Name: לימוד טיפול משופר Cavitation (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2021-04-09T13:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 36 s
Description: למד מדידות זמן אמת של פעילות קוויטציה במכשיר תרבית תאים לחקר משלוח תרופות וביואפקטים. השיטה מאפשרת ניטור בועות וניתוח השפעות ביולוגיות בטיפולים מושכלים.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

המחברים מודים למועצת המחקר להנדסה ולמדעי הפיזיקה על תמיכתה בעבודה זו באמצעות מענק EP/L024012/1. VB נתמך גם על ידי המועצה לחקר ההנדסה ומדעי הפיזיקה (EPSRC) והמועצה למחקר רפואי (MRC) (מענק EP/L016052/1). VB ו- AV מודים לקרן קלרנדון על מלגות לתואר שני. AV גם מודה אקסטר מכללה למלגת סנטנדר. המחברים חייבים לג'יימס פיסק ודיוויד סולסברי על עזרתם רבת הערך בייצור המנגנון. הם גם מודים בהכרת תודה על תרומתם של ד"ר דריו קארוגו וג'ושוע אוון בפיתוח של פסיכומטרי אב טיפוס קודמים.

למחברים אין מה לחשוף.

השלבים הקריטיים לכל מדידה אקוסטית נעטפו על ידי אפפל בשנת 198176 כ"הכירו את הנוזל שלכם, הכירו את שדה הקול שלכם, דעו מתי קורה משהו". בהקשר של פרוטוקול זה, אלה מקיפים את כיול המתמר ואת היישור ואת הכנת המים ואת צעדי הטיפול בבועה. ראשית, חיוני שההידרופון המשמש לכיול מתמר הנהיגה ו/או ה-PCD עצמו מכויל במדויק באמצעות שירות חיצוני רגיל או השוואה פנימית לתקן ייחוס. באופן דומה, התגובה של מתמר הנהיגה ו PCD צריך להיות מאופיין באופן קבוע כדי לבדוק כל שינוי פלט ו / או אובדן רגישות. אם תנאי הנהיגה ולקבל רגישות של המערכת אינם ידועים, אז זה יהיה בלתי אפשרי להסיק כל קשר משמעותי בין תנאי חשיפה, ביו אפקטים ופליטות אקוסטיות. קשור ישירות לכך, היישור של המתמרים זה לזה ואת תא המדגם צריך להיבדק בקפידה כדי להבטיח כי תנאי החשיפה בתוך התא הם כצפוי ואת נפח הדגימה עבור PCD מתאים לאזור העניין. כפי שצוין, תכולת הטמפרטורה והגז של המדיום ההשעיה יכולה להשפיע על התוצאות הסופיות באופן משמעותי ועקביות חשובה ביותר בהקשר זה77,78. באופן דומה, ההכנה, האפיון והטיפול בהשעיית סוכן cavitation דורשים תשומת לב רבה כדי להבטיח כי התפלגות הגודל הצפוי וריכוז החלקיקים נמצאים בתוך המדגם. לדוגמה, אם ריכוז הבועות גבוה מדי, יהיה מיגון יעיל של נפח המדגם מהשדה בארה"ב האירוע. סוכני MB רגישים במיוחד להרס והתמזגות והדרכה נוספת על הטיפול בהם ניתן למצוא Mulvana et. אל. (2012)79.
בעיה נפוצה מאוד עם זיהוי אותות cavitation היא השגת SNR נאותה. זה נובע בחלקו מאופי האות עצמו, כמתואר, אך עשוי לנבוע גם ממקורות של רעש חשמלי בתוך ההגדרה הניסיונית. בדיקת החיבורים בין רכיבי מערכת, במיוחד אלה הכוללים כבלים ציריים משותפים, עשויה לסייע בהסרת חלק מהם. ייתכן שיהיה צורך בהחלפה או בתיקון של כבלים ציריים משותפים. זיהוי והסרה או השבתה של ציוד אחר במעבדה, כגון משאבות שעלולות לגרום לרעש חשמלי, יכולות גם הן לסייע. התאמת עכבה חשמלית ירודה בין רכיבי המערכת יכולה להיות סיבה נוספת ליחס אות לרעש לקוי וגם פוטנציאל לנזק לציוד ויש לבדוק אותה בקפידה. יש לבדוק באופן דומה את הגדרות ההפעלה במחולל האותות ובאוסצילוסקופ כדי לאשר שהן מוגדרות כראוי לניסוי ולא חזרו להגדרות ברירת המחדל של היצרן. אם יש הרס משמעותי של בועות במהלך הטיפול, במקרה של SAT2, זה עשוי להיות מועיל לחבר מזרק שני ליציאת היציאה ולהשתמש בזה כדי לחלץ בעדינות נוזלים מהתא, ובכך לצייר את ההשעיה. הדבר יכול גם לסייע בביטול מקרופובלים או בהפעלת זרימה במהלך החשיפה לארה"ב, אם תרצה בכך.
לא ניתן לבטל לחלוטין השתקפויות אקוסטיות בתוך תא הדגימה ולכן שדה האירוע לא יהיה אחיד לחלוטין על כל נפח המדגם. כפי שצוין בשלבים 1.3.2 ו-1.3.3, ההמרה של חלונות אקוסטיים תהיה תלוית תדר ולכן יש לשקול בזהירות את רוחב הפס הרצוי למדידות פליטה אקוסטית. בפרט, ייתכנו השתקפויות מרובות משמעותיות של רכיבי תדר גבוה יותר. זוהי סיבה נוספת לכך שכיול השדה בתוך המערכת המורכבת במלואה חשוב כל כך למזעור אי הוודאות בלחץ האירועים. גטינג מתאים של האותות המוקלטים צריך להיחשב גם כדי למזער את ההשפעות של השתקפויות מרובות. השימוש במכשירים מסחריים לנוחות והצורך בשקיפות אקוסטית פירושו שיש להקריב שקיפות אופטית מסוימת. זה עשוי להשפיע על איכות ההדמיה הבאה, למשל, כדי להעריך את הכדאיות של התא או ספיגת סמים. חלק מהקרומים המשמשים במכשירים מסחריים הם גם נקבוביים, ולכן, בידוד לא מושלם מתרחש בין תא הדגימה לבין אמבט המים שמסביב. כאמור, ניתן למתן את הסיכון המתאים לזיהום באמצעות תת-תא קטן יותר, שתוכנו ניתן להחלפה באופן קבוע. התקני תרבות התא המצוינים בטבלת החומרים מתאימים בעיקר עבור monolayers התא כי לא יכול להיות מייצג של רקמות במונחים של כל ארה"ב / cavitation בתיווך ביו אפקטים. הקרבה של התאים למשטח מוצק תשפיע גם על הדינמיקה של MB באופן שאולי לא משקף את התנאים ב- vivo, למשל, קידום microstreaming ו microjetting כמתואר במבוא. עם זאת, ניתן לטפל במגבלות אלה באמצעות החלפה פשוטה של מודלים חלופיים לרקמות.
המטרה בהצעת הפסיכומטרי היא לספק אמצעי לשיפור הרבייה של תנאי חשיפה אקוסטית ופליטות אקוסטיות בין מחקרים על ביו-יעילות בתיווך ארה"ב, ובכך בתקווה להקל על הבנה טובה יותר של המנגנונים הבסיסיים ופיתוח טכניקות ניטור טיפול לשיפור הבטיחות והיעילות. המערכות מתוכננות להיות תואמות להתקני תרבית תאים זמינים מסחרית, המאפשרים לבצע מגוון רחב של מבחנים ביולוגיים בהתאם ליישום העניין ולאפשר ביצוע של ניסויי תפוקה גבוהה, תוך הסרת הצורך בהליכי יישור גוזלים זמן בין ריצות. על ידי סטנדרטיזציה של פרוטוקולים לאפיון תנאי החשיפה ותפיסת פליטות אקוסטיות, ניתן בתקווה להפחית את השונות התלויה במערכת. טווח הפרמטרים שיש לחקור לניסוי מסוים יהיה תלוי ביישום (האפקט הביולוגי הרצוי, סוג התא, עומק רקמת המטרה אם in vivo וכו ') ואת האופי של כל סוכן cavitation בשימוש. בהתחשב במספר הגדול של משתנים (תדר בארה"ב, משרעת לחץ, אורך הדופק, תדירות חזרה על הדופק וכו ') לחקור באופן מלא את כל שטח הפרמטרים לא סביר להיות מעשי. היתרון של הפרוטוקול המוצע הוא שהוא מאפשר לקבוע במהירות גבולות מסוימים במרחב פרמטרים זה. לדוגמה, הוא מאפשר קביעת הלחץ המינימלי שבו נוצר אות cavitation, הלחץ המרבי או אורך הדופק שניתן להשתמש בהם לפני ניתוק התא / מוות מתרחש, ואת הלחץ שבו הרמוניות שבר או רעש פס רחב מיוצרים. מומלץ לבצע קבוצה כזו של מדידות scoping כצעד ראשון בכל מחקר.
כפי שהוצג, הפסיכומטרי מיועד לניטור בזמן אמת של פליטות אקוסטיות, כאשר מבחנים ביולוגיים מבוצעים מחוץ לניסוי. זה יהיה פשוט יחסית, עם זאת, כדי לשנות את SAT כדי לאפשר תצפית אופטית ישירה של תא המדגם באמצעות מטרה מיקרוסקופ. זה יכול בתורו להיות מקשר פלואורסצנטי ו / או מערכת מיקרוסקופיה במהירות גבוהה כדי לאפשר תצפית של ספיגת סמים ודינמיקה בועה, למשל. יציאת PCD כפי שמוצג כיום במונחים של מתח מציין: i) סוגי התנהגות cavitation ואת הפרופורציות היחסיות שלהם; ii) כמה זמן נמשכות התנהגויות cavitation אלה; iii) האם מאפייני החשיפה המצטברת בזמן שנצפו מתואמים לביו-אפקט מסוים; ו-4) האם הרמות היחסיות וההתנהגויות תלויות הזמן עולות בקנה אחד עם ניסויים קודמים במערכת החשיפה. בעוד רגישות לקבל של PCD ניתן לכמת, על מנת לאפיין באופן אמין את הפליטות האקוסטיות במונחים של אנרגיה מוחלטת, מידע מרחבי נוסף נדרש. זה יכול להיות מושגת על ידי החלפת PCD עם בדיקה מערך ליישם מיפוי אקוסטי פסיבי (PAM)80. עם זאת, הדבר יגדיל את המורכבות של עיבוד אותות ואת הזמן החישובי והעוצמה הנדרשים.
מכשור אחר למדידת עמידות חשמלית ממברנה או יישום של שיטות מיקוד פיזיות, למשל שדות מגנטיים, יכול גם להיות משולב. כמו כן ניתן יהיה להשתמש במבני רקמות תלת מימדיים כגון ספרואידים של גידולים, אורגנואידים, או אפילו דגימות רקמת ויוו אקס על מצעי ג'ל "רכים" אקוסטיים במקום המונוליירים של התאים כדי לחקור השפעות אמריקאיות בתיווך cavitation בסביבות רקמות מציאותיות יותר.

