Name: Szybka lepkosprężysta charakterystyka śluzu dróg oddechowych za pomocą reometru laboratoryjnego (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2022-04-21T14:30:00.000+00:00
Duration: 8 min 47 s
Description: Poznaj metodę szybkiej charakterystyki lepkosprężystej śluzu dróg oddechowych za pomocą reometru laboratoryjnego. Protokół umożliwia pomiar lepkości w próbkach plwociny ludzkiej i identyfikację biomarkerów.

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

Ten artykuł jest wspierany przez granty od Vertex Pharmaceuticals (Ehre RIA Award) i EHRE20XX0 Badawcze wspierane przez CFF.

W obecnym badaniu, próbki zostały pobrane podczas klinicznie wskazanej bronchoskopii po uzyskaniu świadomej zgody zgodnie z protokołem zatwierdzonym przez Instytucjonalną Komisję Rewizyjną UNC.
1. Zbieranie i przechowywanie śliny/śluzu
<ol>
	<li>Pobrać śluz z dróg oddechowych poprzez pobranie plwociny lub aspirację bronchoskopową.
	<ol>
		<li>Zebrać plwocinę poprzez spontaniczne odkrztuszanie lub wywołać plwocinę przez 3% inhalację hipertonicznego roztworu soli fizjologicznej. Alternatywnie, bezpośrednio odessać śluz z dróg oddechowych podczas zabiegu bronchoskopii.</li>
		<li>Zebrane plwociny/śluzu z dróg oddechowych przechowywać w sterylnych kubkach na próbki. W przypadku plwociny należy usunąć nadmiar śliny z próbki natychmiast po pobraniu.</li>
		<li>Umieścić próbki na lodzie na czas transportu. Ogranicz czas transportu do mniej niż 4 h.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Próbki należy analizować w momencie pobierania lub przechowywać w temperaturze -80 °C do czasu ich przetworzenia.
	<ol>
		<li>Przed przechowywaniem należy homogenizować śluz, delikatnie pipetując w górę i w dół trzy do pięciu razy za pomocą pipety wyporowej lub pipety bezpośrednio do probówek mikrowirówek.</li>
		<li>Porcjować próbki do przechowywania w objętościach ≥500 μl, aby zapewnić wystarczającą objętość do eksperymentów. 
		UWAGA: Zamrażanie i rozmrażanie może mieć wpływ na właściwości lepkosprężyste próbki. Porównuj tylko próbki, które przeszły podobne cykle zamrażania/rozmrażania.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
2. Przygotowanie próbki
<ol>
	<li>Odpipetować świeże i mrożone plwociny/śluz bezpośrednio lub homogenizować próbki za pomocą pipety wyporowej, delikatnie pipetując w górę i w dół trzy do pięciu razy przed podacznieniem. 
	UWAGA: Homogenizacja jest ważna w przypadku próbek, które zawierają grube korki, które mogą wpływać na odtwarzalność.</li>
	<li>Podwielokrotność 400–500 μl próbki rozłożyć do oddzielnych probówek do mikrowirówek. Przygotować tyle podwielokrotności, ile potrzeba do powtórzenia pomiarów i/lub leczenia odczynnikami farmakologicznymi (np. rhDNaza, N-acetylocysteina). Inkubować podwielokrotności, które mają być badane, w temperaturze 37 °C przez co najmniej 5 minut przed pomiarem.</li>
	<li>Do testowania środków farmakologicznych (opcjonalnie) należy stosować roztwory podstawowe o wysokich stężeniach, aby zapobiec rozcieńczeniu próbki.
	<ol>
		<li>Dodać od 0,4% do 10% objętości (w celu zminimalizowania rozcieńczenia próbki) żądanego odczynnika (np. TCEP) bezpośrednio na próbkę. Upewnij się, że żadna kropla związku nie pozostała z boku tuby.</li>
		<li>Inkubować próbki w temperaturze 37 °C przez żądany okres czasu, aby umożliwić reakcję chemiczną (<1 godzin, aby zapobiec proteolitycznej degradacji śluzu).</li>
		<li>Wymieszaj próbkę śluzu i odczynnik, przesuwając dno probówki mikrowirówki co 2 minuty, aby umożliwić stopniowe przenikanie odczynnika do próbki śluzu bez naruszania sieci mucyny (np. naśladując bicie rzęsek i klirens śluzowo-rzęskowy). Porównując wiele odczynników do leków, upewnij się, że czas inkubacji jest podobny.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
3. Inicjalizacja i kalibracja przyrządu
<ol>
	<li>Włącz urządzenie (Tabela materiałów) i zainicjuj oprogramowanie.</li>
	<li>Wybierz opcję Nowy pomiar. Wprowadź numer identyfikacyjny próbki w polu Identyfikator środka oraz nazwę operatora w polu Operator, aby kontynuować. Wprowadź dodatkowe informacje lub komentarze w obszarze Komentarze.</li>
	<li>Wybierz zestaw geometrii (np. szorstkie lub gładkie płytki równoległe o średnicy 25 mm) i dokładnie sprawdź duże i małe płyty, aby upewnić się, że są czyste i w idealnym stanie). 
	UWAGA: Płytki szorstkie są przeznaczone do dużych objętości (350-500 μL), a płytki gładkie są przeznaczone do mniejszych objętości (250-350 μL). Użycie mniejszej lub większej objętości próbki niż zalecana może spowodować niedokładne pomiary.</li>
	<li>Włóż mocno dużą płytę do dolnej ambony.</li>
	<li>Delikatnie włóż małą płytkę na górną ambonę i zablokuj płytkę, lekko obracając, aż usłyszysz "kliknięcie", co oznacza, że płyta jest prawidłowo zaciśnięta. Należy pamiętać, że swobodne oscylacje górnej płyty są normalne.</li>
	<li>Poczekaj, aż temperatura osiągnie wartość docelową 37 °C. Następnie zainicjuj automatyczną kalibrację zgodnie z monitem oprogramowania. 
	UWAGA: Podczas tego procesu nie należy naruszać powierzchni maszyny ani blatu.</li>
</ol>
4. Ładowanie próbki
<ol>
	<li>Za pomocą pipety wyporowej powoli odpipetuj od 250 do 500 μl próbki na środku dużej płyty dolnej. Po osadzeniu na płytce lepkie próbki przyjmą kształt kopuły, podczas gdy próbki wysoce elastyczne mogą wymagać fizycznego odcięcia (użyj nożyczek preparacyjnych). 
	UWAGA: Unikaj wprowadzania pęcherzyków powietrza. W razie potrzeby usuń resztki pęcherzyków, odpychając je końcówką pipety.</li>
	<li>Opuść głowicę pomiarową, w której znajduje się mała płytka, za pomocą oprogramowania i obserwuj próbkę. Jeśli próbka zostanie prawidłowo załadowana na dolną płytę, zetknie się i zostanie wyśrodkowana między dwiema płytkami.</li>
	<li>Aby upewnić się, że próbka wypełni szczelinę (tj. poprzez rozprowadzenie na krawędziach płytek), należy użyć funkcji Zmniejsz przerwę, aż próbka przestanie mieć kształt dwuwklęsły lub nie zostanie wyrównana z krawędzią płytek. Funkcja Reduce Gap obniża głowicę pomiarową w krokach co 0,1 mm i jest ograniczona do siedmiu przyrostów. 
	UWAGA: Uważnie monitoruj próbkę i stopniowo reguluj szczelinę, aby uniknąć nadmiernego rozlania.
	<ol>
		<li>Jeśli po siedmiu przyrostach pozostanie przerwa, kliknij przycisk Ponów instalację, aby powrócić do pozycji wyjściowej i dostosować pozycję i/lub objętość próbki.</li>
		<li>Jeżeli przerwa jest znacznie zmniejszona (np. kształt obustronnie wypukły), nadmiar próbki usunąć szpatułką, wykonując okrężne ruchy wzdłuż krawędzi górnej płytki. Upewnij się, że nadmiar próbki jest delikatnie przycinany, aby uniknąć naprężeń ścinających. 
		UWAGA: Na końcu tego kroku krawędź próbki powinna być wyrównana z krawędzią górnej płyty, jak pokazano we wskazówkach dla użytkownika.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Opuść pokrywę ochronną, aby uniknąć przypadkowego rozprysku zanieczyszczonych płynów podczas oscylacji.</li>
</ol>
5. Rozpocznij pomiar biofizyczny
<ol>
	<li>Aby rozpocząć pomiar, kliknij przycisk Rozpocznij analizę. Pełny cykl zajmie 4-7 minut.
	<ol>
		<li>Unikaj głośnych rozmów i dotykania urządzenia lub ławki przez cały czas trwania cyklu. Ciche otoczenie jest szczególnie ważne przez pierwsze 2 minuty 
		UWAGA: Podczas cyklu przyrząd wykonuje znormalizowany test przemiatania odkształceń, który składa się z kolejnych kroków oscylacyjnych. Każdy krok to seria 10 oscylacji o stałej amplitudzie i częstotliwości (1 Hz), podczas których odpowiedni moment obrotowy jest mierzony w czasie rzeczywistym. Sygnały odkształcenia i momentu obrotowego umożliwiają obliczenie modułów zespolonych (G*), sprężystych (G') i lepkości (G"), a także współczynnika tłumienia (tan δ) na każdym kroku. Oscylacje stopniowo zwiększają amplitudę, co intensyfikuje odkształcenie nałożone na próbkę.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
6. Usuwanie próbki
<ol>
	<li>Po zakończeniu cyklu kliknij przycisk Dalej, aby podnieść głowicę pomiarową i wygenerować raport z analizy próbki. 
	UWAGA: Na potrzeby raportu oprogramowanie oblicza zarejestrowane dane i automatycznie tworzy wykresy dwóch krzywych pokazujących ewolucję modułów lepkości i sprężystości w stosunku do odkształcenia wywieranego na próbkę oraz wyświetla liniowy reżim lepkosprężysty (tj. plateau przy niskim odkształceniu), jeśli występuje. Jeśli nie zostanie wykryty żaden reżim liniowy, wartości G', G", G* i δ tan są ekstrahowane przy odkształceniu 0,05. Ponadto szczep krzyżowy i granica plastyczności (γc i σc) są obliczane przy δ tan = 1. Dane są również dostarczane w arkuszach kalkulacyjnych dla każdego kroku w celu dalszej analizy.</li>
	<li>Gdy głowica pomiarowa zostanie całkowicie schowana, podnieś pokrywę ochronną, wyrzuć sample i ostrożnie wyjmij płytki. Wyczyść i zdezynfekuj talerze ciepłą wodą z mydłem. 
	UWAGA: Dokładnie wysusz zestaw geometrii przed wielokrotnym użyciem.</li>
</ol>

