Dit protocol presenteert een methode om reologiekarakterisering uit te voeren van slijm dat zich op kieuwharken (GR's) van de zilverkarper bevindt. Visco-elastische kenmerken van GR-slijm, verkregen door het meten van viscositeit, opslag en verliesmodulus, worden geëvalueerd voor de schijnbare opbrengstspanning om het filtertoevoermechanisme in GR's te begrijpen.
Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.
Methodenartikel
Macro-reologie Karakterisering van Gill Raker Mucus in de Zilverkarper, Hypophthalmichthys molitrix
In dit artikel
Samenvatting
Samenvatting
De zilverkarper, Hypophthalmichthys molitrix, is een invasieve planktivische filtervoedervis die de natuurlijke waterwegen van het stroomgebied van de bovenste Mississippi heeft aangetast vanwege het zeer efficiënte filtertoevoermechanisme. De karakteristieke organen genaamd gill rakers (GR's), gevonden in veel van dergelijke filtervoeders, vergemakkelijken de efficiënte filtratie van voedseldeeltjes zoals fytoplankton die een paar micron groot zijn.
De motivatie om de reologie van het GR-slijm te onderzoeken komt voort uit onze wens om de rol ervan te begrijpen bij het helpen van het filtervoedingsproces in de zilverkarper. De slijmrijke vloeistof, in een 'dikke en kleverige' toestand, kan de hechting van voedseldeeltjes vergemakkelijken. De permeatie en het transport door het GR-membraan worden vergemakkelijkt door de werking van externe schuifkrachten die verschillende afschuifspanningen veroorzaken. Daarom kan slijmreologie een vitale aanwijzing geven voor de enorme uitconcurrerende aard van de zilverkarper in de poel van filtervoedende vissen. Op basis hiervan werd geponeerd dat GR-slijm een klevende functie kan hebben voor voedseldeeltjes en kan fungeren als een transportvoertuig om te helpen bij het filtertoevoerproces.
Het belangrijkste doel van het protocol is om de vloeigrens van het slijm te bepalen, toegeschreven aan de minimale schuifspanning die nodig is om de stroom te initiëren waarbij onomkeerbare plastische vervorming voor het eerst wordt waargenomen over een gestructureerd visco-elastisch materiaal. Dienovereenkomstig werden reologische eigenschappen van het GR-slijm, d.w.z. viscositeit, opslag en verliesmodulus, onderzocht op zijn niet-Newtoniaanse, afschuifverdunnende aard met behulp van een rotatiereometer.
Een protocol dat hier wordt gepresenteerd, wordt gebruikt om de reologische eigenschappen te analyseren van slijm dat wordt gewonnen uit de kieuwharken van een zilveren karper, gevist op de Hart Creek-locatie van de Missouri-rivier. Het protocol heeft tot doel een effectieve strategie te ontwikkelen voor reologisch testen en materiaalkarakterisering van slijm waarvan wordt aangenomen dat het een gestructureerd visco-elastisch materiaal is.
Inleiding
De zilverkarper, Hypophthalmichthys molitrix, is een planktivische filtervoeder en een invasieve soort die verschillende natuurlijke waterwegen in de Verenigde Staten heeft geïnfiltreerd. Deze soort werd aanvankelijk geïntroduceerd in het stroomgebied van de bovenloop van de Mississippi om algenbloei1,2,3te beheersen. De zilverkarper is een uiterst efficiënte feeder. Doorgaans variëren de deeltjesgroottes van verbruiksvoedsel van 4 tot 20 μm tot groter zoöplankton dat ongeveer 80 μm3,4,
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Protocol
1. Bereiding van de slijmoplossingen van verschillende concentraties
OPMERKING: Drie concentraties van de slijmoplossing (400 mg / ml, 200 mg / ml en 100 mg / ml met geschatte volumes, respectievelijk 1 ml, 1 ml en 2 ml) worden voorbereid voor dit experiment.
