Name: Projeto de um biorreator de pressão cíclica para o Ex Vivo Estudo de válvulas cardíacas Aórtica (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2011-08-23T13:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 12 s
Description: Aprenda a projetar um biorreator de pressão cíclica para estudo ex vivo de válvulas cardíacas aórticas. Este método permite analisar respostas biológicas a diferentes condições de pressão em tecido valvar.

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Os autores são gratos a Shad Schipke Chesser e Daniel para a sua assistência com o design e fabricação do sistema e Myles Valtresa de assistência com a preparação do manuscrito.

1. Colheita e Preparação dos tecidos <ol><li> Valva aórtica devem ser coletadas de suínos adultos pesando não mais de £ 120 imediatamente após a morte. </li><li> Lavar as válvulas duas vezes com solução salina tamponada estéril de fosfato (PBS) e transporte para o laboratório em gelo. </li><li> Todas as etapas subseqüentes devem ser realizados em condições estéreis. </li><li> Assegurar que os folhetos não mostram qualquer sinal de degeneração, rasgar ou calcificação. Remover folhetos a partir da raiz da aorta, cortando 1 / 3 da distância entre o anel. </li><li> Folhetos lugar em poços individuais de uma placa de seis poços e incubar durante a noite com média de 3 ml de Dulbecco Modificado Águia suplementado com 1% de solução anti-biotic/anti-mycotic e 10% de soro fetal bovino a 37 ° C e 5% de CO 2. </li><li> Como alternativa, células isoladas podem ser semeados em placas de seis cultura e bem utilizada no dispositivo de pressão. Isolamento de células endoteliais e válvula de células intersticiais podem ser realizados conforme descrito anteriormente 13, 14. </li></ol> 2. Estudos pressão <ol><li> Um sistema de pressão feito por encomenda foi projetado para estudar os efeitos de pressão cíclica mechanobiological em tecido de válvula aórtica 15. </li><li> Faça logon no computador e abra o programa LabVIEW (Figura 1). </li><li> Calibração: <ol><li> Antes da experimentação, o sistema deve estar devidamente calibrado. </li><li> Ligue o fornecimento de energia para a placa de circuito. Esta fornece energia para as válvulas solenóides que controlam o fluxo de ar para dentro e para fora da câmara. </li><li> Verifique se o ar comprimido é conectado ao sistema e abrir o suprimento de ar à velocidade total. </li><li> Ligar o amplificador de sinal. Certifique-se a leitura da tensão é de 0,00. Ajustar conforme necessário </li><li> A interface LabVIEW tem um interruptor marcado "TEST / RECORD". Verifique se a chave é definido como "TEST". Clique no botão "Air Supply" para abrir a válvula solenóide de entrada. </li><li> Usando o regulador de pressão de gás, pressurizar a câmara com ar comprimido a um PSI. A pressão na câmara pode ser lido através do indicador de pressão digital localizado na parte traseira de placa terminal da câmara. Uma vez que a pressão tem equilibrado, gravar a leitura