<ol><li>Button, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+periciliary+brush+promotes+the+lung+health+by+separating+the+mucus+layer+from+airway+epithelia%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">A periciliary brush promotes the lung health by separating the mucus layer from airway epithelia.</a> Science. 337 (6097), 937-941 (2012).</li>
<li>Boucher, R. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Muco-obstructive+lung+diseases%5BTitle%5D)+AND+%22New+England+Journal+of+Medicine%22%5BJournal%5D)">Muco-obstructive lung diseases.</a> New England Journal of Medicine. 380 (20), 1941-1953 (2019).</li>
<li>Rose, M. C., Voynow, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Respiratory+tract+mucin+genes+and+mucin+glycoproteins+in+health+and+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Physiological+Reviews%22%5BJournal%5D)">Respiratory tract mucin genes and mucin glycoproteins in health and disease.</a> Physiological Reviews. 86 (1), 245-278 (2006).</li>
<li>Ehre, C., Ridley, C., Thornton, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cystic+fibrosis%3A+An+inherited+disease+affecting+mucin-producing+organs%5BTitle%5D)+AND+%22The+International+Journal+of+Biochemistry+%26+Cell+Biology%22%5BJournal%5D)">Cystic fibrosis: An inherited disease affecting mucin-producing organs.</a> The International Journal of Biochemistry & Cell Biology. 52, 136-145 (2014).</li>
<li>Morrison, C. B., Markovetz, M. R., Ehre, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mucus%2C+mucins%2C+and+cystic+fibrosis%5BTitle%5D)+AND+%22Pediatric+Pulmonology%22%5BJournal%5D)">Mucus, mucins, and cystic fibrosis.</a> Pediatric Pulmonology. 54, 84-96 (2019).</li>
<li>Hill, D. B., Button, B., Rubinstein, M., Boucher, R. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Physiology+and+Pathophysiology+of+Human+Airway+Mucus%5BTitle%5D)+AND+%22Physiological+Reviews%22%5BJournal%5D)">Physiology and Pathophysiology of Human Airway Mucus.</a> Physiological Reviews. , (2022).</li>
<li>Lin, V. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Excess+mucus+viscosity+and+airway+dehydration+impact+COPD+airway+clearance%5BTitle%5D)+AND+%22European+Respiratory+Journal%22%5BJournal%5D)">Excess mucus viscosity and airway dehydration impact COPD airway clearance.</a> European Respiratory Journal. 55 (1), 1900419(2020).</li>
<li>Fahy, J. V., Dickey, B. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Airway+mucus+function+and+dysfunction%5BTitle%5D)+AND+%22The+New+England+Journal+of+Medicine%22%5BJournal%5D)">Airway mucus function and dysfunction.</a> The New England Journal of Medicine. 363 (23), 2233-2247 (2010).</li>
<li>Tomaiuolo, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+new+method+to+improve+the+clinical+evaluation+of+cystic+fibrosis+patients+by+mucus+viscoelastic+properties%5BTitle%5D)+AND+%22PloS+One%22%5BJournal%5D)">A new method to improve the clinical evaluation of cystic fibrosis patients by mucus viscoelastic properties.</a> PloS One. 9 (1), 82297(2014).</li>
<li>Shak, S., Capon, D. J., Hellmiss, R., Marsters, S. A., Baker, C. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Recombinant+human+DNase+I+reduces+the+viscosity+of+cystic+fibrosis+sputum%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences+of+the+United+States+of+America%22%5BJournal%5D)">Recombinant human DNase I reduces the viscosity of cystic fibrosis sputum.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 87 (23), 9188-9192 (1990).</li>
<li>Zahm, J. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dose-dependent+in+vitro+effect+of+recombinant+human+DNase+on+rheological+and+transport+properties+of+cystic+fibrosis+respiratory+mucus%5BTitle%5D)+AND+%22The+European+Respiratory+Journal%22%5BJournal%5D)">Dose-dependent in vitro effect of recombinant human DNase on rheological and transport properties of cystic fibrosis respiratory mucus.</a> The European Respiratory Journal. 8 (3), 381-386 (1995).</li>
<li>Fuchs, H. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effect+of+aerosolized+recombinant+human+DNase+on+exacerbations+of+respiratory+symptoms+and+on+pulmonary+function+in+patients+with+cystic+fibrosis.+The+Pulmozyme+Study+Group%5BTitle%5D)+AND+%22The+New+England+Journal+of+Medicine%22%5BJournal%5D)">Effect of aerosolized recombinant human DNase on exacerbations of respiratory symptoms and on pulmonary function in patients with cystic fibrosis. The Pulmozyme Study Group.</a> The New England Journal of Medicine. 331 (10), 637-642 (1994).</li>
<li>Hubbard, R. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+preliminary+study+of+aerosolized+recombinant+human+deoxyribonuclease+I+in+the+treatment+of+cystic+fibrosis%5BTitle%5D)+AND+%22The+New+England+Journal+of+Medicine%22%5BJournal%5D)">A preliminary study of aerosolized recombinant human deoxyribonuclease I in the treatment of cystic fibrosis.</a> The New England Journal of Medicine. 326 (12), 812-815 (1992).</li>
<li>Shak, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Aerosolized+recombinant+human+DNase+I+for+the+treatment+of+cystic+fibrosis%5BTitle%5D)+AND+%22Chest%22%5BJournal%5D)">Aerosolized recombinant human DNase I for the treatment of cystic fibrosis.</a> Chest. 107, 2 Suppl 65-70 (1995).</li>
<li>Ma, J. T., Tang, C., Kang, L., Voynow, J. A., Rubin, B. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cystic+fibrosis+sputum+rheology+correlates+with+both+acute+and+longitudinal+changes+in+lung+function%5BTitle%5D)+AND+%22Chest%22%5BJournal%5D)">Cystic fibrosis sputum rheology correlates with both acute and longitudinal changes in lung function.</a> Chest. 154 (2), 370-377 (2018).</li>
<li>Donaldson, S. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mucus+clearance+and+lung+function+in+cystic+fibrosis+with+hypertonic+saline%5BTitle%5D)+AND+%22The+New+England+Journal+of+Medicine%22%5BJournal%5D)">Mucus clearance and lung function in cystic fibrosis with hypertonic saline.</a> The New England Journal of Medicine. 354 (3), 241-250 (2006).</li>
<li>Patarin, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rheological+analysis+of+sputum+from+patients+with+chronic+bronchial+diseases%5BTitle%5D)+AND+%22Scientific+Reports%22%5BJournal%5D)">Rheological analysis of sputum from patients with chronic bronchial diseases.</a> Scientific Reports. 10 (1), 15685(2020).</li>
<li>Markovetz, M. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Endotracheal+tube+mucus+as+a+source+of+airway+mucus+for+rheological+study%5BTitle%5D)+AND+%22American+Journal+of+Physiology.+Lung+Cellular+and+Molecular+Physiology%22%5BJournal%5D)">Endotracheal tube mucus as a source of airway mucus for rheological study.</a> American Journal of Physiology. Lung Cellular and Molecular Physiology. 317 (4), 498-509 (2019).</li>
<li>Ramsey, K. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Airway+mucus+hyperconcentration+in+non-cystic+fibrosis+bronchiectasis%5BTitle%5D)+AND+%22American+Journal+of+Respiratory+and+Critical+Care+Medicine%22%5BJournal%5D)">Airway mucus hyperconcentration in non-cystic fibrosis bronchiectasis.</a> American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine. 201 (6), 661-670 (2020).</li>
<li>Dunican, E. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mucus+plugs+in+patients+with+asthma+linked+to+eosinophilia+and+airflow+obstruction%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Clinical+Investigation%22%5BJournal%5D)">Mucus plugs in patients with asthma linked to eosinophilia and airflow obstruction.</a> The Journal of Clinical Investigation. 128 (3), 997-1009 (2018).</li>
<li>Ehre, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+improved+inhaled+mucolytic+to+treat+airway+muco-obstructive+diseases%5BTitle%5D)+AND+%22American+Journal+of+Respiratory+and+Critical+Care+Medicine%22%5BJournal%5D)">An improved inhaled mucolytic to treat airway muco-obstructive diseases.</a> American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine. 199 (2), 171-180 (2019).</li>
<li>Morrison, C. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Treatment+of+cystic+fibrosis+airway+cells+with+CFTR+modulators+reverses+aberrant+mucus+properties+via+hydration%5BTitle%5D)+AND+%22The+European+Respiratory+Journal%22%5BJournal%5D)">Treatment of cystic fibrosis airway cells with CFTR modulators reverses aberrant mucus properties via hydration.</a> The European Respiratory Journal. 59 (2), 2100185(2021).</li>
<li>Puchelle, E., Jacquot, J., Beck, G., Zahm, J. M., Galabert, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rheological+and+transport+properties+of+airway+secretions+in+cystic+fibrosis-relationships+with+the+degree+of+infection+and+severity+of+the+disease%5BTitle%5D)+AND+%22European+Journal+of+Clinical+Investigation%22%5BJournal%5D)">Rheological and transport properties of airway secretions in cystic fibrosis-relationships with the degree of infection and severity of the disease.</a> European Journal of Clinical Investigation. 15 (6), 389-394 (1985).</li>
<li>Puchelle, E., Zahm, J. M., Quemada, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rheological+properties+controlling+mucociliary+frequency+and+respiratory+mucus+transport%5BTitle%5D)+AND+%22Biorheology%22%5BJournal%5D)">Rheological properties controlling mucociliary frequency and respiratory mucus transport.</a> Biorheology. 24 (6), 557-563 (1987).</li>
<li>Cardinaels, R., Reddy, N. K., Clasen, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quantifying+the+errors+due+to+overfilling+for+Newtonian+fluids+in+rotational+rheometry%5BTitle%5D)+AND+%22Rheologica+Acta%22%5BJournal%5D)">Quantifying the errors due to overfilling for Newtonian fluids in rotational rheometry.</a> Rheologica Acta. 58 (8), 525-538 (2019).</li>
<li>Hancock, L. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Muc5b+overexpression+causes+mucociliary+dysfunction+and+enhances+lung+fibrosis+in+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Communications%22%5BJournal%5D)">Muc5b overexpression causes mucociliary dysfunction and enhances lung fibrosis in mice.</a> Nature Communications. 9 (1), 5363(2018).</li>
<li>Adewale, A. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Novel+therapy+of+bicarbonate%2C+glutathione%2C+and+ascorbic+acid+improves+cystic+fibrosis+mucus+transport%5BTitle%5D)+AND+%22American+Journal+of+Respiratory+Cell+and+Molecular+Biology%22%5BJournal%5D)">Novel therapy of bicarbonate, glutathione, and ascorbic acid improves cystic fibrosis mucus transport.</a> American Journal of Respiratory Cell and Molecular Biology. 63 (3), 362-373 (2020).</li>
<li>Fernandez-Petty, C. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+glycopolymer+improves+vascoelasticity+and+mucociliary+transport+of+abnormal+cystic+fibrosis+mucus%5BTitle%5D)+AND+%22JCI+Insight%22%5BJournal%5D)">A glycopolymer improves vascoelasticity and mucociliary transport of abnormal cystic fibrosis mucus.</a> JCI Insight. 4 (8), 125954(2019).</li>
</ol>