אולטרסאונד (ארה"ב) שימש נרחב כטכניקת הדמיה אבחנתית בגלל אופיו הבטוח והלא פולשני, קלות היישום שלו ליד מיטת המטופל, ואת עלות האפקטיביות שלה1. לצד יכולות האבחון והניטור שלה, לארה"ב יש פוטנציאל ניכר ליישומים טיפוליים. עבודה מוקדמת חקרה את השימוש בו בטרומבוליזה, TRANSFECTION DNA, ומשלוח תרופות2,3,4 ו טיפול בארה"ב מייצג כעת תחום פעיל מאוד של מחקר, עם יישומים כולל טיפול בגידול 5,6,7, אימונותרפיה8,9, מחסום הדם - מוח (BBB) הפרעה10,11,12, תרומבוליזה13,14,15, וטיפול בזיהום חיידקי16,17. תופעה מרכזית העומדת ביסוד יישומים אלה היא cavitation: התגרען, הצמיחה, ותנודה של חללים גזיים עקב שינויים בלחץ נוזלים18,19.
יש מגוון של מנגנונים שבאמצעותם cavitation מייצרת השפעות ביולוגיות. לדוגמה, האופי הלא ליניארי ביותר של תנודות בועה בהשפעת שדה אמריקאי מיושם יכול ליצור microstreaming בנוזל שמסביב שיכול גם לשפר את הסעת סמים20 ולהפעיל לחצים גזירה על הרקמה בקרבת הבועות. זה נפוץ במיוחד כאשר בועות נמצאות בקרבת גבול, גורם בועות להתנדנד לא כדורית, ועלול לקדם את ספיגת הסמים באמצעות חדירות הנגרמת על ידי גזירה21,22,23,24. בלחצים גבוהים יותר, נצפו תנודות משרעת גדולות יותר וקריסת בועה מהירה, המקנה מתח מכני ישיר25 ולעתים קרובות יוצר גלי הלם, וכתוצאה מכך הדרגתיות לחץ גדול שיכול לשבש ולחלחלרקמות 26,27. קריסת בועות ליד משטח יכולה גם לגרום להיווצרות microjets נוזלי במהירות גבוהה28,29,30. microjets אלה יכולים לחדור רקמה, פוטנציאל יצירת נקבוביות או גרימת גלי מתח משניים31,32. חדירות של ממברנות ביולוגיות הן ברמת הרקמה והן ברמות התאים מכונה באופן שונה sonophoresis, המשמש בעיקר בהקשר של שיפור הנגרמת על ידי ארה"ב חדירות העור33,34, ו sonoporation, משמש בעיקר כדי לתאר את חדירות הפיך של קרום הסלולר עקב היווצרות של נקבוביות קרום35,36.
ספיגה צמיגה בנוזל המקיף את הבועה המתנדנדת יכולה לייצר אפקט חימום משמעותי37. יתר על כן, התנודות הלא ליניאריות ביותר מייצרות קרינה אקוסטית בתדרים גבוהים יותר מהשדה האמריקאי המניע. זה מוביל לספיגה מוגברת ברקמה שמסביב וחימום נוסף38. קריסת בועה עשויה להיות מלווה גם בהשפעות כימיות בשל הטמפרטורות הגבוהות החולפות ולחצים בליבת הבועה, כגון דור של מינים תגובתיים מאוד וקרינה אלקטרומגנטית, המכונה sonoluminescence32. תופעות אלה נחקרו כדי להעריך נזק פוטנציאלי ו / או הפעלה של מסלולים סלולריים רלוונטיים למסירה39 וניצלו בהפעלה מקומית של תרופות רגישות לאור בגישה המכונה טיפול sonodynamic40,41,42,43.
ניתן ליזום ביו-אפקטים רבים בתיווך ארה"ב אך ורק באמצעות בקרה על פרמטרי השדה בארה"ב (משרעת לחץ, תדירות, אורך הדופק ותדירות החזרה ומשך החשיפה), אך יצירת cavitation אמין ברקמה ביולוגית דורשת לעתים קרובות אנרגיות קלט גבוהות ולכן נושאת סיכון גבוה לנזק. מבוא של גרעיני cavitation אקסוגני או מלאכותי עשוי להפחית באופן משמעותי את אנרגיית הקלט הנדרשת כדי לייצר את מגוון רחב של אפקטים שנדונו לעיל ומציג עוד יותר השפעות נוספות שלא ניתן יהיה עם ארה"ב לבד. גרעיני Cavitation כוללים בועות גז26,44, טיפות נוזליות45,46,47 וחלקיקים מוצקים48,49,50, עם גרעיני cavitation ננומטרי להיות אזור מתפתח של חקירה על היתרונות שלהם במונחים של זמן מחזור ממושך, פזרנות משופרת ופעילות cavitation ממושך49,51,52,53.
הגרעינים הנפוצים ביותר הם microbubbles גז (MBs), במקור שימש סוכני ניגודיות בהדמיה אבחון. הם בדרך כלל 1-2 מיקרומטר קוטר ומכילים ליבה של גז במשקל מולקולרי גבוה עם מסיסות מימית נמוכה במדיום שמסביב. הליבה מוקפת שומנים מגן, חלבון, או קליפת פולימר בדרך כלל מורכב פוספוליפידים54. כאשר נחשפים לשדה בארה"ב, הדחיסה של MBs גורמת להם לעבור תנודות נפחיות, וכתוצאה מכך לייצר פיזור אקוסטי חזק, אשר אחראי על ההצלחה של MBs כסוכן ניגוד. כאמור, תנודות אלה מובילות גם להשפעות המכניות, התרמיות והכימיות הנ"ל שניתן לרתום ביישומים טיפוליים. תהליך הציפוי של MB מציע גם מנגנון לאנקפסולציות של תרופות בתוך מבנה ה-MB ולהצמדת תרופות ו/או מיקוד מינים לפני השטח של MB. טכניקה זו מקלה על שחרור מופעלות של תרופות כדי להפחית רעילות מערכתית55. כמו כן הוכח לאחרונה כי חומר מפני השטח MB עשוי להיות מועבר למבנים ביולוגיים, שיפור אספקת סמים באמצעות מה שנקרא "sonoprinting"56,57,58.
ניטור של פעילות cavitation בתיווך ארה"ב יכול לספק תובנות לתוך ההשפעות הביולוגיות וכתוצאה מכך הן במבחנה ו in vivo ופוטנציאל מאפשר כוונון ואופטימיזציה של אפקטים אלה. שתי השיטות היישומיות ביותר לניטור פעילות cavitation הן i) אופטיות, המשתמשות במיקרוסקופיה וידאו במהירות גבוהה במיוחד ובדרך כלל אינן אפשריות ב- vivo; ו- ii) אקוסטיות, המתעדות את שדות הקול המוקרנים מחדש המיוצרים על ידי בועות מתנדנדות ו /או קורסות. שני מרכיבי משרעת ותדירות של האות האקוסטי מכילים מידע על התנהגות בועה. ריכוזים נמוכים של בועות באירוע נמוך משרעת בארה"ב הוכחו לייצר פליטות הרמוניות בעיקר (כפולות מספר שלם של תדירות הנהיגה)59. ככל שלחצי הנהיגה גוברים, ספקטרום פליטת הבועות עשוי להכיל גם רכיבים חלקיים הידועים בשם תת-הרמוניה ואולטרה-הרמוניים60 המצביעים על התנהגות לא ליניארית חזקה יותר, כמו גם רעשי פס רחב, המעידים על cavitation אינרציאלי. הרמוניות מספר שלם הן אינדיקטור עיקרי לתנודות בועות, אך יכולות להיגרם גם על ידי אי-ליניאריות בכל מקום במערכת ניסיונית, למשל, עקב התפשטות לא ליניארית. לעומת זאת, הרמוניות חלקיות ורעש פס רחב מתואמים מאוד עם דינמיקה של בועה.
הקשר בין התנהגות הבועה לבין הפליטות האקוסטיות שזוהו עשוי להיות מסובך על ידי גורמים כולל השדה בארה"ב האירוע, סביבת הגרעין, ואת המאפיינים של מסלול הגילוי60. עם זאת, מידע חשוב על התנהגות בועה והאינטראקציות שלהם עם תאים ניתן להשיג על ידי הבחנה מגמות בתדירות ואנרגיה בספקטרום האקוסטי. נתונים אלה יכולים גם לספק מידע בעל ערך שניתן להשתמש בו כדי ליצור את הבסיס לטכניקות ניטור טיפול קליני. כדי לנצל מידע זה באופן מלא, נדרשת התפתחות של שיטות ניסיוניות חזקות, ניתנות לתרגום וניתן לשחזור.
כיום יש שונות משמעותית בפרוטוקולים המדווחים לתכנון מערכות וביצוע מחקרים לתמיכה בפיתוח טיפולים בסיוע cavitation. מבחינת המנגנון, בוצעו מגוון גישות עיצוביות. מספר קבוצות עשו שימוש בתאי צלחת מקבילה56,61,62,63, או נבנה בהתאמה אישית או זמין מסחרית (למשל, OptiCell, ThermoFisher מדעי). Hu et al. (2013) פיתח תא תא בשילוב עם מודול sonication בארה"ב הדמיה קונפוקלית בזמן אמת64, Carugo ואח '. (2015) השתמש במערכת הכוללת צלחת תרבית תאים מסחרית עם מכסה PDMS בהתאמה אישית כדי לאפשר שקיעה באמבט מים במהלך חשיפה אמריקאית65, ו Pereno et al. (2018) השתמשו במכשיר המורכב מתהודה אקוסטופולואידית בשכבות המאפשרות אפיון אופטי ואקוסטי בו זמנית של דינמיקת בועות ואינטראקציות בין תאיבועות 66. השימוש בעיצובים מפוברקים בהתאמה אישית ובאופן ספציפי ליישום מסבך את האפיון של השדה האמריקאי ותנאי חשיפה סביבתיים אחרים, מה שהופך את השוואות המחקר הצולבות למאתגרות. לדוגמה, קיימת שונות ניכרת בפרמטרים האמריקאים שזוהו להשגת sonoporation מוצלח, הכוללים תדרי מרכז הנעים בין 0.02 ל 15 מגה-הרץ, מחזורי עבודה הנעים בין 1% לגל מתמשך, ולחצים נדירים הנעים בין 0.1 ל-20 MPa23,64,67,68,69,70 ( טבלה1). קיימת שונות ניכרת דומה ברכיבים הספקטרליים (הרמוניות, תת-הרמוניות וכו ') שזוהו כקשורים לביו-אפקטים מסוימים.
מטרת עבודה זו, אם כן, היא לספק מסגרת תכנון ויישום מערכת הניתנת לשחזור בקלות למחקר במבחנה של ביו-אפקטים תאיים הנגרמים על ידי cavitation עם הכללה ספציפית של יכולת ניטור cavitation.

