冲击波应用细胞培养
Summary
冲击波现在是众所周知的再生效果。因此， 在体外实验中面临着越来越大的兴趣。因此，我们开发了一个模型体外冲击波试验（IVSWT），使我们能够在体内条件，从而避免分散注意力的物理效应模拟。
Abstract
冲击波现在是众所周知的再生效果。基础研究的成果表明，冲击波也引起生物刺激靶细胞或组织没有任何后续的损害。因此， 在体外实验中面临着越来越大的兴趣。施加冲击波到细胞培养物中的各种方法进行了描述。一般来说，所有现有车型集中在如何最好地运用冲击波到细胞。
但是，这个问题仍然是：通过细胞培养后发生了什么浪？细胞培养基中的声阻抗与空气的区别在于高，即99％以上的冲击波被反射！因此，我们开发了一个模型，主要由树脂玻璃建造的集装箱，使波通过细胞培养后，在水中传播的。这就避免了空化效应，以及，否则将扰乱即将到来的那些波的反射。无线日这个模型，我们能够模拟体内条件，从而获得关于如何冲击波的物理刺激被转换为生物细胞信号（“机械传导”）越来越多的知识。
Introduction
冲击波是从能源， 如突然释放所产生的声压波。如打雷时，闪电。在医学上的冲击波已经使用了30多年的碎石治疗肾结石的解体。由于骨骼增厚偶然发现在碎石患者在20世纪80年代初，第一次进行了研究，以评估骨愈合1冲击波治疗（SWT）的效果。长骨骨不连愈合改善令人印象深刻的结果可以观察到2。随后，适应症扩大到软组织伤口3。基础研究的成果表明，冲击波也引起生物刺激靶组织没有任何后续的损害。的血管生长因子（VEGF 例如 ，的PlGF，FGF）发行其次是显著的血管生成。这导致适应症对缺血性病变进一步扩大。本集团与其他人表现的积极EFF抽搐SWT对缺血性心脏疾病的动物模型中以及在临床试验4-6。
然而，如何SWT的物理刺激被翻译成的生物信号（机械传导）的确切机制仍然知之甚少。从医学不断增加几个字段在SWT的利益，追求的机制越来越激烈。因此， 体外冲击波实验是越来越重要。除了 减少的动物实验和成本效益， 体外冲击波治疗（IVSWT）的最大优势可能是学习某一细胞类型的特定行为的可能性。在冲击波介导的组织再生最有可能被治疗组织的所有细胞都参与其中，甚至全身作用进行了讨论。然而，不同的细胞类型中起着特殊的作用，有其自身固有的功能。 IVSWT使我们能够检测到这种特殊功能的ND从而使我们更好地理解复杂的基本流程。
今天的关于细胞培养冲击波的影响的认识，包括增加增殖，改变细胞膜受体，增加和细胞分化的加速，生长因子和化学引诱剂释放以及增加细胞迁移7-9。
在体外模型施加冲击波到细胞培养物中的各种方法中最令人分心的物理效应进行了描述。这一事实导致了它是非常难以比较的结果，如细胞刺激身体条件这些模型之间完全不同的问题。一般来说，所有现有车型集中在如何最好地运用冲击波到细胞。
但是，这个问题仍然是：通过细胞培养后发生了什么浪？主要的问题在于，所述声的差细胞培养基和环境空气的阻抗是高的，即99％以上的冲击波被反射图1。
由于在两种介质的声阻抗的差异波不仅反映但相移为180°时产生强的拉力向细胞图2。
声阻抗被定义为材料的密度和它的产品声速Z =ρX C。对于水的声阻抗是ZWater = 1440000 Ns个/ m 3时，对空气，只有420纳秒/米3。这两个值的巨大差异导致了冲击波的反射和相移。相移变成正压脉冲成拉伸波。
即使这样的拉伸力是不会伤害到细胞内，它干扰了模仿在体外体内冲击波影响的想法。 体内这些拉力很难由于大身体结构发生。
此外，行波后面甚至可以打扰传入的。这可能会引起干扰。两种类型的干扰是已知的。建设性的干扰是指两个波被添加，从而导致了一倍振幅图3。如果波相遇截然相反的发生破坏性干扰。它会导致波的取消（ 图3）。因此，IVSWT需要一个模型，使冲击波通过细胞培养后进行传播。
IVSWT水浴
按照上面提到的顾虑考虑导致我们设计的水浴中，以避免所描述的问题的图4。基本上，它包括一个有机玻璃的内置容器用膜来连接各种冲击波施加器。对于这种膜和涂敷超声传输格之间的耦合升已被使用。水浴填充脱气的水，以避免气蚀，如果气体中的水固溶会发生的。加热器在底部有温度传感器连接到控制单元使得能够调节温度为模仿体内条件和避免细胞培养的过程中，以进行冷却。温度可维持在37℃以下，因为它是在培养箱中进行。为细胞样品持有人允许任何浸入一种文化烧瓶或试管的。由此，试样容器需要被完全装满培养基，因为气泡会阻止冲击波！甲楔形吸收体在沐浴的后壁解构，为了不被反射并运行回，以避免干扰波。
进一步的优点与其他IVSWT模型是不同的涂抹器和培养瓶之间的距离的可能性。谁使用这种模式显然是我们小组的研究结果和其他怎么每个细胞类型的反应非常明确不同的治疗参数。此外，限定了波的源和样品之间的距离是至关重要的，因为它使我们能够控制细胞是在相对于冲击波施加器的焦点的特定位置。
Protocol
Representative Results
Discussion
该模型用于体外冲击波治疗的意义是，波可以通过细胞培养而相比之下，现有的模型后传播。由此，能够避免干扰物质的影响，如拉力。该模型由他人直接涂布波到其细胞培养瓶更接近于体内条件比。
一个附加的优点是不同冲击波源和细胞之间的距离的可能性。这将是不可能的，如果直接处理的培养烧瓶中。然而， 体内存在的涂抹器与目标区域之间的某?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
作者感谢莱纳Schultheiss和沃尔夫冈沙登他们的灵感为这个模型。我们也感谢基督教Dorfmüller他所有的时间了巨大的努力，以支持我们的研究。
非常感谢罗伯特Göschl和汉斯Hohenegger仔细的技术实现我们的想法！
Materials
| Orthogold shock wave device | Tissue Regeneration Technologies, Woodstock, GA – manufactured by MTS-Europe GmbH, Konstanz, Germany | ||
| IVSWT Water Bath V2.0 | Johann Hohenegger – Technical Products | – | |
| EBM-2 Basal Medium 500 m +EGM-2 SingleQuot Suppl.&Growth Factors | Lonza | CC-3156 & CC-4176 | This medium was used for the shown experiments with HUVECs to fill the cell culture flask. For other cell types, use the recommended medium. |
| Pechiney Parafilm M PM996 | Pechiney Plastic Packaging | PH-LF-PM996-EA at labplanet.com | for sealing flasks |
| Falcon Serological pipets 25ml | Becton Dickinson Labware | 357525 | |
| CellMate II Serological Pipette | Matrix Technologies | – | |
| Skintact Ultrasonic Gel | Skintact | UL-01 250 ml | |
| T25 cell culture flasks | COSTAR | 3056 | |
| mikrozid disinfectant | Schülke | – | |
| 3,5l degassed water | |||
| paper towels | |||
References
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