Unikalne właściwości lepkosprężyste śluzu są niezbędne w utrzymaniu zdrowych dróg oddechowych. Czynniki wewnętrzne i zewnętrzne mogą zmieniać właściwości biofizyczne śluzu dróg oddechowych, powodując powikłania kliniczne charakterystyczne dla chorób śluzówkowo-obturacyjnych. W związku z tym monitorowanie zmian lepkosprężystości śluzu może być brane pod uwagę podczas oceny stanu choroby i badania terapii zmniejszających lepkosprężystość śluzu. Badania empiryczne z lat 80. wykazały silną korelację między reologią śluzu a o...

Choroby dróg oddechowych powodujące obturację śluzów, w tym astma, przewlekła obturacyjna choroba płuc (POChP), mukowiscydoza (CF) i inne choroby układu oddechowego, takie jak wirusowe i bakteryjne zapalenie płuc, są powszechnymi problemami zdrowotnymi na całym świecie. Chociaż patofizjologia różni się znacznie w zależności od stanu, wspólną kluczową cechą jest nieprawidłowy klirens śluzowo-rzęskowy. W zdrowych płucach śluz wyściela nabłonek dróg oddechowych, zatrzymując wdychane cząstki i zapewniając fizyczną barierę przed patogenami. Po wydzieleniu śluz dróg oddechowych, składający się z ~97,5% wody, 0,9% soli, ~1,1% białek globularnych i ~0,5% mucyn, jest stopniowo transportowany w kierunku głośni przez skoordynowane bicie rzęsek1,2. Mucyny to duże glikoproteiny połączone z O, które oddziałują poprzez wiązania niekowalencyjne i kowalencyjne, aby zapewnić wyraźne właściwości lepkosprężyste śluzu, co jest wymagane do wydajnego transportu3. Zmiany w ultrastrukturze sieci mucyny spowodowane zmienionym transportem jonów, rozwijaniem mucyny, oddziaływaniami elektrostatycznymi, sieciowaniem lub zmianami składu mogą znacząco wpływać na lepkosprężystość śluzu i upośledzać klirens śluzowo-rzęskowy 4,5. W związku z tym identyfikacja zmian we właściwościach biofizycznych śluzu dróg oddechowych jest niezbędna do zrozumienia patogenezy choroby i testowania nowych związków mukoaktywnych6.
Różne czynniki mogą prowadzić do produkcji nieprawidłowego śluzu w płucach. W POChP przewlekłe wdychanie dymu papierosowego powoduje nadmierne wydzielanie śluzu w wyniku metaplazji komórek kubkowych, a także odwodnienie dróg oddechowych poprzez regulację w dół kanału transbłonowego regulatora przewodnictwa mukowiscydozy (CFTR), powodując nadkoncentrację śluzu i małą niedrożność dróg oddechowych7,8. Podobnie mukowiscydoza, zaburzenie genetyczne związane z mutacjami w genie CFTR, charakteryzuje się wytwarzaniem lepkiego, przylegającego śluzu, który jest nieodpowiedni do transportu8,9. Krótko mówiąc, dysfunkcja CFTR indukuje zubożenie płynów na powierzchni dróg oddechowych, splątanie polimerowej mucyny i zwiększone interakcje biochemiczne, co skutkuje przewlekłym stanem zapalnym i infekcjami bakteryjnymi. Ponadto komórki zapalne uwięzione w statycznym śluzie dodatkowo pogarszają lepkosprężystość śluzu poprzez dodanie kolejnej dużej cząsteczki, DNA, do matrycy żelowej, pogarszając niedrożność dróg oddechowych5. Jednym z najlepszych przykładów wpływu reologii śluzu na ogólny stan zdrowia płuc jest przykład rekombinowanej ludzkiej DNFazy (rhDNazy) w leczeniu pacjentów z mukowiscydozą. Wpływ rhDNazy został po raz pierwszy zademonstrowany ex vivo na odkrztuszoną plwocinę, która wykazała przejście od lepkiego śluzu do płynącej cieczy w ciągu kilku minut10,11. Badania kliniczne z udziałem pacjentów z mukowiscydozą wykazały, że zmniejszenie lepkosprężystości śluzu w drogach oddechowych za pomocą wdychania rhDNazy zmniejszyło częstość zaostrzeń płuc oraz poprawiło czynność płuc i ogólne samopoczucie pacjenta12,13,14. W rezultacie, inhalacja rhDNazy mająca na celu ułatwienie jej usunięcia stała się standardem opieki nad pacjentami z mukowiscydozą przez ponad dwie dekady. Podobne korzyści kliniczne zaobserwowano po zastosowaniu wziewnego soli fizjologicznej w celu nawodnienia śluzu w mukowiscydozie, co korelowało ze zmianami właściwości reologicznych i skutkowało przyspieszeniem klirensu śluzowo-rzęskowego i poprawą czynności płuc15,16. W związku z tym szybki i niezawodny protokół pomiaru właściwości lepkosprężystych śluzu w warunkach klinicznych jest ważny dla optymalizacji podejść terapeutycznych.
Testowany tutaj reometr laboratoryjny oferuje szybką i wygodną alternatywę do wykonywania kompleksowych pomiarów lepkosprężystych próbek śluzu/plwociny. Wykorzystując dynamiczne oscylacje z kontrolowanym przemieszczeniem kątowym, przyrząd zapewnia odkształcenie za pomocą pary regulowanych równoległych płytek (np. geometrii szorstkich lub gładkich) w celu pomiaru momentu obrotowego i przemieszczenia z rozdzielczością 15 nN.m i 150 nm, odpowiednio<klasa SUP="xref">17. Domyślna znormalizowana kalibracja w połączeniu z wytycznymi dla użytkownika dostosowanymi do potrzeb specjalistów niebędących specjalistami w dziedzinie reologii pozwala na proste pomiary i zmniejsza ryzyko błędów operatora. Urządzenie wytwarza krzywą przemiatania odkształcenia, która jest przetwarzana i analizowana w czasie rzeczywistym (w ciągu ~5 minut) i automatycznie zapewnia zarówno liniową charakterystykę lepkosprężystą (G', G", G* i tan δ), jak i żelową (γc i σc) (patrz tabela 1). Moduł sprężystości lub modułu akumulacyjnego (G') opisuje, w jaki sposób próbka reaguje na naprężenie (tj. zdolność do powrotu do pierwotnego kształtu), podczas gdy moduł lepkości lub straty (G") opisuje energię rozpraszaną w cyklu odkształcenia sinusoidalnego (tj. energię traconą w wyniku tarcia cząsteczek). Moduł zespolony lub dynamiczny (G*) to stosunek naprężenia do odkształcenia, który opisuje wielkość narastania siły wewnętrznej w odpowiedzi na przemieszczenie ścinające (tj. ogólne właściwości lepkosprężyste). Współczynnik tłumienia (tan δ) to stosunek modułu lepkości do modułu sprężystości, który wskazuje na zdolność próbki do rozpraszania energii (tj. niska δ opalenizny wskazuje na zachowanie z dominacją sprężystości/ciałem stałym, podczas gdy wysoka δ opalenizny wskazuje na zachowanie z dominacją lepkości/cieczą). W przypadku charakterystyki punktu żelu odkształcenie krzyżowe (γc) jest miarą odkształcenia ścinającego, obliczaną przez stosunek ścieżki ugięcia do wysokości szczeliny ścinającej, przy której próbka przechodzi z zachowania podobnego do ciała stałego do zachowania podobnego do cieczy i zachodzi, z definicji, przy odkształceniu oscylacyjnym, gdzie G' = G" lub tan δ = 1. Granica plastyczności krzyża (σc) jest miarą wielkości naprężenia przyłożonego przez urządzenie, przy którym przecinają się moduły sprężystości i lepkości. W zdrowej plwocinie elastyczność dominuje w mechanicznej reakcji na odkształcenie (G' > G"). W chorobach śluzowo-obturacyjnych zarówno G', jak i G" zwiększają się w wyniku patologicznych zmian śluzu17,18,19. Prostota obsługi urządzenia ułatwia pomiary na miejscu i pozwala uniknąć konieczności przechowywania/transportu/wysyłki próbek do zakładu zewnętrznego w celu analizy, unikając w ten sposób wpływu czasu i zamarzania i rozmrażania na właściwości tych próbek biologicznych.
W tym badaniu, 8 roztworów tlenku etylenu MDa (PEO) o różnych stężeniach (1%-3%) zostało użytych do walidacji zakresu pomiarowego komercyjnego reometru stołowego (Tabela Materiałów), a uzyskana krzywa zależna od stężenia została bezpośrednio porównana z pomiarami uzyskanymi za pomocą tradycyjnego reometru masowego (Tabela materiałów). Powtarzalność pomiarów reologicznych oceniono następnie przy użyciu bronchoskopowo pobranego śluzu od zaintubowanego pacjenta cierpiącego na stan astmatyki (SA), skrajną postać zaostrzenia astmy charakteryzującą się skurczem oskrzeli, zapaleniem eozynofilowym i nadprodukcją śluzu w odpowiedzi na czynnik środowiskowy lub zakaźny8,20. W tym przypadku pacjent z SA został zaintubowany z powodu ciężkiej niewydolności oddechowej i wymagał ECMO (pozaustrojowego utlenowania błonowego) ze względu na niemożność skutecznego i bezpiecznego wspomagania pacjenta samą wentylacją mechaniczną, pomimo agresywnych standardowych terapii astmy. Podczas klinicznie wskazanej bronchoskopii w kierunku zapadnięcia się płata, zauważono, że gęste, klarowne, uporczywe wydzieliny blokują oskrzela płatowe i były odsysane za pomocą popłuczyn solą fizjologiczną. Bezpośrednio po pobraniu nadmiar soli fizjologicznej usunięto z aspiratu, a właściwości lepkosprężyste pozostałej próbki SA przeanalizowano za pomocą urządzenia laboratoryjnego. Dodatkowe podwielokrotności próbek poddano działaniu środka redukującego, chlorowodorku fosfiny tris (2-karboksyloetylo) (TCEP), w celu ustalenia, czy protokół ten można zastosować do scharakteryzowania skuteczności związku terapeutycznego ex vivo.
Wyniki pokazały, że ten protokół i urządzenie stacjonarne mogą być skutecznie stosowane w warunkach klinicznych. Właściwości reologiczne wyznaczone na podstawie krzywych zależnych od stężenia PEO (<silna klasa="xfig">Rysunek 1A) były nie do odróżnienia między testowanym urządzeniem stacjonarnym a tradycyjnym reometrem z płytką równoległą (<silna klasa="xfig">Rysunek 1B). Trzykrotne pomiary śluzu SA były powtarzalne, z 10% współczynnikiem zmienności dla punktów końcowych G*, G' i G" i odzwierciedlały istotne nieprawidłowości w lepkosprężystości śluzu, które były klinicznie widoczne w przypadku tego pacjenta (<silna klasa = "xfig" >Ryc. 1D). Wreszcie, leczenie ex vivo TCEP spowodowało znaczne zmniejszenie G' i G" oraz wzrost δ opalenizny, wykazując reakcję na leczenie poprzez zmiany w sieci mucyny (<silna klasa = "xfig">Ryc. 2). Podsumowując, protokół ten wykorzystujący reometr laboratoryjny zapewnia proste i skuteczne podejście do oceny właściwości lepkosprężystych próbek śluzu uzyskanych w klinice. Zdolność ta może być wykorzystana do ułatwienia podejścia medycyny precyzyjnej do opieki, ponieważ klinicyści mogą testować skuteczność zatwierdzonych leków mukoaktywnych na miejscu, co może pomóc w zidentyfikowaniu alternatywnych opcji leczenia. Ponadto podejście to może być wykorzystywane w badaniach klinicznych w celu zbadania skutków działania badanych leków.

