Dit artikel belicht de werkzaamheid van de optische coherentie-elastografie (OCE)-techniek bij het snel en niet-destructief karakteriseren van elastische eigenschappen van biofilm. We verduidelijken kritische OCE-implementatieprocedures voor nauwkeurige metingen en presenteren Young's moduluswaarden voor twee granulaire biofilms.
Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.
Methodenartikel
Kwantificering van elastische eigenschappen van omgevingsbiofilms met behulp van optische coherentie-elastografie
In dit artikel
Samenvatting
Samenvatting
Biofilms zijn complexe biomaterialen die bestaan uit een goed georganiseerd netwerk van microbiële cellen die zijn ingekapseld in zelfgeproduceerde extracellulaire polymere stoffen (EPS). Dit artikel geeft een gedetailleerd overzicht van de implementatie van optische coherentie-elastografie (OCE)-metingen op maat voor de elastische karakterisering van biofilms. OCE is een niet-destructieve optische techniek die het mogelijk maakt om de microstructuur, morfologie en visco-elastische eigenschappen van gedeeltelijk transparante zachte materialen met een hoge ruimtelijke en temporele resolutie lokaal in kaart te brengen. We bieden een uitgebreide gids met details over de essentiële procedures voor de juiste implementatie van deze techniek, samen met een methodologie om de bulk Young's modulus van granulaire biofilms te schatten op basis van de verzamelde metingen. Deze bestaan uit de systeemconfiguratie, data-acquisitie en nabewerking. In de discussie verdiepen we ons in de onderliggende fysica van de sensoren die in OCE worden gebruikt en verkennen we de fundamentele beperkingen met betrekking tot de ruimtelijke en temporele schalen van OCE-metingen. We sluiten af met mogelijke toekomstige richtingen voor het bevorderen van de OCE-techniek om elastische metingen van omgevingsbiofilms mogelijk te maken.
Inleiding
Bij afvalwaterzuivering en terugwinning van watervoorraden worden steeds vaker nuttige biofilms in aangehechte groeireactoren gebruikt om microben in staat te stellen ongewenste verontreinigende stoffen, zoals organisch materiaal, stikstof en fosfaat, om te zetten in gestabiliseerde vormen die gemakkelijk uit het water kunnen worden verwijderd. In deze systemen hangt de emergente functie van de biofilm, namelijk biochemische transformaties, nauw samen met de diversiteit van de microben die erin verblijven en de voedingsstoffen die deze microben ontvangen2. Dienovereenkomstig kan de voortdurende groei van biofilm een uitdaging vormen voor het handhaven van een consistente reactorfunctionaliteit, omdat de nieuwe biofilmgroei de algehele metabolische processen, massaoverdrachtskenmerken en samenstelling van de gemeenschap van de biofilm kan veranderen. Het zoveel mogelijk stabiliseren van de biofilmomgeving kan bescherming bieden tegen dergelijke veranderingen3. Dit omvat het zorgen voor een consistente stroom van voedingsstoffen en het stabiel houden van de structuur van de biofilm met een constante dikte4. Door de stijfheid en fysieke structuur van de biofilm te monitoren, kunnen onderzoekers inzicht krijgen in de algehele gezondheid en het functioneren van de biofilm.
Biofilms vertonen visco-elastische eigenschappen 5,6,7. Deze visco-elastische aard resulteert in een combinatie van een onmiddellijke en langzame, tijdsafhankelijke vervorming als reactie op externe mechanische krachten. Een uniek aspect van biofilms is dat ze, wanneer ze worden blootgesteld aan substantiële vervorming, reageren als stroperige vloeistoffen. Omgekeerd is hun respons bij lichte vervorming vergelijkbaar met vaste stoffen5. Bovendien is er binnen dit kleine vervormingsgebied een vervormingsbereik waaronder biofilms een lineaire kracht-verplaatsingsrelatie vertonen 5,6,7. Vervormingen binnen dit lineaire bereik zijn optimaal voor het beoordelen van de mechanische eigenschappen van biofilm, omdat deze reproduceerbare metingen opleveren. Verschillende technieken kunnen de elastische respons binnen dit bereik kwantificeren. Optische coherentie-elastografie (OCE) is een opkomende techniek die wordt aangepast voor het analyseren van biofilms in dit lineaire bereik (spanningen in de orde van grootte van 10-4-10-5)8,9.