<table><tbody><tr><td>בולם</td><td>אקוסטיקה מדויקת</td><td>APTFlex F28 פאנל</td><td>1.0 ס"מ עובי סטנדרטי</td></tr><tr><td>מגבר (כוח)</td> <td>E& איי בע"מ</td>מגבר הספק <td>1040L</td><td>400W להנעת מקור אולטרסאונד</td></tr><tr><td>מגבר (טרום)</td> <td>מערכות מחקר סטנפורד</td><td>SR445A</td><td>מגבר קדם רב-שלבי רווח קבוע לאותות PCD</td></tr><tr><td>מחמם אקווריום</td><td>Aquael</td><td>Ultra 50W</td><td>דגמים שונים לגדלי טנקים שונים.</td></tr><tr><td>Digitizer</td><td>TiePie Engineering</td><td>HS5-110-XM</td><td>אפשרות זיכרון מורחבת: 32 מיליון נקודות לערוץ</td></tr><tr><td>הידרופון</td><td>אקוסטיקה מדויקת</td><td>FOH</td><td>אזור רגיש בקוטר 0.01 מ"מ ממזער את השפעות הכיווניות</td></tr><tr><td>מיקרו-בועות</td><td>Bracco</td><td>SonoVue</td><td>מאושר על ידי ה-FDA מיקרו-בועות</td></tr><tr><td>מראה PCD (SAT3)</td> <td>Olympus NDT</td><td>F-102</td><td>השתקפות</td></tr> <tr><td>קרן 90 מעלותמתמר PCD</td><td>Olympus NDT</td><td>V320-SU</td><td>מתמר טבילה, כבל עמיד למים PCD 7.5MHz</td></tr><tr><td></td><td>Olympus NDT</td><td>BCU-58-1 W</td><td></td></tr><tr><td>PDMS (מכסה תא SAT2)</td> <td>Corning</td><td>Sylgard 184</td><td>ראה Carugo et al. (2015) להנחיות הכנה</td></tr><tr><td>מוט פולימר (אטם SAT2)</td> <td>מונופילמנט</td><td></td> <td>Zeus</td> PTFE</tr><tr><td>תקע גומי (מכסה/אטם SAT3)</td> <td>VWR</td><td>391-2101</td><td>קוטר תחתון 6 מ"מ, קוטר עליון 8 מ"מ,</td></tr><tr><td>מחולל אותות</td> אדום <td>Agilent</td><td>33250</td><td>מחולל צורות גל למקור אולטרסאונד</td></tr><tr><td>מצע לתא חשיפה לתאים, SAT2</td><td>Ibidi</td> <td>&micro;-Dish 35 מ"מ</td><td></td></tr><tr><td>מצע לתא חשיפה לתאים, SAT3</td><td>Corning</td><td>Transwell 6.5 מ"מ</td><td></td></tr><tr><td>מקור אולטרסאונד (SAT3)</td> <td>Sonic Concepts</td><td>H107 עם חור מרכזי</td><td>שימוש במקור בעל יכולת HIFU מאפשר ליצור לחצים >1MPa הן במיקוד והן לפני הפוקוס לכיסוי מרחבי מורחב</td></tr></tbody></table>