<table><tbody><tr><td>Końcówki tłoków kapilarnych Gilson</td><td></td><td>CP1000</td><td></td></tr><tr><td>Discovery Hybrid Rheometer-3</td><td>TA Instruments</td><td></td><td>DHR-3 Reometr masowy produkowany przez TA Instruments w New Castle, DE: Służy do wykonywania testów reologicznych.</td></tr><tr><td>Oprogramowanie do tworzenia wykresów</td><td>GraphPad Prism</td><td></td><td>GraphPad Software (San Diego, CA) używane do analizy danych</td></tr><tr><td>Rurka mikrowirówki</td><td>Costar</td><td>3621</td><td></td></tr><tr><td>Płytka Peltiera</td><td>TA Instruments</td><td></td><td>System kontroli temperatury produkowany przez TA Instruments w New Castle, DE</td></tr><tr><td>Tlenek polietylenu Polimer</td><td>Sigma</td><td>372838</td><td>8 MDa stosowany jako płyn modelowy imitujący</td></tr> <tr><td>śluzPipeta wyporowa</td><td>Gilson</td><td>M1000</td><td>Pipeta używana do obsługi lepkich roztworów</td></tr><tr>Reometr laboratoryjny<td>Rheomuco</td><td>Rheonova</td><td></td><td>wyprodukowany przez Rheonova we Francji: Służy do wykonywania testów reologicznych.</td></tr><tr><td>Szorstkie dolne geometrie</td><td>Rheonova</td><td>D-1811-007</td><td>Średnica 25 mm</td></tr><tr><td>Szorstkie górne geometrie</td><td>Rheonova</td><td>U-1811-007</td><td></td></tr><tr><td>Gładka górna równoległa płyta</td> o średnicy 25 mm <td>Instrumenty TA o</td><td></td><td>średnicy 20 mm tris</td></tr><tr><td>(2-karboksyetylo)fosfina</td><td>Sigma</td><td>646547-10X1ML</td><td>TCEP: Silny środek redukujący.</td></tr></tbody></table>