De meest gevestigde toepassing van OCE tot nu toe is op biomedisch gebied, waar de techniek is toegepast om biologische weefsels te karakteriseren die alleen oppervlakkige optische toegang nodig hebben. Li et al. gebruikten bijvoorbeeld OCE om de elastische eigenschappen van huidweefsel te karakteriseren10. Andere auteurs karakteriseerden de anisotrope elastische eigenschappen van varkens- en menselijke hoornvliesweefsels en hoe ze worden beïnvloed door intraoculaire druk 11,12,13,14,15,16. Enkele voordelen van de OCE-methode voor het bestuderen van biofilms zijn dat deze niet-destructief is en een ruimtelijke resolutie op mesoschaal biedt, dat er geen monstervoorbereiding nodig is en dat de methode zelf snel is; Het biedt co-geregistreerde metingen van fysieke structuur en elastische eigenschappen (bijv. porositeit, oppervlakteruwheid en morfologie)8,9,17,18.
De OCE-methode meet de lokale verplaatsing van voortplantende elastische golven in een monster met behulp van fasegevoelige optische coherentietomografie (OCT). OCT is een optische interferometer met lage coherentie die lokale veranderingen in de verplaatsing van het monster omzet in een intensiteitsverandering die wordt geregistreerd met een optische spectrometer. De OCT-techniek is ook gebruikt in biofilmonderzoek voor de karakterisering van de structuur op mesoschaal, de porositeitsverdeling in drie dimensies en de vervorming van de biofilm 17,19,20,21. Bovendien schatten Picioreanu et al. de mechanische eigenschappen van biofilm met behulp van vloeistof-structuurinteractie inverse modellering van OCT-dwarsdoorsnedevervormingsbeelden22.
Aan de andere kant leveren OCE-metingen, in combinatie met inverse elastodynamische golfmodellering, de golfsnelheid van elastische golven in het monster op, wat de karakterisering van de elastische en visco-elastische eigenschappen van het monster mogelijk maakt. Onze groep paste de OCE-techniek aan voor kwantitatieve meting van biofilmelastische en visco-elastische eigenschappen 8,9,18 en valideerde de techniek tegen afschuifreometriemetingen in agarosegelplaatmonsters18. De OCE-benadering biedt nauwkeurige en betrouwbare schattingen van de biofilmeigenschappen, aangezien de gemeten elastische golfsnelheid gecorreleerd is met de elastische eigenschappen van het monster. Bovendien kan het ruimtelijke verval van de elastische golfamplitude direct worden gecorreleerd met de visco-elastische eigenschappen als gevolg van viskeuze effecten in het materiaal. We hebben OCE-metingen gerapporteerd van visco-elastische eigenschappen van bacteriële biofilms in gemengde cultuur gekweekt op coupons in een roterende ringvormige reactor (RAR) en granulaire biofilms met complexe geometrieën met behulp van elastodynamische golfmodellen18.
De OCE-techniek is ook een krachtig alternatief voor traditionele reometrie18die wordt gebruikt voor visco-elastische karakterisering. Reometriemethoden zijn het meest geschikt voor monsters met vlakke geometrie. Als zodanig kunnen granulaire biofilms, die willekeurige vormen en oppervlaktemorfologieën hebben, niet nauwkeurig worden gekarakteriseerd op een reometer 8,23. Bovendien kunnen reometriemethoden, in tegenstelling tot OCE, een uitdaging zijn om aan te passen voor real-time metingen, bijvoorbeeld tijdens biofilmgroei in flowcellen24,25.