da tensão do amplificador de sinal. Repita o procedimento para PSI 2, 3, 4 e 5. </li><li> Construir uma curva de calibração de pressão versus tensão. A pressão deve ser convertido de PSI para mmHg. A equação do gráfico pode ser colocado no código do programa LabVIEW </li></ol></li><li> Remova a placa frontal de alumínio da câmara de pressão e pulverizar a câmara com etanol 70%. Deixe por um mínimo de 10 minutos para permitir que vapores de etanol residual a se dissipar. </li><li> Coloque a placa de seis poços contendo as amostras de folheto para a câmara e substituir a placa dianteira. Garantir a vedação é hermética, apertando as porcas localizados nas quatro hastes rosqueadas (localizado em cada canto da placa de final) com a mão. Coloque a câmara de pressão nos 37 ° C incubadora. Um diagrama esquemático da câmara de pressão é mostrado na figura 2. </li><li> A interface irá solicitar ao usuário para fornecer a quantidade de tempo que o sistema de ciclos entre entrada de ar comprimido e de saída. Estes devem ser definidos para 0.6s e 0.4s para imitar as condições diastólica e sistólica, respectivamente, a uma freqüência de 1Hz. O usuário também deve inserir um caminho de arquivo de dados. </li><li> No LabVIEW, clique em Executar e mudar o "TEST / RECORD" alternar para "RECORD". </li><li> Certifique-se que a pressão está no nível desejado usando o gráfico na interface do LabVIEW. Pressão pode ser ajustado com o regulador de pressão de gás. </li><li> Executar o programa de período de tempo desejado. </li><li> Uma vez que a experiência é completa, clique no botão parar em LabVIEW, desligue a alimentação de ar e abrir a válvula de escape na câmara de pressão. </li><li> Remova a placa frontal da câmara e recuperar amostras de seis bem placa contendo. Amostras podem agora ser analisados ​​para a expressão do gene, a expressão da proteína, histologia, propriedades mecânicas, etc </li></ol> 3. Resultados representativos: O sistema de pressão é capaz de simular as pressões máxima transvalvar observado sob normotensos, estágios I e II condições hipertensos. No entanto, a pressão não foi capaz de imitar o gradiente de pressão sistólica, que é essencialmente zero in vivo. Freqüência é mantida em 1Hz, com um tempo de entrada de ar 0.6s e um tempo de escape de 0.4s. Pressão representante formas de onda de condições normais de pressão e elevada obtidos a partir do sistema pode ser visto na figura 3. <img src="/files/ftp_upload/3316/3316fig1.jpg" alt="Figura 1"> Figura 1: Captura de tela da interface do LabVIEW. <img src="/files/ftp_upload/3316/3316fig2.jpg" alt="Figura 2"> Figura 2: Desenho esquemático da câmara de pressão de vista Isometric A. da câmara de pressão; B. Vista lateral da câmara de pressão;C. Vista superior da câmara de pressão. <img src="/files/ftp_upload/3316/3316fig3.jpg" alt="Figura 3"> Figura 3: Gráfico de simulação de pressão dentro da câmara de pressão (A) normotensos, (B) Fase I hipertensos, e (C) Estágio II condições hipertensos.