szybka lepkosprężysta charakterystyka śluzu dróg oddechowych za pomocą reometru laboratoryjnego

Rapid Viscoelastic Characterization of Airway Mucus Using a Benchtop Rheometer

W chorobach płuc powodujących obturację śluzówkową (np. astma, przewlekła obturacyjna choroba płuc, mukowiscydoza) i innych chorobach układu oddechowego (np. infekcje wirusowe/bakteryjne), właściwości biofizyczne śluzu są zmieniane przez nadmierne wydzielanie komórek kubkowych, odwodnienie dróg oddechowych, stres oksydacyjny i obecność zewnątrzkomórkowego DNA. Wcześniejsze badania wykazały, że lepkosprężystość plwociny koreluje z czynnością płuc i że leczenie wpływające na reologię plwociny (np. mukolityki) może przynieść niezwykłe korzyści kliniczne. Ogólnie rzecz biorąc, pomiary reologiczne płynów nienewtonowskich wykorzystują skomplikowane, czasochłonne podejścia (np. reometry równoległe/stożkowo-płytkowe i/lub śledzenie cząstek mikrokulek), które wymagają intensywnego szkolenia w celu wykonania testu i interpretacji danych. W tym badaniu przetestowano niezawodność, odtwarzalność i czułość Rheomuco, przyjaznego dla użytkownika urządzenia laboratoryjnego, które jest przeznaczone do wykonywania szybkich pomiarów przy użyciu oscylacji dynamicznej z przemiataniem ścinająco-odkształcającym w celu zapewnienia liniowych modułów lepkosprężystych (G', G", G* i tan δ) oraz charakterystyki punktu żelu (γc i σc) dla próbek klinicznych w ciągu 5 minut. Wydajność urządzenia zweryfikowano przy użyciu różnych stężeń płynu modelowego imitującego śluz, tlenku etylenu 8 MDa (PEO), oraz w porównaniu z tradycyjnymi pomiarami reologii masowej. Izolat kliniczny pobrany od zaintubowanego pacjenta ze stanem astmatycznym (SA) został następnie oceniony w trzech pomiarach, a współczynnik zmienności między pomiarami wynosi <10%. Zastosowanie ex vivo silnego środka redukującego śluz, TCEP, na śluzie SA spowodowało pięciokrotne zmniejszenie modułu sprężystości i zmianę w kierunku ogólnego zachowania bardziej "płynnego" (np. wyższa δ opalenizny). Łącznie wyniki te pokazują, że testowany reometr laboratoryjny może dokonywać wiarygodnych pomiarów lepkosprężystości śluzu w warunkach klinicznych i badawczych. Podsumowując, opisany protokół może być wykorzystany do zbadania wpływu leków mukoaktywnych (np. rhDNazy, N-acetylocysteiny) na miejscu w celu dostosowania leczenia w poszczególnych przypadkach lub w badaniach przedklinicznych nowych związków.

Rysunek 1 przedstawia dokładność i powtarzalność pomiarów reologicznych z wykorzystaniem krzywych zależnych od stężenia dla kontroli lepkosprężystej, tj. roztworu tlenku polietylenu (PEO), oraz śluzu w stanie status asthmaticus (SA). Pomiary charakterystyk lepkosprężystych PEO 8 MDa przy pięciu różnych stężeniach (1%, 1,5%, 2%, 2,5% i 3%) zostały bezpośrednio porównane pomiędzy ocenianym reometrem laboratoryjnym a tradycyjnym reometrem objętościowym (Tabela materiałów). W pr...

Lepkosprężyste właściwości śluzu odgrywają kluczową rolę w oczyszczaniu śluzowo-rzęskowym. Jednak tradycyjne techniki reologiczne śluzu wymagają złożonych i czasochłonnych podejść. Badanie to zapewnia szczegółowy protokół korzystania z reometru laboratoryjnego, który może szybko i niezawodnie wykonywać pomiary lepkosprężyste.

Szybka lepkosprężysta charakterystyka śluzu dróg oddechowych za pomocą reometru laboratoryjnego

In muco-obstructive lung diseases (e.g., asthma, chronic obstructive pulmonary disease, cystic fibrosis) and other respiratory conditions (e.g., ...