לימוד טיפול משופר cavitation

Studying Cavitation Enhanced Therapy

עניין ביישומים הטיפוליים של אולטרסאונד הוא משמעותי וגדל, עם מטרות קליניות פוטנציאליות החל מסרטן למחלת אלצהיימר. Cavitation - היווצרות ותנועה עוקבת של בועות בתוך שדה אולטרסאונד - מייצג תופעה מרכזית ביסוד רבים של טיפולים אלה. עם זאת, נותרה אי ודאות ניכרת לגבי מנגנוני הפעולה המפורטים שבאמצעותם cavitation מקדם השפעות טיפוליות ויש צורך לפתח טכניקות ניטור אמינות שניתן ליישם קלינית. בפרט, קיימת שונות משמעותית בין מחקרים בפרמטרי החשיפה המדווחים כמספקים בהצלחה השפעות טיפוליות לבין הפליטות האקוסטיות המתאימות. מטרת מאמר זה היא לספק הנחיות עיצוב ופרוטוקול ניסיוני תוך שימוש ברכיבים זמינים נרחבים לביצוע מחקרים של ביואפקטים בתיווך cavitation, ולכלול ניטור אקוסטי בזמן אמת. יש לקוות כי הפרוטוקול יאפשר שילוב נרחב יותר של ניטור אקוסטי לתוך ניסויי אולטרסאונד טיפוליים ולאפשר השוואה קלה יותר על פני מחקרים של תנאי חשיפה המתאם שלהם אפקטים ביולוגיים רלוונטיים.

