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Lesões primárias obtidas da exposição a eventos de explosão ainda não são totalmente compreendidos. Identificar e compreender os mecanismos que provocam lesões induzida pela explosão, como da lesão cerebral traumática3,4 e ossificação heterotópica6,7, são importantes primeiros passos para o desenvolvimento métodos eficazes de profilaxia. Para ajudar a alcançar este objetivo, um número de sistemas experimentais foram desenvolvido para replicar a explosão evento exposição11,12,13,14,18,19 . A técnica descrita aqui usa tubo equipamento de choque (Figura 2) capaz de disparar ondas de choque em uma gama de pressões em todo o corpo (ou seja, roedores), amostras de células ou tecidos. A capacidade de carregar tipos de células individuais em vez de tecidos dá a capacidade de analisar respostas celulares distintas, como dano pode ocorrer simultaneamente através de uma variedade de mecanismos1,2. Por exemplo, para modelar traumático lesão cerebral, a avaliação dos tipos de células individuais, tais como os neurônios e astrócitos, pode permitir a identificação de lesões de células específicas. Além disso, a resposta de todo órgão pode ser avaliada usando o tecido cerebral. Ambos os tipos de célula individual e as amostras de tecido tem valor e podem dar informações diferentes. Também é possível alterar a quantidade de ar que é pressurizado para gerar o choque, selecionando a entrada dupla-culatra ou condutor-tubo. Este controla a duração da onda de choque. Outra possibilidade é mudar o diafragma material e espessura para alterar a pressão de pico25.
Outro fator a considerar são efeitos de fim de interferências que podem estar presentes quando o compartimento de amostra está localizado perto da saída do tubo de choque, como a encontrada na plataforma EVOC descrita no actual sistema. Cavalcanti et al . olhou para explosão onda perfis encontrados em locais diferentes em um tubo de choque controlado por compressão e encontrado que a forma de onda Friedlander foi melhor representada em um local dentro do tubo de choque15. Kuriakose et al também estudou o secundário carregamento da amostra e descobriu que a colocação de uma placa final no final do tubo de choque era capaz de eliminar ondas refletidas indesejados16. Considerando os dados encontrados nestas publicações15,16, futuras modificações para melhorar o sistema de tubo de choque descrito neste artigo poderiam envolver a colocação do equipamento em um local mais profundo dentro do tubo conduzido EVOC ou, Alternativamente, a inclusão de uma placa final do tubo de choque. Limitações do método descrito poderiam incluir a taxa de transferência relativamente baixa das amostras. Um único usuário pode operar o tubo de choque com segurança em uma saída de em torno de 6-8 amostras por hora. Actualmente, o sistema é projetado em torno do uso de pratos de petri 35mm único. Portanto, maiores experimentos contendo vários grupos e repetições biológicas podem ser difícil de alcançar.
Este artigo de métodos mostra como a viabilidade das células da papila dérmica aderentes foi afetada pela exposição a uma única onda de choque. Uma onda de choque de curta duração (< 10 ms) de ≤72 kPa não afetou viabilidade quando comparado ao controle (Figura 3 e Figura 4). Em contraste, uma onda de choque no 127 kPa estimulou uma queda significativa na viabilidade no pós explosão 24h, como mostrado por um ensaio de indicador redox (Figura 3) e análise de imagens fluorescentes (Figura 4). Miller et al relataram uma redução similar na viabilidade celular em culturas de fatias hippocampal do rato organotypic quando as células foram expostas a um qualquer um 147 kPa ou onda de choque de 278 kPa usando um tubo de choque em aberto, orientado por Hélio14. Em contraste, VandeVord et al . reportou que não havia nenhum efeito sobre a viabilidade em astrócitos de ratos expostos a uma sobrepressão de curta duração de > 200 kPa, embora um barochamber foi usado em vez de um tubo de choque18. Deve notar-se que a pressão externa é dependente da onda de explosão, embora isto cria ondas de estresse complexo dentro do corpo, portanto, tornando a natureza do carregamento altamente depende das propriedades mecânicas do tecido ou da célula. Estudos de caracterização adicional da resposta celular aos eventos de explosão é necessária. Além disso, avaliando exposição de onda de choque a nível celular, como mostrado nesta técnica, respostas biológicas acionadas por lesão, tais como a perturbação de sinalização de percursos ou alterações epigenéticas, podem ser identificadas e exploradas ainda mais.
Em conclusão, este trabalho descreve o uso de um tubo de aço inoxidável de choque e um aparelho EVOC modificado para incorporar culturas celulares primárias. Ondas de choque em uma gama de pressões podem ser geradas e propagadas em células vivas para replicar os efeitos que ocorrem pela exposição a uma onda de choque. Este protocolo demonstra como avaliar a viabilidade celular, mas a longo prazo alterações em tipos de células individuais também podem ser estudadas. Vai em frente, pretendemos avaliar os efeitos diferenciais que complexas ondas de choque pode eliciar em diferentes tipos de células, com o objectivo de aprofundar a nossa compreensão das lesões primárias induzida pela explosão.