Choroby śluzowo-obturacyjne charakteryzują się nieprawidłową lepkością śluzu dróg oddechowych. Protokół pokazuje, jak wykorzystać reologię do ilościowego określenia lepkości śluzu i analizy danych w celu przetestowania leczenia ukierunkowanego na śluz. Reologia śluzu dostarcza specyficznych biomarkerów ilościowych.Korzystanie z urządzenia laboratoryjnego znacznie upraszcza logistykę pomiaru tych biomarkerów w próbkach klinicznych, takich jak próbki ludzkiej plwociny. Wykorzystanie reologii śluzu jako narzędzia diagnostycznego chorób obturacyjnych jest nadal wyzwaniem. Coraz więcej dowodów wskazuje na silną korelację między właściwościami reologicznymi, stanem zapalnym i infekcją bakteryjną.Śluz jest zawsze obecny na styku ciała, gdzie smaruje i pełni rolę ochronną. Reologia śluzu może być stosowana do innych układów, takich jak drogi pokarmowe i płciowe. Aby uzyskać dokładne pomiary, kluczowe znaczenie ma prawidłowe obchodzenie się z próbką i jej umieszczenie.Demonstracja wizualna może zwiększyć precyzję tego testu. Procedurę tę zademonstruje Kendall Shaffer, technik badawczy z laboratorium lotniczego. Rozpocznij od posortowania zebranej plwociny lub śluzu z dróg oddechowych w sterylnych kubkach na próbki.W przypadku plwociny należy usunąć nadmiar śliny z próbki natychmiast po pobraniu. Umieścić próbki na lodzie na czas transportu. Ogranicz czas transportu do mniej niż czterech godzin.Przeanalizować próbki w momencie ich pobrania. Homogenizować śluz, delikatnie pipetując w górę i w dół trzy do pięciu razy za pomocą pipety wyporowej. Lub pipetować bezpośrednio do probówek do mikrowirówek.Próbki należy przechowywać w temperaturze 80 stopni Celsjusza do czasu ich przetworzenia. Podwielokrotnić próbki do przechowywania w objętościach większych lub równych 500 mikrolitrów, aby zapewnić wystarczającą objętość do eksperymentów. Przed porcjowaniem należy bezpośrednio odpipetować świeżą i mrożoną plwocinę lub śluz lub homogenizować próbki.Napraw wymagane podwielokrotności do powtórnych pomiarów i zabiegów. Inkubować podwielokrotności, które mają być badane, w temperaturze 37 stopni Celsjusza przez co najmniej pięć minut przed pomiarem. Do testowania środków farmakologicznych należy używać roztworów podstawowych o wysokich stężeniach, aby zapobiec rozcieńczeniu próbki.Dodaj od 1% do 10% objętości żądanego odczynnika bezpośrednio na próbkę. Upewnij się, że żadna kropla związku nie pozostała z boku tuby. Próbki należy inkubować w temperaturze 37 stopni Celsjusza przez wymagany okres czasu, aby umożliwić reakcję chemiczną.Wymieszaj próbkę śluzu i odczynnik, przesuwając dno probówki mikrowirówki co dwie minuty, aby umożliwić stopniowe przenikanie odczynnika do próbki śluzu bez naruszania sieci mucynowej. Porównując wiele odczynników do leków, upewnij się, że czas inkubacji jest podobny. Włącz urządzenie i zainicjuj oprogramowanie.Wybierz nowy pomiar. Wprowadź numer identyfikacyjny próbki w polu Identyfikator środka oraz nazwę operatora w polu Operator, aby kontynuować. Wprowadź dodatkowe informacje lub komentarze w obszarze Komentarze.Wybierz zestaw geometrii i dokładnie sprawdź duże i małe płyty, aby upewnić się, że są czyste i w idealnym stanie. Włóż mocno dużą płytę do dolnej ambony. Delikatnie włóż małą płytkę do górnej ambony i zablokuj płytkę, lekko obracając, aż usłyszysz kliknięcie, co oznacza, że płyta jest prawidłowo clamped.Należy pamiętać, że swobodne oscylacje górnej płyty są normalne. Poczekaj, aż temperatura osiągnie docelową wartość 37 stopni Celsjusza. Następnie rozpocznij automatyczną kalibrację, zgodnie z monitem oprogramowania.Za pomocą pipety wyporowej powoli nanieś od 250 do 500 mikrolitrów próbki na środek dużej płyty dolnej. Po osadzeniu na płytce lepkie próbki przyjmą kształt kopuły, podczas gdy próbki wysoce elastyczne mogą wymagać fizycznego odcięcia. Opuść głowicę pomiarową, w której znajduje się mała płytka, za pomocą oprogramowania i obserwuj próbkę.Jeśli próbka zostanie prawidłowo załadowana na dolną płytę, zetknie się i zostanie wyśrodkowana między dwiema płytkami. Aby upewnić się, że próbka wypełni szczelinę, należy użyć funkcji zmniejszonej przerwy, dopóki próbka nie będzie już dwuwklęsła lub wyrównana z krawędzią płytki. Funkcja zmniejszonej szczeliny obniża krawędź pomiarową w krokach co 0,1 milimetra i jest ograniczona do 7 kroków.Jeśli po wykonaniu 7 przyrostów pozostanie przerwa, kliknij przycisk Ponów instalację, aby powrócić do pozycji początkowej i dostosować pozycję i objętość próbki. Jeżeli przerwa jest znacznie zmniejszona, usunąć nadmiar próbki szpatułką, wykonując okrężne ruchy wzdłuż krawędzi górnej płytki. Delikatnie przyciąć nadmiar próbki, aby uniknąć naprężeń ścinających.Opuść pokrywę ochronną, aby uniknąć przypadkowego rozprysku zanieczyszczonych płynów podczas oscylacji. Aby rozpocząć pomiar, kliknij przycisk Rozpocznij analizę. Cały cykl zajmie od czterech do siedmiu minut.Unikaj głośnych rozmów i dotykania urządzenia lub ławki przez cały czas trwania cyklu. Ciche otoczenie ma kluczowe znaczenie przez pierwsze dwie minuty. Po zakończeniu cyklu kliknij przycisk Dalej, aby podnieść głowicę pomiarową i wygenerować raport z analizy próbki.Gdy głowica pomiarowa zostanie całkowicie schowana, podnieś pokrywę ochronną. Wyrzucić próbkę i ostrożnie wyjąć płytki. Wyczyść i zdezynfekuj talerze ciepłą wodą z mydłem.Właściwości lepkosprężyste ośmiu megadaltonowych PEO zmierzono przy pięciu stężeniach i bezpośrednio porównano między ocenianym reometrem laboratoryjnym a tradycyjnym reometrem masowym. W przeciwieństwie do rozwiązań PEO, śluz status asthmaticus reprezentuje ciało stałe, elastyczne zachowanie zdominowane przy niskim odkształceniu i charakteryzuje się krzyżowaniem przy wysokim odkształceniu. Ponadto trzykrotne pomiary przeprowadzone w 1,5% roztworze PEO i próbce śluzu w teście klinicznym potwierdziły, że liniowe charakterystyki lepkosprężyste były wysoce powtarzalne dla wartości uzyskanych z próbki biologicznej.Mierzono zmiany właściwości lepkosprężystych śluzu po leczeniu środkiem mukolitycznym . Wpływ TCEP na lepkosprężystość śluzu testowano w warunkach klinicznych przy użyciu reometru laboratoryjnego. Leczenie mukolityczne spowodowało uzyskanie bardziej płynnej próbki ze spadkiem modułu zespolonego o 4,6 razy, modułem sprężystości o 5,1 razy, modułem lepkości o 1,9 razy, odkształceniem krzyżowym o 3,3 razy i granicą plastyczności krzyżowania o 5,7 razy oraz wzrostem współczynnika tłumienia o 2,8 razy.Pomiar lepkosprężystości śluzu w drogach oddechowych w szybko zmieniających się warunkach klinicznych może pomóc w dostosowaniu leczenia pacjentów do indywidualnych przypadków, a także zapewnić ustandaryzowany protokół testowania nowych związków farmakologicznych. Technika ta jest obecnie stosowana do badania wpływu wysoce skutecznych modulatorów CFTR na plwocinę mukowiscydozy oraz do testowania siły działania różnych leków mających na celu zmianę właściwości śluzu.