In dit artikel laten we zien dat OCE-metingen van de frequentie-onafhankelijke golfsnelheid van oppervlaktegolven kunnen worden gebruikt om de elastische eigenschappen van biofilm te karakteriseren zonder dat er ingewikkelde modellen nodig zijn. Deze ontwikkeling zal de OCE-benadering toegankelijker maken voor de bredere biofilmgemeenschap voor het bestuderen van de mechanische eigenschappen van biofilm.
Figuur 1 toont een schematische weergave van het LGO-systeem dat in dit onderzoek is gebruikt. Het systeem bevat verschillende instrumenten, waaronder een commercieel spectraal-domein fasegevoelig OCT-systeem, een vertragingsgenerator, een functiegenerator en een piëzo-elektrische transducer. Het OCT-systeem werkt volgens het principe van interferometrie door gebruik te maken van een breedbandlichtbron met een middengolflengte van 930 nm. De verzamelde lichtintensiteit, die gecorreleerd is met ingewikkelde structurele details in het monster, wordt geanalyseerd in de nabewerkingseenheid en vervolgens omgezet in een dwarsdoorsnedebeeld van het monster - gewoonlijk een OCT-beeld genoemd. De OCT-beeldvormingsdiepte hangt af van de ernst van de optische verstrooiing in het monster die het gevolg is van lokale variatie in de brekingsindex en is beperkt tot 1-3 mm in biologische weefsels en biofilms. Aangezien de optische fase in het monster en de interferentie-intensiteit worden gemoduleerd door beweging, kan de OCT worden gebruikt om de lokale verplaatsing van het monster te detecteren. We maken gebruik van de verplaatsingsgevoeligheid van de OCT in de OCE-methode om het steady-state verplaatsingsveld van elastische golven in het monster te volgen. In het bijzonder geeft de functiegenerator een sinusvormige spanning af om de piëzo-elektrische transducer aan te drijven. De transducer rekt op zijn beurt uit en trekt samen met een oscillerende tijdgeschiedenis. De oscillerende verplaatsing van de transducer geeft een sinusvormige kracht op het monsteroppervlak door een 3D-geprinte wigpunt aan de top van de transducer, wat leidt tot het genereren van harmonische elastische golven in het monster. De wigpunt maakt licht contact met het monster, zodat het monster intact blijft nadat de actuator van het monsteroppervlak is teruggetrokken. Om de lokale verplaatsing in het monster vast te leggen, worden bij elke pixel in het monster aangrenzende dieptescans gemaakt, gescheiden door een vaste tijdsvertraging. Het optische faseverschil tussen opeenvolgende scans op elk pixelpunt is evenredig met de lokale verticale verplaatsing op hetzelfde punt. Synchronisatie tussen de verplaatsing van de transducer en de scanoptiek in het OCT-systeem wordt bereikt door een triggerpuls die afkomstig is van de functiegenerator en wordt vertraagd in de vertragingsgenerator. Deze synchronisatiestap vergemakkelijkt het verkrijgen van consistente dwarsdoorsnedebeelden van de lokale optische faseverdeling in het monster. Deze beelden zijn recht evenredig met de lokale verticale harmonische verplaatsing in het monster en staan bekend als het OCE-beeld. OCE-beelden worden verkregen bij verschillende activeringsfrequenties van de transducer om de elastische golflengte en golfsnelheid als functie van de frequentie te verkrijgen. De gemeten golfsnelheden worden geanalyseerd met een elastodynamisch model om de elastische eigenschappen van het monster te bepalen.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Protocol
1. Installatie van het systeem
- Verzamel de systeemcomponenten, waaronder het commerciële OCT-systeem (basiseenheid, standaard, beeldvormingskop en computer), golfvormgenerator, transducer, vertragings-/pulsgenerator, een schakelaar met BNC-aansluitingen, BNC-kabels en -adapters, optische palen en klemmen.
- Sluit het synchronisatiesignaal van de functiegenerator aan op een schakelaar. Sluit de andere poort van de switch aan op de vertragingsgenerator.