<ol><li>Freeman, R. V., Otto, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Spectrum+of+calcific+aortic+valve+disease%3A+pathogenesis%2C+disease+progression%2C+and+treatment+strategies%5BTitle%5D)+AND+%22Circulation%22%5BJournal%5D)">Spectrum of calcific aortic valve disease: pathogenesis, disease progression, and treatment strategies.</a> Circulation. 111, 3316-3326 (2005).</li>
<li>Robicsek, F., Thubrikar, M. J., Fokin, A. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cause+of+degenerative+disease+of+the+trileaflet+aortic+valve%3A+review+of+subject+and+presentation+of+a+new+theory%5BTitle%5D)+AND+%22Ann+Thorac+Surg%22%5BJournal%5D)">Cause of degenerative disease of the trileaflet aortic valve: review of subject and presentation of a new theory.</a> Ann Thorac Surg. 73, 1346-1354 (2002).</li>
<li>Thubrikar, M. J., Aouad, J., Nolan, S. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Patterns+of+calcific+deposits+in+operatively+excised+stenotic+or+purely+regurgitant+aortic+valves+and+their+relation+to+mechanical+stress%5BTitle%5D)+AND+%22Am+J+Cardiol%22%5BJournal%5D)">Patterns of calcific deposits in operatively excised stenotic or purely regurgitant aortic valves and their relation to mechanical stress.</a> Am J Cardiol. 58, 304-308 (1986).</li>
<li>Agno, F. S., Chinali, M., Bella, J. N., Liu, J. E., Arnett, D. K., Kitzman, D. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Aortic+valve+sclerosis+is+associated+with+preclinical+cardiovascular+disease+in+hypertensive+adults%3A+the+Hypertension+Genetic+Epidemiology+Network+study%5BTitle%5D)+AND+%22J+Hypertens%22%5BJournal%5D)">Aortic valve sclerosis is associated with preclinical cardiovascular disease in hypertensive adults: the Hypertension Genetic Epidemiology Network study.</a> J Hypertens. 23, 867-8673 (2005).</li>
<li>Cawley, P. J., Otto, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Prevention+of+calcific+aortic+valve+stenosis+-+fact+or+fiction%5BTitle%5D)+AND+%22Annals+of+Medicine%22%5BJournal%5D)">Prevention of calcific aortic valve stenosis - fact or fiction.</a> Annals of Medicine. 41, 100-108 (2009).</li>
<li>Durst, C. A., Grande-Allen, J. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Design+and+physical+characterization+of+a+synchronous+multivalve+aortic+valve+culture+system%5BTitle%5D)+AND+%22Ann+Biomed+Eng%22%5BJournal%5D)">Design and physical characterization of a synchronous multivalve aortic valve culture system.</a> Ann Biomed Eng. 38, 319-3125 (2010).</li>
<li>Engelmayr, G. C., Soletti, L., Vigmostad, S. C., Budilarto, S. G., Federspiel, W. J., Chandran, K. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+novel+flex-stretch-flow+bioreactor+for+the+study+of+engineered+heart+valve+tissue+mechanobiology%5BTitle%5D)+AND+%22Ann+Biomed+Eng%22%5BJournal%5D)">A novel flex-stretch-flow bioreactor for the study of engineered heart valve tissue mechanobiology.</a> Ann Biomed Eng. 36, 700-712 (2008).</li>
<li>Sucosky, P., Padala, M., Elhammali, A., Balachandran, K., Jo, H., Yoganathan, A. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Design+of+an+ex+vivo+culture+system+to+investigate+the+effects+of+shear+stress+on+cardiovascular+tissue%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomech+Eng%22%5BJournal%5D)">Design of an ex vivo culture system to investigate the effects of shear stress on cardiovascular tissue.</a> J Biomech Eng. 130, 035001-03 (2008).</li>
<li>Syedain, Z. H., Tranquillo, R. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Controlled+cyclic+stretch+bioreactor+for+tissue-engineered+heart+valves%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">Controlled cyclic stretch bioreactor for tissue-engineered heart valves.</a> Biomaterials. 30, 4078-4084 (2009).</li>
<li>Lagana, K., Moretti, M., Dubini, G., Raimondi, M. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+new+bioreactor+for+the+controlled+application+of+complex+mechanical+stimuli+for+cartilage+tissue+engineering%5BTitle%5D)+AND+%22Proc+Inst+Mech+Eng+H%22%5BJournal%5D)">A new bioreactor for the controlled application of complex mechanical stimuli for cartilage tissue engineering.</a> Proc Inst Mech Eng H. 222, 705-715 (2008).</li>