איור 4 מציג דוגמאות לתגובות PCD של תחום הזמן והתדירות, הממחישות שלוש התנהגויות שונות של cavitation. כל הנתונים נאספו על SAT3 באמצעות SonoVue MBs מדולל 5x ב PBS, עם ריכוז סופי של ~ 2 * 107 MBs / מיליליטר. הטמפרטורה עבור כל הדוגמאות בסעיף זה היה 19 ± 1 °C (60 °F). המקור האמריקאי היה מונע עם פעימה של 2.0 אלפיות השנייה במהירות של 0.5 מגה-הרץ כדי להגיע לשיא הלחצים השליליים של 0.20 (איור 4A ו-4B),0.30 (איור 4C ו-4D)ו-0.70 MPa (איור 4E ו-4F). הקלטות האות החלו 1.4 ms לפני t = 0 תחילת הדופק בארה"ב. עקבות הכניסה מציגות את האות כפי שנרשם (אדום) ועם מסנן מעבר גבוה של 2 מגה-הרץ (כחול) לחלון זמן שבמרכזו בזמן הטיסה ממקור לתא חשיפה לתא ל- PCD. התגובה ברמה נמוכה לפני זמן זה היא בשל קרינה שהתקבלה ישירות מהמקור, אשר נפוץ תצורות שבו PCD הוא מאחורי המקור האמריקאי.
בלחץ האירוע הנמוך ביותר, תגובת PCD מורכבת כולה מהרמוניות מספר שלם של התדר האמריקאי הבסיסי של 0.5 מגה-הרץ. הגדלת מ 0.20 כדי 0.30 MPa תוצאות ultraharmonics בולטים בספקטרום בנוסף הרמוניות מספר שלם מוגבה עוד יותר. צורות הגל של תחום הזמן בשני הלחצים האלה נראות דומות, אם כי התוצאות של 0.30 MPa מראות שונות רבה יותר לאורך הדופק. בלחץ הגבוה ביותר, משרעת צורת הגל של תחום הזמן גדלה באופן לא ליניארי ביחס ללחצים הנמוכים יותר כתוצאה מרעש פס רחב גבוה בבירור שנראה בספקטרום. רעש זה נחשב בדרך כלל תוצאה של cavitation אינרציאלי בדוגמה זו, מתאים להרס של MBs.
כדי לראות זאת בצורה ברורה יותר, תגובות PCD כפונקציה של זמן מוצגות באיור 5. בלוח השמאלי (איור 5A),ספקטרום מלא מוצג על פני זמן חשיפה של 50 שניות, שבמהלכו המקור פלט פולסים של 2.0 אלפיות השנייה כל 0.20 שניות. סך הכל, כוחות הרמוניים ופס רחב מתאימים מוצגים בלוח הימני (איור 5B). ארה"ב הופעלה ב- t =3.0 s, אז נראו תגובות פס רחב של משרעת גדולה. ספייק הראשונית נחשבת תואמת את ההרס של הבועות הגדולות ביותר בהשעיה (SonoVue הוא polydisperse) והוא תצפית נפוצה בניסויים cavitation עם בועות פגז ואפילו עם מדיה ללא גזים (למשל, PBS).
לאחר מספר שניות, תגובת הפס הרחב פחתה במהירות, ככל הנראה עקב הרס בועה, והאות מורכב בעיקר מהרמוניות. הדבר מצביע על כך שהגז המשוחרר וה-MBs הנותרים רוטטים ביציבות ולא באופן לא-בלתי-התיר. ב- t ~ 50s, רכיב הפס הרחב ירד לרמה של רעש הרקע המקורי. בדיקות חשיפה כאלה חשובות אפוא כאשר מנסים להבין את צירי הזמן שבמהלכם השפעות בועה שונות עשויות לפעול על התאים בתא.
בועות עשויות לתרגם בתגובה לכוחות קרינה שנוצרו במהלך החשיפה בארה"ב ותנועה של MBs בתוך ומחוץ לשדה הראייה PCD יכול להוביל שונות מוגברת באות cavitation פיקוח, במיוחד כאשר מתמודדים עם מתלים מדוללים. האזור הרגיש של PCD ולכן צריך להתפרס על פני כמה שיותר משטח החשיפה לתאים ככל האפשר. השוואה בין התגובות לתדרי PCD ממוקדים ולא ממוקדים עם תדרי מרכז זהים (ראו איור 2)מוצגת באיור 6, תוך שימוש בדילול של 20:1 של MBS ב- PBS רגיל הוא SAT2. הספקטרום של הזמן והדגימה בלוח איור 6A מראים שה-PCD הלא ממוקד מכיל תגובת פס רחב חזקה יותר, המלווה בשונות מופחתת מדגם לדגימה הן בהרמונית (איור 6B)והן בכוחות אולטרה-הרמוניים (איור 6C).
חשוב להכיר בכך שמדיה המשמשת לעבודה בתאי חוץ גופיים אינה מתרוקנת ועשויה להציג רמת רקע משופרת של פעילות בועה. איור 7 מראה את התגובה ב-SAT2 של PBS המשמשת בצורתה המסופקת על-ידי הספק ולאחר שעתיים של פירוק גזים תחת ואקום, שלאחריה הופחתה רוויית האוויר מ-92% ל-46% כפי שנקבע בחיישן אופטי (PreSens, Germany). הספקטרום באיור 7A היה ממוצע לאורך זמן החשיפה וחוזר חלילה עם חמש דגימות עצמאיות, ונראה בבירור כי הם מראים אולטרה-הרמוניקה גבוהה בבירור ב-PBS רגיל. סמכויות המסוכמים על פני שלושה הרמוניות (איור 7B) נמצאות היטב בסטיית התקן של כל תפוקה ניסיונית. לעומת זאת, הסכומים האולטרה-הרמוניים באיור 7C מראים של-PBS רגיל יש כמעט סדר גודל גבוה יותר ושונות גבוהה משמעותית בין הדגימות. דוגמאות אלה מצביעות על כך שאמצעי אחסון משותף התואם לתאים עשוי להציג אופני פעולה שעשויים להיות מיוחסים (באופן שגוי) לנוכחות של MBs. מאז זה בדרך כלל לא מעשי כדי degas תרבות מדיום בשל ההשפעה השלילית על תאים ו / או יציבות סוכן cavitation, זה קריטי כדי לבצע פקדים מתאימים בכל מחקר הקשורות cavitation.
<img alt="Figure 1" src="/files/ftp_upload/61989/61989fig1.jpg"> איור 1: איורים של שני עיצובי מערכת חשיפה בארה"ב המשלבים ניטור cavitation: SAT3 (D-F). (A) SAT2 מכלול מבואר עם קיר צד הוסר לבהירות. (B)SAT2 עם קיר צדדי שלם. (C)תא חשיפה לתאי SAT2, מפורק. (D)הרכבה מבוארת SAT3. (E) SAT3 בתצורות רגילות (משמאל) ועדשות (מימין) להתאמת רוחב קרן בתדרים שונים. (F) תא חשיפה לתאי SAT3, מפורק. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61989/61989fig1large.jpg" target="_blank">לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.</a>

