingungen dadurch vermeiden störende physikalische Effekte zu imitieren.

Zusammenfassung

Stoßwellen sind heute bekannt für ihre regenerierende Wirkung bekannt. Die Grundlagenforschung Ergebnisse zeigten, dass Stoßwellen nicht dazu führen, eine biologische Reiz auf Zellen oder Gewebe gezielt ohne Folgeschäden. Daher sind in vitro-Experimenten von zunehmendem Interesse. Verschiedene Methoden der Anwendung von Stoßwellen auf Zellkulturen beschrieben. In der Regel konzentrieren sich alle bestehenden Modelle für die Schockwellen auf Zellen besten anzuwenden.

Allerdings bleibt die Frage: Was passiert mit den Wellen nach dem Passieren der Zellkultur? Der Unterschied der akustischen Impedanz des Zellkulturmediums und der Umgebungsluft ist so hoch, dass mehr als 99% der Stoßwellen reflektiert zu werden! Wir haben daher ein Modell entwickelt, das im Wesentlichen aus einem Plexiglas-Behälter gebaut, die die Wellen im Wasser nach dem Passieren der Zellkultur ausbreiten kann. Dies vermeidet Kavitation Effekte sowie Reflexion der Wellen, die sonst stören würden kündigte. With diesem Modell sind wir in der Lage, in vivo-Bedingungen zu imitieren und dadurch gewinnen mehr und mehr Wissen darüber, wie die physikalischen Reiz von Stoßwellen wird in einer biologischen Zelle Signal ("mechanotransduction") übersetzt.

Einleitung

Stoßwellen sind Schalldruckwellen, die sich aus einer plötzlichen Freisetzung von Energie, zB. wie Donner, wenn der Blitz. In der Medizin Schockwellen sind seit über 30 Jahren in der Lithotripsie für die Behandlung von Nierensteinen eingesetzt. Da die Zufallsbefund Darmbein Verdickung in Lithotripsie Patienten in den frühen 1980er Jahren wurden erste Studien durchgeführt, um die Wirkung der Stoßwellenbehandlung (SWT) auf die Knochenheil 1 auszuwerten. Beeindruckende Ergebnisse verbessert die Heilung von Röhrenknochen Pseudarthrosen konnte 2 beobachtet werden. Anschließend wurden Hinweise auf Weichteilwunden 3 erweitert. Die G....

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Protokoll

Ethische Genehmigung

Nach Einholung schriftlicher Einwilligung der Patienten wurden aus Nabelschnüren Kaiserschnitt in der Abteilung für Frauenheilkunde für die Isolierung von menschlichen Nabelschnurvenen-Endothelzellen (HUVECs) erhalten. Die Erlaubnis wurde von der Ethikkommission der Medizinischen Universität Innsbruck (Nr. UN4435) gegeben.

1. Vorbereiten des IVSWT Wasserbad

  1. Planen 3,5 l Leitungswasser in einem geeigneten Behälter. Wasser muss auf 37 ° C erhitzt werden (siehe Protokoll Nr. 6).
  2. Füllen Sie das Wasser in das Wasserbad, bis der Wasserstand ca. 3 cm unter den Rand. Wohlgemerkt,....

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Ergebnisse

Mit dem beschriebenen Verfahren angewendet wir Schockwellen der menschlichen Nabelschnur-Endothelzellen (HUVECs), die wir zuvor aus der Nabelschnur isoliert. Nabelschnüre wurden von elektiven Kaiserschnitte erhalten.

HUVECs wurden bei einem Zusammenfluss von 90% in einer T25-Zellkulturflasche mit einer elektrohydraulischen Stoßwellentherapiesystem behandelt. Behandlungsparameter waren eine Energieflussdichte von 0,1 mJ / mm 2 und einer Frequenz von 5 Hz ist. 300 Impulse wurden aus.......

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Diskussion

Die Bedeutung der vorgeschlagenen Modell zur in-vitro Stoßwellenbehandlung ist die Tatsache, dass die Wellen kann nach dem Passieren der Zellkultur im Gegensatz zu existierenden Modellen ausbreiten. Dadurch können störende physikalische Effekte wie Zugkräfte vermieden werden. Das Modell ähnelt mehr in vivo-Bedingungen als die von anderen Anwendung direkt Wellen, ihre Zellkulturflaschen.

Ein zusätzlicher Vorteil ist die Möglichkeit der Änderung des Abstandes zwischen Stoßwel.......

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Offenlegungen

Die Autoren haben nichts zu offenbaren.

Danksagungen

Die Autoren danken Reiner Schultheiss und Wolfgang Schaden für ihre Inspiration für dieses Modell. Wir danken Christian Dorfmüller für seine enormen Anstrengungen aller Zeit zu unserer Forschung zu unterstützen.

Vielen Dank an Robert Göschl und Hans Hohenegger für die sorgfältige technische Umsetzung unserer Ideen!

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Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien
NameUnternehmenKatalognummerKommentare
Orthogold StoßwellengerätTissue Regeneration Technologies, Woodstock, GA – hergestellt von MTS-Europe GmbH, Konstanz, Deutschland
IVSWT Wasserbad V2.0Johann Hohenegger - Technische Produkte
EBM-2 Basalmedium 500 m +EGM-2 SingleQuot Suppl. & WachstumsfaktorenLonzaCC-3156 & CC-4176Dieses Medium wurde für die gezeigten Experimente mit HUVECs zur Befüllung des Zellkulturkolbens verwendet. Verwenden Sie für andere Zelltypen das empfohlene Medium.
Pechiney  Parafilm M PM996Pechiney KunststoffverpackungPH-LF-PM996-EA bei labplanet.comfür Verschließkolben
Serologische Falcon-Pipetten 25 mlBecton Dickinson Labware357525
CellMate II Serologische PipetteMatrix Technologies
Skintact Ultraschall GelSkintactUL-01 250 ml
T25 ZellkulturflaschenCOSTAR3056
Mikrozid DesinfektionsmittelSchü lke
3,5 L Entgastes Wasser
Papierhandtücher

Referenzen

  1. Haupt, G., Haupt, A., Ekkernkamp, A., Gerety, B., Chvapil, M. Influence of shock waves on fracture healing. Urology. 39, 529-532 (1992).
  2. Schaden, W., Fischer, A., Sailler, A. Extracorporeal shock wave therapy of nonunion or delayed osseous union. Clin. Orthop. Relat. Res. 38....

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Schlagwörter

ZellkulturbehandlungUltraschallgel KopplungWasserbad EinrichtungEchtzeit PCRZytokin Array AnalyseProliferation von EndothelzellenMechanotransduktionsprozessVermeidung von Sto wellenreflexionenIn vitro Experimentmodell

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