<li>Wartella, K. A., Wayne, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bioreactor+for+biaxial+mechanical+stimulation+to+tissue+engineered+constructs%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomech+Eng%22%5BJournal%5D)">Bioreactor for biaxial mechanical stimulation to tissue engineered constructs.</a> J Biomech Eng. 131, 044501-044501 (2009).</li>
<li>Wallis, M. C., Yeger, H., Cartwright, L., Shou, Z., Radisic, M., Haig, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Feasibility+study+of+a+novel+urinary+bladder+bioreactor%5BTitle%5D)+AND+%22Tissue+Eng+Part+A%22%5BJournal%5D)">Feasibility study of a novel urinary bladder bioreactor.</a> Tissue Eng Part A. 14, 339-348 (2008).</li>
<li>Butcher, J. T., Nerem, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Valvular+endothelial+cells+regulate+the+phenotype+of+interstitial+cells+in+co-culture%3A+effects+of+steady+shear+stress%5BTitle%5D)+AND+%22Tissue+Eng%22%5BJournal%5D)">Valvular endothelial cells regulate the phenotype of interstitial cells in co-culture: effects of steady shear stress.</a> Tissue Eng. 12, 905-915 (2006).</li>
<li>Metzler, S. A., Pregonero, C. A., Butcher, J. T., Burgess, S. C., Warnock, J. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cyclic+Strain+Regulates+Pro-Inflammatory+Protein+Expression+in+Porcine+Aortic+Valve+Endothelial+Cells%5BTitle%5D)+AND+%22J+Heart+Valve+Dis%22%5BJournal%5D)">Cyclic Strain Regulates Pro-Inflammatory Protein Expression in Porcine Aortic Valve Endothelial Cells.</a> J Heart Valve Dis. 17, 571-578 (2008).</li>
<li>Schipke, K. J. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aSchipke%2C+KJ+%22Design+of+a+cyclic+pressure+bioreactor+for+the+ex+vivo+study+of+aortic+heart+valve+mechanobiology%22">Design of a cyclic pressure bioreactor for the ex vivo study of aortic heart valve mechanobiology</a>. , Mississippi State University. Mississippi State. (2008).</li>
<li>Smith, K. E., Metzler, S. A., Warnock, J. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cyclic+strain+inhibits+acute+pro-inflammatory+gene+expression+in+aortic+valve+interstitial+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Biomechanics+and+Modeling+in+Mechanobiology%22%5BJournal%5D)">Cyclic strain inhibits acute pro-inflammatory gene expression in aortic valve interstitial cells.</a> Biomechanics and Modeling in Mechanobiology. , (2009).</li>
<li>Warnock, J. N., Burgess, S. C., Shack, A., Yoganathan, A. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Differential+immediate-early+gene+responses+to+elevated+pressure+in+porcine+aortic+valve+interstitial+cells%5BTitle%5D)+AND+%22J+Heart+Valve+Dis%22%5BJournal%5D)">Differential immediate-early gene responses to elevated pressure in porcine aortic valve interstitial cells.</a> J Heart Valve Dis. 15, 34-41 (2006).</li>
<li>Brathwaite, D., Weissman, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+new+onset+of+atrial+arrhythmias+following+major+noncardiothoracic+surgery+is+associated+with+increased+mortality%5BTitle%5D)+AND+%22Chest%22%5BJournal%5D)">The new onset of atrial arrhythmias following major noncardiothoracic surgery is associated with increased mortality.</a> Chest. 114, 462-468 (1998).</li>
<li>Walsh, S. R., Oates, J. E., Anderson, J. A., Blair, S. D., Makin, C. A., Walsh, C. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Postoperative+arrhythmias+in+colorectal+surgical+patients%3A+incidence+and+clinical+correlates%5BTitle%5D)+AND+%22Colorectal+Dis%22%5BJournal%5D)">Postoperative arrhythmias in colorectal surgical patients: incidence and clinical correlates.</a> Colorectal Dis. 8, 212-216 (2006).</li>
<li>Walsh, S. R., Tang, T., Gaunt, M. E., Schneider, H. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((New+arrhythmias+after+non-cardiothoracic+surgery%5BTitle%5D)+AND+%22BMJ%22%5BJournal%5D)">New arrhythmias after non-cardiothoracic surgery.</a> BMJ. 7, 333-333 (2006).</li>
<li>Walsh, S. R., Tang, T., Wijewardena, C., Yarham, S. I., Boyle, J. R., Gaunt, M. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Postoperative+arrhythmias+in+general+surgical+patients%5BTitle%5D)+AND+%22Ann+R+Coll+Surg+Engl%22%5BJournal%5D)">Postoperative arrhythmias in general surgical patients.</a> Ann R Coll Surg Engl. 89, 91-95 (2007).</li>
</ol>