rapid-viscoelastic-characterization-airway-mucus-using-benchtop

Research

JoVE Journal

Medicine

Medycyna

Wielokrotne pomiary fizjologii układu oddechowego gryzoni oraz pobieranie próbek komórek zapalnych dróg oddechowych są pożądane, lecz zazwyczaj niewykonalne. W niniejszym materiale opisujemy powtarzalną metodę intubacji doustnej myszy, która umożliwia wielokrotne pomiary nadreaktywności dróg oddechowych oraz pobieranie próbek komórek zapalnych dróg oddechowych.

Odwracalna, nieinwazyjna metoda pomiaru oporu dróg oddechowych i pobierania płynu z płukania pęcherzykowo-oskrzelowego u myszy

Eksperymentalne modele mysie astmy alergicznej oferują nowe możliwości badania patogenezy choroby oraz opracowywania nowych terapii. Modele te są odpowiednie do pomiaru czynników kontrolujących alergiczną odpowiedź immunologiczną, zapalenie dróg oddechowych i patofizjologię płuc.

Mysi model astmy indukowanej alergenem

Źródło: Feng, Y., et al. Lepkosprężysta charakterystyka fantomów żelatynowych naśladujących tkanki miękkie przy użyciu elastografii wgłębień i rezonansu magnetycznego. J. Vis. Exp. (2022) Ten film przedstawia metodę elastografii rezonansu magnetycznego (MRE) do oceny właściwości lepkosprężystych tkanek poprzez analizę Rozchodzenie się fali ścinającej przez fantom żelatynowy, naśladujące tkankę mózgową. Proces ten polega na generowaniu i wychwytywaniu fal poprzecznych za pomocą rezonansu...

Elastografia rezonansu magnetycznego do oceny właściwości lepkosprężystych

Źródło: Canovic, E. P., et al. Charakterystyka wieloskalowych właściwości mechanicznych tkanki mózgowej za pomocą mikroskopii sił atomowych, wgłębień udarowych i reometrii. J. Vis. Exp. (2016)W tym filmie reometr został użyty do zastosowania kontrolowanego oscylacyjnego ruchu obrotowego do tkanki mózgowej w celu wygenerowania odkształcenia ścinającego i oceny właściwości lepkości i elastyczności tkanki. Reometr, jako narzędzie funkcjonalne, zapewnia wgląd w mechanikę mózgu podczas urazów lub...

Pomiar właściwości lepkosprężystych tkanki mózgowej myszy za pomocą reometrii

Niniejszy protokół zawiera szczegółowy opis krok po kroku procedur wymaganych do wykonania pomiarów mechaniki układu oddechowego, jak również oceny reakcji dróg oddechowych na wdychaną metacholinę u myszy przy użyciu techniki wymuszonej oscylacji (flexiVent; SCIREQ Inc, Montreal, Qc, Kanada).

Ocena mechaniki układu oddechowego u myszy przy użyciu techniki wymuszonej oscylacji

Ten artykuł demonstruje eksperymentalną procedurę pomiaru końcowych prędkości osiadania sferycznych cząstek w płynach lepkosprężystych na bazie surfaktantów rozrzedzanych ścinaniem. Przygotowywane są płyny o szerokim zakresie właściwości reologicznych i mierzone są prędkości osiadania dla różnych rozmiarów cząstek w płynach nieograniczonych i płynach między równoległymi ściankami.

Eksperymentalny pomiar prędkości osiadania cząstek sferycznych w nieograniczonych i ograniczonych płynach lepkosprężystych na bazie środków powierzchniowo czynnych rozrzedzających ścinanie

Prezentowane są dwie różne metody charakteryzowania początkowego ruchu cząstek pojedynczego koralika jako funkcji geometrii złoża osadu od przepływu laminarnego do turbulentnego.

Wizualna charakterystyka początkowego ruchu cząstek w regularnych podłożach: od warunków laminarnych do turbulentnych

Demonstrujemy produkcję i użycie urządzenia mikroprzepływowego, które umożliwia wielokrotne pomiary mikroreologii śledzenia cząstek w celu zbadania reologicznych efektów powtarzających się przemian fazowych na miękkiej materii.

Połączenie mikrofluidyki i mikroreologii w celu określenia właściwości reologicznych miękkiej materii podczas powtarzających się przemian fazowych

Prezentujemy szczegółowy protokół opisujący, jak przeprowadzić nieliniową reologię oscylacyjną ścinania na miękkich materiałach i jak przeprowadzić analizę SPP-LAOS, aby zrozumieć reakcje jako sekwencję procesów fizycznych.

Badanie oscylacyjnej odpowiedzi ścinania materiałów miękkich o dużej amplitudzie

Prezentujemy test siły pociągowej o wysokiej przepustowości wykonany z gumy silikonowej (PDMS). Ten nowatorski test nadaje się do badania fizycznych zmian kurczliwości komórek podczas różnych procesów i chorób biologicznych i biomedycznych. Wykazujemy użyteczność tej metody, mierząc zależny od TGF-β wzrost kurczliwości podczas przejścia nabłonkowego do mezenchymalnego.

Wysokoprzepustowa mikroskopia sił trakcyjnych z wykorzystaniem PDMS ujawnia zależne od dawki efekty transformacji czynnika wzrostu β na przejście z nabłonka do mezenchymów

Ten protokół przedstawia metodę przeprowadzania charakterystyki reologicznej śluzu znajdującego się na grabiach skrzelowych (GR) karasia srebrzystego. Właściwości lepkosprężyste śluzu GR, uzyskane przez pomiar modułów lepkości, magazynowania i strat, są oceniane dla pozornej granicy plastyczności, aby zrozumieć mechanizm podawania filtra w GR.

Charakterystyka makroreologiczna śluzu grabi skrzelowej w tołpyga, Hypophthalmichthys molitrix

Poznaj metodę szybkiej charakterystyki lepkosprężystej śluzu dróg oddechowych za pomocą reometru laboratoryjnego. Protokół umożliwia pomiar lepkości w próbkach plwociny ludzkiej i identyfikację biomarkerów.

Szybka lepkosprężysta charakterystyka śluzu dróg oddechowych za pomocą reometru laboratoryjnego

Przeglądaj więcej filmów