<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61989/61989fig02.jpg"> איור 2: חישובים של קווי מתאר של שדה לחץ משרעת למחצה עבור מתמרים לא ממוקדים (משמאל) בקוטר 12.7 מ"מ וממוקדים כדורית (מימין). תדרים של 2, 4 ו- 8 מגה-הרץ מוצגים כקווי מתאר אדומים, כחולים וירוקים, בהתאמה, עבור רכיב PCD במקור הקואורדינטות (0,0). קווי המתאר החיצוניים ביותר של המכשיר הלא ממוקד אינם תלויים יחסית בתדירות, אך המבנה הפנימי תלוי בתדירות. השדה הממוקד כדורית מתכווץ ככל שהתדירות גדלה, אך בתוך קווי המתאר, השדות משתנים בצורה חלקה. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61989/61989fig02large.jpg" target="_blank">לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61989/61989fig03.jpg"> איור 3: מכשור למיזוג והקלטה של אותות cavitation (חצים כחולים), עירור מקור אמריקאי (קווים אדומים) והפעלת רכישת נתונים. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61989/61989fig03large.jpg" target="_blank">לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61989/61989fig04.jpg"> איור 4: תגובות PCD של תחום (משמאל) ותדירות (ימין) שנרשמו עם MBs מדוללים פי 5 ב- PBS. שיא האירוע לחצים שליליים היו (A, B) 0.2 MPa, (C, D) 0.4 MPa, (E, F) 0.7 MPa, כל ב 0.5 MHz. הקלטות אות להתחיל 1.4 ms לפני תחילת t = 0 של 2.0 ms אולטרסאונד משך הדופק. (A, C, E) אותות תחום זמן (אדום) מוצגים בקנה מידה אנכי קבוע, המציין כיצד רמת התגובה משתנה בלחץ האירוע. עקבות הכניסה מציגות את האות כפי שנרשם (אדום) ועם מסנן מעבר גבוה של 2 מגה-הרץ (כחול) לחלון זמן שבמרכזו בזמן הטיסה ממקור לתא חשיפה לתא ל- PCD. (B, D, F) צפיפות ספקטרלית של רעש ואות מחושבת עבור t&lt;0 ו- t&gt;0, בהתאמה. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61989/61989fig04large.jpg" target="_blank">לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61989/61989fig05.jpg"> איור 5: היסטוריות ספקטרום על חשיפה של 50 שניות של השעיה של MBs מדולל 5x ב- PBS. (A)ספקטרום מלא ו- (B) כוחות אות כוללים, הרמוניים ופס רחב, כולם כפונקציה של זמן. תנאי הנהיגה היו 0.5 מגה-הרץ, 0.7 MPa לחץ שלילי שיא, 2.0 ms משך הדופק, 200 ms תקופת חזרה על הדופק. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61989/61989fig05large.jpg" target="_blank">לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61989/61989fig06.jpg"> איור 6: ההשפעה של גיאומטריית מיקוד PCD נרשמה עם דילול של 20:1 של microbubbles ב- PBS רגיל. תנאי הנהיגה היו: 1.0 מגה הרץ, 0.50 MPa שיא לחץ שלילי, 3.0 ms משך הדופק, 10 ms תקופת חזרה על הדופק. (A)ספקטרום מלא בממוצע לאורך זמן החשיפה ושלוש חזרות מדגם עצמאיות. (B)הספק בהרמוניה של 3, 4 ו- 5 מגה-הרץ, ובהספקשל2.5, 3.5 ו- 4.5 מגה-הרץ. קווים עבים הם אמצעי דגימה, אזורים מוצללים מציינים +/- 1 סטיית תקן. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61989/61989fig06large.jpg" target="_blank">לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61989/61989fig07.jpg"> איור 7: השפעת המדיה המופחתת שהוקלטה באמצעות PBS. (A)ספקטרום מלא בממוצע לאורך זמן החשיפה וחמש חזרות מדגם עצמאיות. (B)הספק בהרמוניה של 3, 4 ו- 5 מגה-הרץ, ובהספקשל2.5, 3.5 ו- 4.5 מגה-הרץ. קווים עבים הם אמצעי דגימה, אזורים מוצללים מציינים +/- 1 סטיית תקן. תנאי הנהיגה היו 1.0 MHz, 0.50 MPa שיא לחץ שלילי, 1.0 ms משך הדופק, 200 ms תקופת חזרה על הדופק. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61989/61989fig07large.jpg" target="_blank">לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody>
<tr>
<td>פרמטר</td>
			<td>יחידה</td>
			<td>מינימום</td>
			<td>המרבי</td>
		</tr>
<tr>
<td>תדירות</td>
			<td>מגה-הרץ</td>
			<td>0.02</td>
			<td>15</td>
		</tr>
<tr>
<td>לחץ (שיא שלילי)</td>
			<td>MPa</td>
			<td>0.1</td>
			<td>20</td>
		</tr>
<tr>
<td>אורך פולס</td>
			<td>מחזורים</td>
			<td>1</td>
			<td>CW</td>
		</tr>
<tr>
<td>מחזור עבודה</td>
			<td>%</td>
			<td>1</td>
			<td>CW</td>
		</tr>
<tr>
<td>זמן חשיפה</td>
			<td>s</td>
			<td>10</td>
			<td>1000</td>
		</tr>
</tbody></table>טבלה 1: סיכום טווח הפרמטרים המדווחים המקלים על sonoporation במבחנה.