Não há conflitos de interesse declarados.

O sistema de pressão com sucesso expostos folhetos da válvula aórtica a pressões cíclicas que eram representativas de pressão transvalvar diastólica. No entanto, não foi capaz de imitar a pressão sistólica transvalvar, como a única pressão caiu para 40 mmHg. Pressão transvalvar é a diferença entre a pressão na aorta ascendente e do ventrículo esquerdo. Durante a diástole, quando a válvula é fechada, a diferença de pressão é 80mmHg em condições normotensos e 90 mmHg e 100 mmHg na fase I e hipertensão estágio II, respecti...

<table border="1"><tbody><tr><th> Nome do reagente </th><th> Companhia </th><th> Número de catálogo </th><th> Comentários (opcional) </th></tr><tr><td> DMEM </td><td> Sigma </td><td> D5671 </td><td></td></tr><tr><td> PBS Dulbecco </td><td> Sigma </td><td> D5652 </td><td></td></tr><tr><td> Solução Anti-mycotic/antibiotic </td><td> Sigma </td><td> A5955 </td><td></td></tr><tr><td> Soro fetal bovino </td><td> ThermoScientific </td><td> SH30070 </td><td></td></tr><tr><td> Viton solenóide válvulas de diafragma </td><td> McMaster Carr </td><td> 4868K11 </td><td></td></tr><tr><td> Transdutor de pressão </td><td> Omega Engineering, Inc. </td><td> PX302-200GV </td><td></td></tr><tr><td> Condicionador de célula de carga </td><td> Encore Electronics, Inc. </td><td> 4025-101 </td><td></td></tr><tr><td> Módulo de Aquisição de Dados (DAQ) </td><td> Computing medição </td><td> PMD1608 </td><td></td></tr></tbody></table>

projeto de um biorreator de pressão cíclica para o ex vivo estudo de válvulas cardíacas aórtica

Design of a Cyclic Pressure Bioreactor for the Ex Vivo Study of Aortic Heart Valves

A valva aórtica, localizada entre o ventrículo esquerdo ea aorta, permite um fluxo unidirecional do sangue, impedindo o refluxo para o ventrículo. Folhetos da válvula aórtica são compostas de células intersticiais suspenso dentro de uma matriz extracelular (ECM) e são revestidas com uma monocamada de células endoteliais. A válvula resiste a um ambiente adverso e dinâmico e está constantemente exposto ao cisalhamento, flexão, tensão e compressão. A pesquisa mostrou lesões calcificadas em válvulas doentes ocorrer em áreas de alta resistência mecânica, como resultado do rompimento ou dano endotelial matriz intersticial 1-3. Por isso, não é surpreendente que estudos epidemiológicos têm demonstrado a pressão arterial elevada ser um factor de risco mais importante no aparecimento da doença da válvula aórtica 4. A única opção de tratamento atualmente disponíveis para a doença da válvula é a substituição cirúrgica da valva doente com uma válvula de prótese biológica ou mecânica 5. Melhor compreensão da biologia da válvula em resposta ao stress físico ajudaria a elucidar os mecanismos de patogênese da válvula. Por sua vez, isso poderia ajudar no desenvolvimento de terapias não invasivas, como a intervenção farmacêutica ou de prevenção. Biorreatores várias tenham sido previamente desenvolvidos para estudar a mechanobiology de válvulas cardíacas nativas ou engenharia 6-9. Biorreatores pulsátil também têm sido desenvolvidos para estudar uma variedade de tecidos, incluindo cartilagens 10, 11 e osso da bexiga 12. O objetivo deste trabalho foi desenvolver um sistema de pressão cíclica que poderia ser usado para elucidar a resposta biológica de folhetos da válvula aórtica a cargas de maior pressão. O sistema consistia de uma câmara de acrílico para colocar as amostras e produzir pressão cíclica, válvulas de diafragma viton solenóide para controlar o tempo do ciclo de pressão, e um computador para controle de dispositivos elétricos. A pressão foi monitorada através de um transdutor de pressão, eo sinal foi condicionado usando um condicionador de célula de carga. Um programa LabVIEW regulamentou a pressão utilizando um dispositivo analógico para bombear o ar comprimido para o sistema a uma taxa apropriada. O sistema imitou a dinâmica dos níveis de pressão transvalvar associado com a válvula aórtica, uma onda dente de serra produziu um aumento gradual na pressão, típico do gradiente de pressão transvalvar que está presente através da válvula durante a diástole, seguido por uma acentuada queda de pressão mostrando abertura da válvula em sístole. O programa permitiu que os usuários LabVIEW para controlar a magnitude ea freqüência de pressão cíclica. O sistema foi capaz de submeter amostras de tecido para condições de pressão fisiológicos e patológicos. Este dispositivo pode ser usado para aumentar a nossa compreensão de como válvulas cardíacas responder às mudanças no ambiente local mecânica.

