Studiare la terapia potenziata della cavitazione

Questi principi di progettazione, raccolta e analisi dei sistemi da banco possono essere utilizzati come base razionale per lo studio in vitro delle terapie potenziate della cavitazione. Le nostre tecniche consentono test ad alta produttività preservando al contempo gli attributi sperimentali critici del monitoraggio della cavitazione a intervalli, dell'allineamento ripetibile del campione e della compatibilità con i comuni metodi di analisi cellulare. La terapia potenziata della cavitazione ha molteplici applicazioni potenziali, tra cui il trattamento di malattie come il cancro e l'ictus.

Comprendendo meglio i meccanismi di base, possiamo sviluppare terapie migliori. Questo lavoro fornisce un framework di progettazione e implementazione del sistema facilmente riproducibile per consentire la ricerca di un'ampia varietà di effetti bio cellulari indotti dalla cavitazione. Compresa la somministrazione di farmaci, la sonoporazione e la sonostampa.

Ottenere risultati significativi richiede la garanzia della riproducibilità e il controllo di tutte le variabili nell'esperimento. È imperativo eseguire tutti i controlli pertinenti e misurare il rumore elettrico. Per la preparazione dei sistemi per la trasfezione acustica, degasare il liquido di riempimento sotto una pressione di 100kPa per almeno due ore per ridurre al minimo la probabilità di cavitazione nel percorso di propagazione.

Si raccomanda la conferma con una sonda di ossigeno disciolto che la pressione parziale dell'ossigeno è inferiore a 10kPa. Riempire lentamente la camera di prova per ridurre al minimo la re-introduzione dell'aria nel liquido degassato e cancellare immediatamente eventuali bolle residue dal trasduttore e dalle superfici medie del contenitore. Consentire all'amplificatore di potenza sorgente ad ultrasuoni di riscaldarsi secondo la raccomandazione del produttore in modo che il guadagno e l'uscita siano stabili rispetto al tempo.

E diluire l'agente di cavitazione mescolando delicatamente e continuamente per fare una sospensione uniforme senza intrappolare bolle macro o distruggere l'agente. Quando si lavora con micro bolle, assicurarsi di gestirle con attenzione. Per la preparazione SAT2, prima di iniziare l'esperimento, utilizzare l'etanolo per sterilizzare il coperchio dei PDM.

Premere il coperchio sterilizzato sul piatto di coltura per formare il vano cellulare e caricare una siringa da 10 millilitri dotata di un ago smussato calibro 18 con 10 millilitri del liquido di riempimento. Inserire l'ago attraverso uno dei PDM riempire i fori e riempire lentamente la camera inclinando in modo che le bolle macro possano fuoriuscire attraverso il foro di riempimento aperto. Una volta riempita la camera, inserire un'asta polimerica da quattro a cinque millimetri nel foro aperto e posizionare l'assieme in modo che i fori siano orizzontali.

Rimuovere l'ago durante l'iniezione di liquido extra in modo che l'aria non sia attratta nella camera e chiudere il foro di riempimento con un'altra asta polimerica. Controllare visivamente il compartimento per verificare la presenza di bolle macro intrappolate e premere inserire il compartimento di esposizione delle celle nel supporto del compartimento. Considera la galleggiabilità delle particelle in sospensione e come la loro galleggiabilità influenzerà il loro contatto con le cellule quando decidono l'orientamento del compartimento di esposizione cellulare.

Quindi abbassando il coperchio della camera ad angolo orizzontale per scoraggiare le bolle macro dal poggiare sulle parti sommerse del dispositivo, installare il coperchio sulla parte superiore della camera. Prima di eseguire le misurazioni sperimentali, consentire alla sospensione di equilibrare termicamente con la temperatura della camera. Utilizzo di una termocopia ad ago fine per confermare che la temperatura nella camera si è stabilizzata.

Per monitorare gli esperimenti in tempo reale, sia nei domini del tempo che in quello delle frequenze, avviare il processo di raccolta dei dati e attivare il segnale dell'unità sorgente ad ultrasuoni. Utilizzare una sonda ad alta tensione per monitorare il segnale di uscita dell'amplificatore che aziona la sorgente ultrasonica durante l'esperimento per garantire che l'esposizione proceda come previsto. E assicurarsi che l'oscilloscopio sia impostato per compensare l'attenuazione della sonda.

Il monitoraggio del dominio del tempo del rilevatore di cavitazione passiva rivela se i segnali sono dimensionati in modo appropriato per le impostazioni della strumentazione corrente e se i segnali di cavitazione vengono visti prima del previsto. Il monitoraggio del dominio di frequenza consente l'analisi del tipo di comportamento della bolla e può essere utilizzato per regolare i livelli di azionamento in base alle esigenze per ottenere lo stimolo cellulare desiderato. In questa analisi, alla pressione incidente più bassa, la risposta passiva del rivelatore di cavitazione, consisteva interamente di armoniche intere della frequenza ultrasonica fondamentale di 0,5 MHz.

L'aumento da 0,2 a 0,3 MPa ha portato a più armoniche pronunciate nello spettro oltre ad un'ulteriore armonica intera elevata. Le forme d'onda del dominio del tempo a queste due pressioni sembravano simili, anche se i risultati di 0,3 MPa dimostravano una maggiore variabilità per tutta la durata dell'impulso. Alla pressione più alta, l'ampiezza della forma d'onda del dominio del tempo crebbe non linearmente rispetto alle pressioni più basse a causa del rumore a banda larga chiaramente elevato, probabilmente a causa della cavitazione inerziale causata dalla distruzione di micro bolle.

Qui, gli spettri completi vengono mostrati su un tempo di esposizione di 50 secondi durante il quale la sorgente emetteva impulsi di due millisecondi ogni 0,2 secondi. Come osservato in questo grafico, illustrando le corrispondenti potenze armoniche e a banda larga totali, sono state generate risposte a banda larga di grande ampiezza con il picco iniziale considerato correlato alla distruzione delle bolle più grandi. Dopo alcuni secondi, la risposta alla banda larga diminuisce rapidamente, apparentemente a causa della distruzione delle bolle.

In questa analisi utilizzando una diluizione da 20 a 1 di micro bolle e PBS normale, il tempo e gli spettri medi del campione hanno mostrato che il rivelatore di cavitazione passiva non focalizzato conteneva una risposta a banda larga più forte rispetto al rilevatore di messa a fuoco. Accompagnato da un campione ridotto alla variabilità del campione sia nella potenze armonica che in quello ultra armonica. Gli effetti bio indotti dalla cavitazione possono essere valutati utilizzando tecniche come la microscopia a fluorescenza, la citometria a flusso o i test biologici.

Ciò consente di instaurazione di una solida relazione tra l'attività di cavitazione e gli effetti biologici. Questa tecnica ci ha permesso di identificare meglio le relazioni tra il comportamento delle bolle e gli effetti biologici che hanno rivelato alcuni potenziali nuovi meccanismi alla base della cavitazione mediata dal consumo di farmaci.