- Sluit de uitgang van de functiegenerator aan op de transducerkabels.
- Sluit de uitgangen van de vertragingsgenerator aan op het triggerkanaal aan de achterkant van de OCT-basiseenheid. Het uitgangssignaal van de vertragingsgenerator is een triggerpuls om de beweging van de scanoptiek in het OCT-systeem op gang te brengen.
- Schakel de systeemcomponenten in (OCT-basiseenheid, computer, functiegenerator en vertragingsgenerator) en start de OCT-software.
- Configureer de vertragingsgenerator om een transistor-transistor logisch triggersignaal naar de OCT-basiseenheid te sturen. Raadpleeg de handleiding van het OCT-systeem voor de vereisten voor het triggersignaal.
- Plaats de transducer onder de OCT-lens. De transducer heeft een 3D-geprinte wigpunt die op een van de uiteinden is gelijmd en die dient als lijnbron voor elastische golven.
2. Beeldacquisitie
- Selecteer in de OCT-software de Doppler-acquisitiemodus en schakel de externe trigger in.
- Plaats de korrelige biofilm onder de lens in een monsterhouder en beweeg deze met behulp van een transducerfase naar de punt van de transducer. Zorg ervoor dat de transducer voorzichtig contact maakt met het monsteroppervlak, zoals weergegeven in afbeelding 2. We gebruikten twee granulaire biofilms (ook wel granulair slib genoemd) met verschillende nominale diameters (4,3 mm en 3,3 mm). Deze selectie is gemaakt om de impact van de grootte van biofilm op de mechanische eigenschappen ervan te onderzoeken. Deze werden commercieel verkregen.
OPMERKING: De monsterhouder die in dit onderzoek wordt gebruikt, bestaat uit een 3D-geprinte plastic plaat met meerdere halfronde inkepingen. Deze houder staat geen metingen onder inheemse omstandigheden toe. Daarom hebben we tijdens de metingen water uit de natuurlijke omgeving ingebracht om te voorkomen dat het monster uitdroogt. - Geef het scangebied op door te klikken op het begin- en eindpunt van de interesselijn (golfvoortplantingspad) in het voorbeeldmonitorvenster. Centreer deze lijn ten opzichte van de transducertip en zorg ervoor dat deze loodrecht op de rand van de tip staat.
- Specificeer het aantal pixels langs het scangebied en de diepte van de steekproef en verhoog het aantal B-scans (2D-dwarsdoorsnedebeelden) dat moet worden opgenomen om de signaal-ruisverhouding van de OCE-beelden te verbeteren. De gepresenteerde resultaten zijn verkregen met behulp van 1523 pixels langs het scanpad en 1024 pixels langs de diepte. In totaal zijn er 50 B-scans gemaakt.
- Klik op de knop Scannen en zet de schakelaar AAN. De OCT- en OCE-afbeeldingen zouden op het scherm moeten verschijnen. Activeer de schakelaar binnen de triggertime-outtijd en de voorbereidingstijd van de scan.
- Zorg ervoor dat de referentie-intensiteit binnen het optimale bereik ligt en plaats het monster binnen het brandpuntsgebied van het OCT-microscoopobjectief. Bij een goed scherpgesteld monster moet de bovenrand dicht bij de bovenkant van de afbeelding liggen.
- Pas de fasecontour in de OCE-afbeelding op de werkbalk van het beeldscherm aan door de hogere waarde van de kleurenbalk aan de linkerkant te verhogen en de lagere waarde van de kleurenbalk aan de rechterkant te verlagen. Dit verhoogt het randcontrast.
- Configureer de functiegenerator om een sinusvormige spanning met één frequentie te produceren door op de sinusknop in het voorpaneel te drukken en specificeer de startexcitatiefrequentie voor de metingen. De metingen in dit onderzoek beginnen bij 4 kHz en eindigen bij 9,6 kHz. Schakel de Output-connector in door op de Output-toets te drukken.