Um biorreator pressão cíclica capaz de submeter o tecido de válvula cardíaca em condições de pressão fisiológicos e patológicos tem sido projetado. Um programa LabVIEW permite aos usuários controlar a pressão magnitude amplitude e frequência. Este dispositivo pode ser usado para estudar a mechanobiology do tecido cardíaco válvula ou células isoladas.

Projeto de um biorreator de pressão cíclica para o Ex Vivo Estudo de válvulas cardíacas Aórtica

A válvula aórtica, localizada entre o ventrículo esquerdo e a aorta, permite o fluxo sanguíneo unidirecional, prevenindo o refluxo para o ventrículo. Aórtica...

O objetivo geral deste procedimento é determinar a resposta biológica do tecido da valva cardíaca aórtica, ou de células, à pressão cíclica. Isso é realizado primeiramente isolando o tecido valvar de corações com sinais precários e incubando-os em meio de cultura tecidual durante a noite. O segundo passo do procedimento é garantir que o sistema de pressão esteja calibrado. Em seguida.O tecido ou as células valvares são colocados no sistema de pressão. A câmara é colocada em um incubador a 37 graus Celsius e o regime de pressão cíclica é iniciado pelo período desejado, com a magnitude e frequência especificadas. Por fim, o tecido é removido do sistema para análise biológica.No fim das contas, podem-se obter resultados que demonstram como a pressão elevada afeta a expressão gênica e proteica por meio de PCR em tempo real, Western blot ou microscopia. A principal vantagem dessa técnica é que somos capazes de separar os efeitos da pressão mecânica de outras forças mecânicas e estímulos bioquímicos. Essa é uma vantagem em comparação com outras técnicas, como modelos animais, embora esta última possa ser usada para nos ajudar a compreender a maneira pela qual forças mecânicas impactam a biologia e a patogênese de válvulas cardíacas.Também pode ser utilizado para desenvolver construtos com tecidos engenheirados. Demonstrando este procedimento para nós agora é toy fate, um estudante de pós-graduação no meu laboratório, para preparar o tecido sob pressão.Os estudos coletam válvulas aórticas de porcas adultas com peso não superior a 120 libras imediatamente após a morte. Lave as válvulas duas vezes com PBS estéril, coloque-as sobre gelo e transporte ao laboratório. Todas as etapas subsequentes devem ser realizadas em condições estéreis.Certifique-se de que as cúspides não apresentem qualquer sinal de degeneração, rasgo ou calcificação. Remova as cúspides da raiz aórtica cortando um terço da distância a partir do anel. Coloque as cúspides em poços individuais de uma placa de seis poços e incube com três mililitros de DMEM suplementado com solução antibiótica e antimicótica a 1% e soro bovino fetal a 10% durante a noite a 37 graus Celsius e 5% de dióxido de carbono.Este sistema de pressão é personalizado e foi projetado para estudar os efeitos mecanobiológicos da pressão cíclica sobre o tecido da válvula aórtica. Para utilizar o sistema, conecte-se ao computador e abra o programa LabVIEW. Verifique se o ar comprimido está conectado ao sistema e abra o suprimento de ar até a velocidade máxima.Ligue o amplificador de sinal. Certifique-se de que a leitura de tensão seja 0,00. Ajuste conforme necessário.A interface de visualização do laboratório possui um interruptor marcado como teste, com o interruptor configurado para teste. Clique no botão marcado como suprimento de ar para abrir a válvula solenoide de entrada. Usando o regulador de pressão de