- Om de massa van het slijm te berekenen, meet u de gemiddelde massa van de injectieflacons met (Mmet-slijm ; mg) en zonder slijm (Minjectieflacons ; mg). Trek vervolgens de massa van de injectieflacons af met slijm met die zonder slijm (Mslijm = M metslijm - Minjectie....
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Resultaten
In deze sectie presenteren we de resultaten van de experimenten met GR-slijm met behulp van een rotatiereometer met een kegelgeometrie (40 mm diameter, 1° 0' 11'') en een Peltierplaat. De experimenten hielpen bij het karakteriseren van het niet-Newtoniaanse, afschuifverdunnende gedrag van het GR-slijm en de schijnbare opbrengstspanning die de slijmovergang van een gelachtig materiaal naar een vloeistofachtig materiaal weergeeft. De representatieve resultaten omvatten kwantitatieve beschrijvingen van lage koppelgrenzen en.......
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Discussie
Een van de belangrijkste doelstellingen van de ontwikkeling van dit protocol is om vast te stellen dat het zeer geschikt is voor reologische karakterisering van GR-slijm wanneer zeer kleine monstervolumes beschikbaar zijn. We erkennen dat er meer monsters van een school zilverkarpers nodig zijn om de reologische eigenschappen van het GR-slijm volledig te karakteriseren en de hierin gepresenteerde gegevens zijn geen generalisatie over de hele zilverkarperpopulatie. Onze techniek is gerechtvaardigd vanwege de werkzaamheid .......
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Openbaarmakingen
Geen belangenconflicten aangegeven.
Dankbetuigingen
De auteurs erkennen de steun en financiering van het GW Center for Biomimetics and Bioinspired Engineering. We bedanken professor L. Patricia Hernandez van de afdeling Biologische Wetenschappen van de George Washington University voor het inspireren van het onderzoek en de voortdurende samenwerking, het bieden van biologische expertise over de fysiologie van de zilverkarper en het verstrekken van de slijmmonsters. Wij danken de studenten, de heer David Palumbo, mevrouw Carly Cohen, de heer Isaac Finberg, de heer Dominick Petrosino, de heer Alexis Renderos, mevrouw Priscilla Varghese, de heer Carter Tegen en de heer Raghav Pajjur voor hulp in het laboratorium en de hee....
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Materialen
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| Materialen | |||
| Kim Wipes | VWR | 470224-038 | Om het monster van de plaat te reinigen |
| Handschoenen | VWR | 89428-750 | Om besmetting van het monster te voorkomen |
| Pipet | VWR | 89079-974 | Om het monster van de flacon naar de reometer te vervoeren |
| Pipetpunten | Thermo Scientific | 72830-042 | Om het monster van de flacon naar de reometer te vervoeren |
| Schudderaar | VWR | 89032-094 | Om het slijmmonster homogeen te mengen |
| Flessen | VWR | 66008-750 | Bevat gemeten monstersvolumes |
| Weegschaal | Ohaus | Scout –SPX Balances | Om de massa van de slijmmonsters te wegen |
| Chemische reagentia | |||
| Gedeïoniseerd Water (H20) | - | - | Vloeistof |
| Steriel 70% Isopropanol (C3H8O) | VWR | 89108-162 | Vloeistof |
| GR Slijm | |||
| 100 mg/mL concentratie, 2mL | - | - | Visco-elastisch materiaal |
| 400 mg/mL concentratie, 1mL | - | - | Visco-elastisch materiaal |
| 200 mg/mL concentratie, 1mL | - | - | Visco-elastisch materiaal |
| Software | |||
| MATLAB | Mathworks | R2017a | Data-analyse, nabewerking en grafische weergave |
| Trios | TA Instruments | v4.5.042498 | Reometer instrumentbesturings- en analysesoftware |
Referenties
- Cohen, K. E., Hernandez, L. P. The complex trophic anatomy of silver carp, Hypophthalmichthys molitrix, highlighting a novel type of epibranchial organ. Journal of Morphology. 279, 1615-1628 (2018).
- Cohen, K. E., Hernandez, L. P.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Herprints en machtigingen