- Stel een acceptabele spanning in voor de meting. Deze waarde moet de zichtbaarheid van de rand maximaliseren, maar ook fase-omwikkeling voorkomen. Voor de biofilms in dit onderzoek en het frequentiebereik van de metingen resulteert een spanning tussen 5 en 10 V doorgaans in een fasekaart met een goed contrast.
- Verkrijg de OCT- en OCE-afbeeldingen door op de knop Opnemen te klikken.
- Herhaal de metingen op verschillende frequenties om dwarsdoorsnedebeelden te verkrijgen van het elastische golfveld met verschillende golflengten (of randperioden).
3. Beeldanalyse
- Verkrijg de fysieke grootte van de pixels. De fysieke pixelgrootte in x wordt verkregen door het gezichtsveld in de x-richting te delen door de beeldgrootte in de x-richting en vervolgens te vermenigvuldigen met een factor twee. De fysieke pixelgrootte in z wordt verkregen door het gezichtsveld in de z-richting te delen door de beeldgrootte in de z-richting. Het gezichtsveld en de waarden voor de afbeeldingsgrootte worden opgeslagen in de structuurarray met de afbeeldingsinformatie die toegankelijk is met de OCTFileOpen-functie in de MATLAB SDK in het ThorImageOCT-pakket.
- Verkrijg de OCT- en OCE-matrices met behulp van respectievelijk de functies OCTFileGetIntensity en OCTFileGetPhase en neem het gemiddelde van de opgenomen frames. Deze functies zijn beschikbaar in de MATLAB SDK in het ThorImageOCT-pakket.
- Verkrijg de pixellocaties van de bovenrand van het voorbeeld door de afbeelding te binariseren en de witte pixels van boven naar beneden voor elke kolom te detecteren.
- Extraheer de faseverdeling van het OCE-beeld langs deze rand met behulp van de improfile-functie en bereken de cumulatieve booglengte in reële afmetingen. Bereken de booglengte door de cumulatieve som te nemen van de norm van geschaalde verschillen tussen opeenvolgende punten in de x- en z-richting.
- Bereken de ruimtelijke snelle Fouriertransformatie van de gemeten OCT-faseverdeling (d.w.z. op basis van de OCE-afbeeldingen) met betrekking tot de cumulatieve booglengte met behulp van de plombfunctie.
- Bepaal de locatie van de piek in het spectrum. Deze locatie vertegenwoordigt de ruimtelijke frequentie van de golf. Bereken de golfsnelheid (of fasesnelheid) uit de verhouding tussen de excitatiefrequentie van de transducer (eenheden van Hz) en de ruimtelijke frequentie (eenheid van inverse lengte).
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Resultaten
In dit onderzoek hebben we gebruik gemaakt van granulaire biofilms (ook bekend als granulair slib), die commercieel werden verkregen. Korrels zijn bolvormige biofilms die worden gevormd door zelfaggregatie, wat betekent dat ze geen drager of oppervlak nodig hebben om op te groeien26. Figuur 3A toont een representatief cross-sectioneel OCT-beeld dat ontstaat door de ruimtelijke variatie van de lokale brekingsindex in een granulaire biofilm. De biofilm...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Discussie
De haalbare beelddiepte in het OCT-systeem wordt bepaald door de mate van lichtpenetratie van de lichtbron, die afhankelijk is van de golflengte van de bron. Bovendien bepaalt de golflengte de axiale resolutie. Langere golflengten kunnen dieper in het monster doordringen, maar dit gaat ten koste van een verminderde axiale resolutie in vergelijking met kortere golflengten. Transversale resolutie daarentegen is afhankelijk van zowel de numerieke apertuur van het systeem als de golflengte, waarbij kortere golflengten een ho...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Openbaarmakingen
De auteurs verklaren dat er geen sprake is van belangenverstrengeling.