gás, pressurize a câmara com ar comprimido a uma PSI. Leia a pressão na câmara utilizando o manômetro digital localizado na placa traseira da câmara.Uma vez que a pressão tenha atingido o equilíbrio, registre a leitura de tensão do amplificador de sinal. Repita para 2, 3, 4 e cinco PSI. Em seguida, construa uma curva de calibração de pressão versus tensão.Converta a pressão de PSI para milímetros de mercúrio. Insira a equação do gráfico no código do programa LabVIEW. Remova a placa frontal de alumínio da câmara de pressão e pulverize a câmara com etanol a 70%.Coloque a placa de seis poços contendo as amostras de folíolos na câmara e substitua a placa frontal. Certifique-se de que o selo esteja hermético apertando as porcas localizadas nos quatro hastes roscadas com a mão. Coloque a câmara de pressão na incubadora a 37 graus Celsius.Insira a quantidade de tempo em que o sistema alterna entre a entrada e a saída de ar comprimido. Esses valores devem ser definidos em 0,6 segundos e 0,4 segundos para simular as condições diastólica e sistólica, respectivamente, com uma frequência de um hertz. Em seguida, insira um caminho de arquivo de dados no LabVIEW.Clique em executar e alterne o botão de gravação do teste para gravar. Verifique se a pressão está no nível desejado utilizando o gráfico na interface do LabVIEW. Se necessário, ajuste a pressão utilizando o regulador de pressão do gás.Após a conclusão do experimento, clique em parar na visualização do laboratório, desligue a alimentação de ar e abra a válvula de escape na câmara de pressão. Por fim, retire o sistema de pressão do incubador. Em seguida, remova a placa frontal da câmara e retire a placa de seis poços.As amostras podem agora ser analisadas quanto à expressão gênica, expressão proteica, histologia e propriedades mecânicas que representam formas de onda de pressão normais e elevadas. As condições obtidas a partir do sistema são mostradas aqui em condições in vivo. Existe uma diferença de pressão entre o ventrículo esquerdo e a aorta ascendente durante a diástole, o que permite que a válvula aórtica permaneça fechada em condições fisiológicas normais.Essa pressão transvalvular é de 80 milímetros de mercúrio. No entanto, na hipertensão estágio um e estágio dois, a pressão transvalvular pode aumentar para 90 e 100 milímetros de mercúrio, respectivamente. O sistema de pressão é capaz de simular as pressões transvalvulares máximas observadas nas condições normais, de hipertensão estágio um e estágio dois.Formas de onda de pressão representativas de condições normais e de pressão elevada obtidas a partir do sistema são mostradas aqui. Assim, seguindo este procedimento, somos capazes de realizar outros métodos, como PCR, Western blotting e microscopia nas cúspides. Isso nos ajuda a compreender alterações na expressão gênica e na síntese proteica, além de contribuir para o entendimento da mecanotransdução nas válvulas cardíacas.Essa técnica tem sido muito útil para nos ajudar a compreender a biologia mecânica e os mecanismos de doenças, e tem sido capaz, ou poderá nos ajudar no futuro, a entender as alterações que ocorrem em outros tecidos que possam sofrer mudanças na pressão in vivo.

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Research

JoVE Journal

Bioengineering

Bioengenharia

Nosso grupo desenvolveu um sistema de cultura biorreator que imita as tensões pulsátil fisiológica do sistema cardiovascular para regenerar implantáveis ​​de pequeno diâmetro enxertos vasculares.