ניתן להשתמש בפרוטוקול הניסיוני המוצג לביצוע מדידות בזמן אמת של פעילות cavitation במכשיר תרבות תאים במטרה לאפשר חקירה של התנאים הנדרשים לאספקת תרופות מוצלחת ו/או ביו-אפקטים אחרים.

לימוד טיפול משופר Cavitation

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

אלה ספסל העליון מערכת עיצוב, איסוף נתונים ועקרונות ניתוח יכול לשמש כבסיס רציונלי למחקר במבחנה של טיפולים משופרים cavitation. הטכניקות שלנו מאפשרות בדיקות תפוקה גבוהות תוך שמירה על התכונות הניסיוניות הקריטיות של ניטור cavitation מרווח, יישור מדגם חוזר ותאימות עם שיטות ניתוח סלולריות נפוצות. טיפול משופר Cavitation יש יישומים פוטנציאליים מרובים, כולל הטיפול במחלות כגון סרטן ושבץ.על ידי הבנה טובה יותר של מנגנוני היסוד, אנו יכולים לפתח טיפולים טובים יותר. עבודה זו מספקת מסגרת תכנון ויישום מערכת הניתנת לשחזור בקלות כדי לאפשר מחקר למגוון רחב של אפקטים ביו תאיים המושרים על ידי cavitation. כולל משלוח סמים, סונופורציה והדפסה.קבלת תוצאות משמעותיות דורשת הבטחת רבייה ושליטה בכל המשתנים בניסוי. זה הכרחי כדי לבצע את כל הפקדים הרלוונטיים ולמדוד את הרעש החשמלי. להכנת המערכות עבור transfection אקוסטי, degas נוזל המילוי תחת לחץ של 100kPa לפחות שעתיים כדי למזער את הסבירות של cavitation בנתיב התפשטות.אישור עם בדיקה חמצן מומס כי הלחץ החלקי של חמצן הוא מתחת 10kPa מומלץ. מלאו את תא הבדיקה באיטיות כדי למזער את כניסתו מחדש של האוויר לנוזל הפגה ולנקות מיד את כל הבועות השיוריות מהמתמר ומשטחי המיכל הבינוניים. אפשר מגבר כוח מקור אולטרסאונד להתחמם לפי המלצת היצרן, כך הרווח והתפוקה יציבים ביחס לזמן.ולדלל את סוכן cavitation תוך ערבוב בעדינות וללא הרף כדי להפוך את ההשעיה אחידה מבלי לנטרל בועות מאקרו או להרוס את הסוכן. בעת עבודה עם בועות מיקרו, הקפד לטפל בהם בזהירות. להכנת SAT2, לפני תחילת הניסוי, להשתמש באתנול כדי לעקר את המכסה PDMs.לחץ להתאים את המכסה מעוקר לצלחת התרבות כדי ליצור את תא התא לטעון מזרק 10 מיליליטר מצויד מחט קהה 18 מד עם 10 מיליליטר של נוזל המילוי. הכנס את המחט דרך אחד PDMs למלא חורים לאט למלא את התא תוך הטיה, כך בועות מאקרו יכול לברוח דרך חור המילוי הפתוח. כאשר התא מתמלא, הכנס מוט פולימר של ארבעה עד חמישה מילימטרים לתוך החור הפתוח ומקם את ההרכבה כך שהחורים יהיה אופקי.הסר את המחט תוך הזרקת נוזל נוסף, כך האוויר לא נמשך לתוך התא ולסגור את חור המילוי עם מוט פולימר אחר. בדוק חזותית את התא לקבלת ראיות של בועות מאקרו לכודות ולחץ להתאים את תא החשיפה לתא לתוך מחזיק התא. שקול את הציפה של החלקיקים בהשעיה וכיצד הציפה שלהם תשפיע על המגע שלהם עם תאים בעת ההחלטה על הכיוון של תא החשיפה לתא.לאחר מכן הנמכת מכסה התא בזווית אופקית כדי להרתיע בועות מאקרו מלנוח על החלקים השקועים של המכשיר, להתקין את המכסה על החלק העליון של התא. לפני ביצוע המדידות הניסיוניות, אפשרו להשעיה להתייצב תרמית עם טמפרטורת התא. באמצעות תרמוקופול מחט בסדר כדי לאשר כי הטמפרטורה בתא התייצבה.כדי לפקח על הניסויים בזמן אמת, הן בתחומים של זמן והן בתחום התדירות, התחל את תהליך איסוף הנתונים והפעל את אות כונן המקור של אולטרסאונד. השתמש בבדיקת מתח גבוה כדי לפקח על אות יציאת המגבר המניע את מקור האולטרסאונד לאורך כל הניסוי כדי להבטיח שהחשיפה מתקדמת כצפוי. ותוודא שהאוסצילוסקופ מוכן לפצות על הנחתת הגשוש.ניטור תחום הזמן של גלאי cavitation פסיבי מגלה אם אותות הם בגודל מתאים עבור הגדרות המכשור הנוכחי והאם אותות cavitation נראים מוקדם מהצפוי. ניטור תחום תדירות מאפשר ניתוח של סוג של התנהגות בועה והוא יכול לשמש כדי להתאים את רמות הכונן לפי הצורך כדי להשיג את הגירוי התא הרצוי. בניתוח זה, בלחץ האירוע הנמוך ביותר, תגובת גלאי cavitation פסיבי, כללה כולה הרמוניות מספר שלם של תדר אולטרסאונד בסיסי 0.5MHz.עלייה מ-0.2 ל-0.3MPa הביאה להרמוניות אולטרה בולטות בספקטרום בנוסף להרמוניות של מספר שלם גבוה יותר. צורות גל תחום הזמן בשני הלחצים הללו נראו דומות למרות שתוצאות 0.3MPa הראו שונות רבה יותר לאורך הדופק. בלחץ הגבוה ביותר, משרעת צורת גל תחום הזמן גדלה באופן לא ליניארי ביחס ללחצים הנמוכים כתוצאה מרעש פס רחב גבוה בבירור, ככל הנראה עקב cavitation אינרציאלי שנגרם על ידי הרס בועת מיקרו.כאן, ספקטרום מלא מוצג על פני זמן חשיפה של 50 שניות שבמהלכו המקור פלט שני פולסים אלפיות שנייה כל 0.2 שניות. כפי שנצפה בגרף זה, הממחיש את סך הכוחות ההרמוניים והפס הרחב המתאימים, תגובות פס רחב משרעת גדולות נוצרו עם ספייק הראשוני נחשב לתאם עם ההרס של הבועות הגדולות ביותר. לאחר מספר שניות, תגובת הפס הרחב פוחתת במהירות, ככל הנראה עקב הרס בועה.בניתוח זה באמצעות דילול של 20 עד 1 של בועות מיקרו ו- PBS רגיל, הספקטרום הממוצע של הזמן והמדגם הראה כי גלאי cavitation פסיבי לא ממוקד הכיל תגובת פס רחב חזקה יותר מאשר גלאי המיקוד. מלווה במדגם מופחת כדי לדגום שונות הן בכוחות הרמוניים והן בכוחות הרמוניים במיוחד. ניתן להעריך השפעות ביולוגיות המושרות על ידי Cavitation באמצעות טכניקות כגון מיקרוסקופיה פלואורסצנטית, ציטומטריית זרימה או מבחנים ביולוגיים.זה מאפשר יצירת קשר איתן בין פעילות cavitation ואת ההשפעות הביולוגיות. טכניקה זו אפשרה לנו לזהות טוב יותר את היחסים בין התנהגות בועה והשפעות ביולוגיות אשר חשפו כמה מנגנונים חדשים פוטנציאליים ביסוד אספקת סמים בתיווך cavitation.