Dankbetuigingen
De auteurs danken Aqua-Aerobic Systems, Inc. (Rockford, IL, VS) voor het leveren van de granulaire biofilms die in dit werk zijn bestudeerd. De auteurs erkennen ook de steun van de National Science Foundation via Award #210047 en #193729.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Materialen
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| 3D geprinte monsterhouder | |||
| 3D geprinte wigpunt | 3 mm breedte | ||
| BNC-kabels | Elk merk | ||
| Delay generator | Stanford Research Systems | DG535 | DG535 Digitale delay/ Pulse Generator |
| Functiegenerator | Agilent Technologies | 33250A 80 MHz Functie / Willekeurige Golfvorm Generator | |
| Granulaire biofilm | Aqua-Aerobic Systems | Verkregen uit een Aerobe Granulaire Slibreactor (Aqua-Aerobic Systems, Inc.) | |
| MATLAB | MathWorks | Release 2022a (MATLAB 9.12) | |
| Piëzo-elektrische transducer | Thorlabs | PK2JUP1 | Discrete Piëzo Stack, 75 V, 30,0 µm Verplaatsing |
| SD-OCT Systeem | Thorlabs | Ganymede II, LSM03 scanlens | |
| ThorImageOCT | Thorlabs | Versie: 5.5.5 |
Referenties
- Mahto, K. U., Das, S. Bacterial biofilm and extracellular polymeric substances in the moving bed biofilm reactor for wastewater treatment: A review. Bioresour Technol. 345, 126476(2022).
- Pholchan, M. K., Baptista, J. deC., Davenport, R. J., Curtis, T. P. Systematic study of the effect of operating variables on reactor performance and microbial diversity in laboratory-scale activated sludge reactors. Water Res. 44 (5), 1341-1352 (2010).
- Briones, A., Raskin, L. Diversity and dynamics of microbial communities in engineered environments and their implications for process stability. Curr Opin in Biotechnol. 14 (3), 270-276 (2003).
- Sanchez-Huerta, C., Sanchez Medina, J., Wang, C., Fortunato, L., Hong, P. Understanding the role of sorption and biodegradation in the removal of organic micropollutants by membrane aerated biofilm reactor (MABR) with different biofilm thickness. Water Res. 236, 119935(2023).
- Wang, H. F., Hu, H., Yang, H. Y., Zeng, R. J. Characterization of anaerobic granular sludge using a rheological approach. Water Res. 106, 116-125 (2016).
- Ma, Y. J., Xia, C. W., Yang, H. Y., Zeng, R. J. A rheological approach to analyze aerobic granular sludge. Water Res. 50, 171-178 (2014).
- Lin, X., Wang, Y. Microstructure of anammox granules and mechanisms endowing their intensity revealed by microscopic inspection and rheometry. Water Res. 120, 22-31 (2017).
- Liou, H. C., et al. Towards mechanical characterization of granular biofilms by optical coherence elastography measurements of circumferential elastic waves. Soft Matter. 15 (28), 5562-5573 (2019).
- Liou, H. C., Sabba, F., Wang, Z., Wells, G., Balogun, O. Layered viscoelastic properties of granular biofilms. Water Res. 202, 117394(2021).
- Li, C., Guan, G., Reif, R., Huang, Z., Wang, R. K. Determining elastic properties of skin by measuring surface waves from an impulse mechanical stimulus using phase-sensitive optical coherence tomography. J R Soc Interface. 9, 831-841 (2012).
- Ramier, A., et al. In vivo measurement of shear modulus of the human cornea using optical coherence elastography. Sci Rep. 10, 17366(2020).
- Ramier, A., Tavakol, B., Yin, S. H. Measuring mechanical wave speed, dispersion, and viscoelastic modulus of cornea using optical coherence elastography. Optics Express. 27 (12), 16635(2019).
- Crespo, M. A., et al. In vivo determination of human corneal elastic modulus using vibrational optical coherence tomography. Cornea Ext Dis. 11 (7), 1-11 (2022).
- Ambrozinski, L., et al. Acoustic micro-tapping for non-contact 4D imaging of tissue elasticity. Sci Rep. 6 (38967), 1-11 (2016).