Engenharia Biológica Baseado em enxertos vasculares Usando um biorreator pulsátil

Tem havido um interesse renovado no desenvolvimento de válvulas de polímeros. Aqui, os objetivos são demonstrar a viabilidade de modificação de um duplicador de pulso comercial para acomodar geometrias tri-folheto e definir um protocolo para apresentar polímero dados hidrodinâmicos de válvulas em relação aos dados de válvulas nativas e protéticas, recolhidos em condições quase idênticas.

Protocolo Relativo Avaliação hidrodinâmica de Tri-folheto polímero Válvulas

Nós projetamos um novo biorreator carga mecânica que pode aplicar uniaxial ou biaxial de tensão mecânica para um biocomposite cartilagem antes do transplante em um defeito da cartilagem articular.

Projeto de um biorreator Carregando Mecânica Biaxial para Engenharia de Tecidos

Descrevemos um in-house projetado em vitro fluxo modelo de câmara, que permite a investigação de adesão bacteriana ao enxerto de tecidos.

Um modelo In Vitro de um sistema de perfusão paralelo-placa para estudar a aderência bacteriana para enxertar tecidos

O objetivo deste protocolo é executar uma co-cultura dinâmica de macrófagos humanos e miofibroblasts em andaimes eletroscarados tubulares para investigar a regeneração de tecidos conduzidos por materiais, usando um bioreator que permite o desacoplamento do estresse da tesoura e do estiramento cíclico.

Um Bioreator multi-cue para avaliar a capacidade inflamatória e regenerativa de biomateriais sob fluxo e estiramento

Regurgitação aórtica é uma doença cardíaca da válvula aórtica. Este manuscrito demonstra como a ressonância magnética de fluxo quadridimensional pode avaliar a regurgitação aórtica usando válvulas cardíacas in vitro imitando regurgitação aórtica.

In vitro Avaliação da Regurgitação Aórtica usando ressonância magnética de fluxo quadridimensional

Tecidos cardíacos tridimensionais bioprojetados usando cardiomiócitos derivados de células-tronco têm emergido como modelos promissores para estudar o miocárdio humano saudável e doente in vitro , enquanto recapitulam aspectos-chave do nicho cardíaco nativo. Este manuscrito descreve um protocolo para fabricação e análise de tecidos cardíacos projetados de alto conteúdo gerados a partir de cardiomiócitos derivados de células-tronco pluripotentes induzidos por humanos.

Projetando um Biorreator para Melhorar a Aquisição de Dados e Modelar o Rendimento de Tecidos Cardíacos Projetados

Este protocolo apresenta a instalação e operação de um biorreator impresso em 3D recentemente desenvolvido para a cultura ex vivo de vasos sanguíneos em perfusão. O sistema foi projetado para ser facilmente adotado por outros usuários, prático, acessível e adaptável a diferentes aplicações experimentais, como biologia básica e estudos farmacológicos.

Ex Vivo Cultura de Perfusão de Grandes Vasos Sanguíneos em Biorreator Impresso em 3D

Apresentamos um método de montagem de uma valva aórtica porcina em um duplicador de pulso para testar suas propriedades hidrodinâmicas. Este método pode ser usado para determinar a mudança na hidrodinâmica após a aplicação de um procedimento experimental ou novo dispositivo médico antes do uso em um modelo animal de grande porte.

Um Modelo Ex Vivo Porcino para Testes Hidrodinâmicos de Procedimentos Experimentais de Valva Aórtica e Novos Dispositivos Médicos

Teste de microtração ambientalmente controlado mecanicamente adaptativas nanocompósitos poliméricos para<em&gt; Ex vivo</em&gt; Caracterização

Aprenda a projetar um biorreator de pressão cíclica para estudo ex vivo de válvulas cardíacas aórticas. Este método permite analisar respostas biológicas a diferentes condições de pressão em tecido valvar.

Projeto de um biorreator de pressão cíclica para o Ex Vivo Estudo de válvulas cardíacas Aórtica

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