Research

JoVE Journal

Bioengineering

הנדסה ביולוגית

Insonation של microbubbles היא אסטרטגיה מבטיח אבלציה הגידול במועד, בממוצע סמכויות מופחת אקוסטי, כמו גם עבור משלוח ממוקד של הרפוי. מטרת המחקר הנוכחי היא לפתח נמוך מחזור אולטרסאונד אסטרטגיות פועם nanocarriers על מנת למקסם את אי - אבלציה תרמית כלי הדם ואספקת מטען אל תת עורית C6 gliomas.

אולטראסאונד ניגודיות ממוקד טיפול gliomas של עכברים באמצעות אספקת סמים נושאות Nanoparticle ו אבלציה כלי הדם

הרס ממוקד אולטראסאונד microbubble (UTMD) יכול לשמש ישירה באתר ספציפי משלוח של מולקולות ביו, כולל גנים טיפוליים, כדי למקד את האיברים נגישים אולטרסאונד, כגון הלב...

מבוא טכניקת ממוקד אולטראסאונד הרס microbubble

cavitation אקוסטי בנוזלים שהוגשו לאולטרסאונד הכוח יוצר תנאים חולפים קיצוניים בתוך בועות קורסת, אשר הם המקור יוצאת דופן פליטת תגובה כימית והאור, המכונה sonoluminescence. בנוכחותם של גזים אצילים, הפלזמה nonequilibrium נוצר. החלקיקים "החמים" וגם לפוטונים שנוצרו על ידי קריסת בועות מסוגלים לרגש מינים בתמיסה.

הפעלת מולקולות, יונים, וחלקיקים מוצקים עם אקוסטית Cavitation

ניתן להשיג נזק סלקטיבי לתאי לוקמיה אנושיים באמצעות גישה חדשה של יישום אולטרסאונד בתדר נמוך עם ובלי טיפול מקדים כימותרפי בתאים לוקמיים ותאים המטופויאטיים נורמליים.

דור וניתוח כמותי של תדר נמוך פעמו אולטראסאונד כדי לקבוע את הרגישות של סוניק שלא טופלו ותאים שטופלו neoplastic

שבב מיקרופלואידי יוצר כדי לייצר זוגות של נקודות זהב ליצירת בועות טנדם ואיים מצופים פיברונקטין לדפוס תא בודד בקרבת מקום. שדה הזרימה שנוצר התאפיין במהירות תמונת חלקיקים ושימש לחקר השפעות ביולוגיות שונות, כולל נקבוביות קרום התא, עיוות ממברנה ותגובת סידן תוך תאית.

מערכת Microfluidic עם דפוסי Surface לחקירת בועת Cavitation (ים) אינטראקציה דו תא ואת Bioeffects הנובע מהן ברמת התא הבודד

פרוטוקול זה מדגים את התגרענות לשליטה של קוויטציה ב פנטומים ג'ל, באמצעות חשיפה סימולטני-סגול אור פעמו לייזר והן בעוצמה גבוהה, ממוקדת אולטרסאונד (HIFU). הפעילות קוויטציה יכול לשמש לאחר מכן לשיפור השימושים HIFU הדמיה ו/או טיפולית.

התגרענות לשליטה של קוויטציה מן Plasmonic חלקיקי זהב לשיפור בעוצמה גבוהה ממוקד יישומים אולטרסאונד

מחסום הדם - מוח (BBB) יכול להיות משובש באופן זמני עם אולטרסאונד ממוקד microbubble בתיווך (FUS). כאן, אנו מתארים פרוטוקול צעד אחר צעד לפתיחת BBB בתפוקה גבוהה ב vivo באמצעות מערכת FUS מודולרית נגישה למומחים שאינם אולטרסאונד.

נוירון סטראוטקטי מונחה תפוקה גבוהה ומערכת אולטרסאונד ממוקדת לפתיחת מחסום דם-מוח במכרסמים

microbubbles קביטציה הם בתמונה באמצעות מצלמה במהירות גבוהה המחוברת עדשת זום. ההתקנה הניסיונית מוסברת, וניתוח תמונה משמש לחישוב האזור של קביטציה. ניתוח תמונה נעשה באמצעות ImageJ.

הדמיה וכמות של האזור של מיקרו-bubbles הנע במהירות באמצעות מצלמה במהירות גבוהה וניתוח תמונה

אנו מתארים פרוטוקול להתבונן ולנתח מסלולי מתגלגל תאים על מצעים בדוגמת אסימטרית הקולטן. את הנתונים המתקבלים שימושיים ההנדסה של הקולטן בדוגמת מצעים להפרדה-תווית חינם התא ניתוח.

מסלולי לימוד Cell רולינג על דפוסי קולטן אסימטרית

פינצטה Plasmonic ננו גבישים פוטוניים מוצגים לייצר שיפורים שימושיים בשליטה היעילות ואת האוריינטציה של אופטית השמנה מיקרו ו ננו חלקיקים.

ניצול של ננו גבישים פוטוניים Plasmonic ו מניפולציה מיקרו ו Nanoparticle משופרת

למד מדידות זמן אמת של פעילות קוויטציה במכשיר תרבית תאים לחקר משלוח תרופות וביואפקטים. השיטה מאפשרת ניטור בועות וניתוח השפעות ביולוגיות בטיפולים מושכלים.

לימוד טיפול משופר Cavitation

גלה סרטונים נוספים