- Pitre, J. J. Jr, et al. Nearly-incompressible transverse isotropy (NITI) of cornea elasticity: model and experiments with acoustic micro-tapping OCE. Sci Rep. 10 (12983), 1-14 (2020).
- Lan, G., Aglyamov, S. R., Larin, K. V., Twa, M. D. In vivo human corneal shear wave optical coherence elastography. Optom Vis Sci. 98, 58-63 (2021).
- Rosenthal, A., et al. Morphological analysis of pore size and connectivity in a thick mixed-cultured biofilm. Biotechnol Bioeng. 115, 2268-2279 (2018).
- Liou, H. C., Sabba, F. I., Packman, A., Wells, G., Balogun, O. Nondestructive characterization of soft materials and biofilms by measurement of guided elastic wave propagation using optical coherence elastography. Soft Matter. 15, 575-586 (2019).
- Wagner, M., Taherzadeh, D., Haisch, C., Horn, H. Investigation of the mesoscale structure and volumetric features of biofilms using optical coherence tomography. Biotechnol Bioeng. 107 (5), 844-853 (2010).
- Leite-Andrade, M. C., et al. A new approach by optical coherence tomography for elucidating biofilm formation by emergent Candida species. PLoS ONE. 12 (11), e0188020(2017).
- Blauert, F., Horn, H., Wagner, M. Time-resolved biofilm deformation measurements using optical coherence tomography. Biotechnol Bioeng. 112 (9), 1893-1905 (2015).
- Picioreanu, C., Blauert, F., Horn, H., Wagner, M. Determination of mechanical properties of biofilms by modeling the deformation measured using optical coherence tomography. Water Res. 145, 588-598 (2018).
- Li, M., Nahum, Y., Matouš, K., Stoodley, P., Nerenberg, R. Effects of biofilm heterogeneity on the apparent mechanical properties obtained by shear rheometry. Biotechnol Bioeng. 120, 553-561 (2023).
- Karimi, A., Karig, D., Kumar, A., Ardekani, A. M. Interplay of physical mechanisms and biofilm processes: review of microfluidic methods. Lab Chip. 15 (1), 23-42 (2015).
- Geisel, S., Secchi, E., Vermant, J. Experimental challenges in determining the rheological properties of bacterial biofilms. Interface Focus. 12 (6), 20220032(2022).
- Winkler, M. K. H., van Loosdrecht, M. C. M. Intensifying existing urban wastewater. Science. 375 (6579), 377-378 (2022).
- Graff, K. F. Wave motion in elastic solids. , Dover Publications. (1991).
- Kennedy, B. F., Kennedy, K. M., Sampson, D. D. A review of optical coherence elastography: Fundamentals, techniques and prospects. IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 20 (2), 272-288 (2014).
- Ang, M., et al. Anterior segment optical coherence tomography. Prog Retin Eye Res. 66, 132-156 (2018).
- Kirby, M. A., et al. Spatial resolution in dynamic optical coherence elastography. J Biomed Opt. 24 (9), 1-16 (2019).
- Larin, K. V., Sampson, D. D. Optical coherence elastography - OCT at work in tissue biomechanics. Biomed Opt Express. 8, 1172-1202 (2017).
- Muhammad, A., et al. Importance of species sorting and immigration on the bacterial assembly of different-sized aggregates in a full-scale aerobic granular sludge. Environ Sci Technol. 53 (14), 8291-8301 (2019).
- Candry, P., et al. Tailoring polyvinyl alcohol-sodium alginate (PVA-SA) hydrogel beads by controlling crosslinking pH and time. Sci Rep. 12 (1), 20822(2022).
- Kirby, M. A., et al. Optical coherence elastography in ophthalmology. J Biomed Opt. 22 (12), 1-28 (2017).
- Liang, X., Boppart, S. A. Biomechanical properties of in vivo human skin from dynamic optical coherence elastography. IEEE Trans Biomed Eng. 57 (4), 953-959 (2010).
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Herprints en machtigingen
