संस्कृति सेल शॉक वेव आवेदन
Summary
सदमे तरंगों आजकल अच्छी तरह से उनके पुनर्योजी प्रभाव के लिए जाना जाता है. इसलिए इन विट्रो प्रयोगों में बढ़ती रुचि के हैं. इसलिए हम जिससे ध्यान भंग शारीरिक प्रभाव से बचने vivo परिस्थितियों में नकल करने के लिए सक्षम बनाता है कि इन विट्रो सदमे की लहर परीक्षण (IVSWT) के लिए एक मॉडल विकसित किया है.
Abstract
सदमे तरंगों आजकल अच्छी तरह से उनके पुनर्योजी प्रभाव के लिए जाना जाता है. बुनियादी अनुसंधान के निष्कर्षों सदमे तरंगों बाद किसी भी क्षति के बिना कोशिकाओं या ऊतकों को लक्षित करने के लिए एक जैविक उत्तेजना का कारण है कि पता चला है. इसलिए, इन विट्रो प्रयोगों में बढ़ती रुचि के हैं. सेल संस्कृतियों पर सदमे तरंगों को लागू करने के विभिन्न तरीकों में वर्णित किया गया है. सामान्य तौर पर, सभी मौजूदा मॉडलों सर्वश्रेष्ठ कोशिकाओं पर सदमे तरंगों को लागू करने पर ध्यान केंद्रित.
हालांकि, इस सवाल है: क्या सेल संस्कृति गुजर जाने के बाद लहरों का क्या होगा? सेल संस्कृति के माध्यम से ध्वनिक प्रतिबाधा और परिवेशी वायु में अंतर यह है कि सदमे तरंगों का 99% से अधिक परिलक्षित हो कि, उच्च! इसलिए हम मुख्य रूप से लहरों सेल संस्कृति गुजर जाने के बाद पानी में प्रचार करने की अनुमति देता है कि एक Plexiglas बनाया कंटेनर के होते हैं कि एक मॉडल विकसित किया है. इस cavitation प्रभाव के साथ ही अन्यथा आगामी लोगों को परेशान होगा कि तरंगों के परावर्तन से बचा जाता है. वाईइस मॉडल वें हम में विवो परिस्थितियों की नकल और इस तरह सदमे तरंगों की शारीरिक उत्तेजना एक जैविक सेल संकेत ("mechanotransduction") में अनुवाद हो जाता है कि कैसे के बारे में अधिक से अधिक ज्ञान प्राप्त करने में सक्षम हैं.
Introduction
सदमे तरंगों ऊर्जा, जैसे की अचानक रिलीज से उत्पन्न होने वाली ध्वनि दबाव लहरें हैं. थंडर के रूप में जब बिजली. दवा में सदमे तरंगों गुर्दे की पथरी के विघटन के लिए Lithotripsy में 30 से अधिक वर्षों के लिए इस्तेमाल किया गया है. 1980 के दशक में Lithotripsy रोगियों में श्रोणि अस्थि उमड़ना की प्रासंगिक लग बाद से, पहले के अध्ययनों 1 चिकित्सा हड्डी पर सदमे की लहर उपचार (SWT) के प्रभाव का मूल्यांकन करने के लिए आयोजित की गई. लंबी हड्डी nonunions के बेहतर उपचार के प्रभावशाली परिणाम 2 देखा जा सकता है. इसके बाद संकेत नरम ऊतक घाव 3 के लिए विस्तार किया गया. बुनियादी अनुसंधान के निष्कर्षों सदमे तरंगों बाद किसी भी क्षति के बिना लक्ष्य के ऊतकों को एक जैविक उत्तेजना का कारण है कि पता चला है. वाहिकाजनक वृद्धि कारकों (जैसे VEGF, PlGF, FGF) की रिहाई महत्वपूर्ण angiogenesis द्वारा पीछा किया जाता है. इस इस्कीमिक विकृतियों की ओर संकेत का एक और विस्तार करने के लिए नेतृत्व किया. हमारे समूह और अन्य लोगों के सकारात्मक EFF दिखायाect के पशु मॉडल में इस्कीमिक हृदय रोग पर SWT के रूप में अच्छी तरह से नैदानिक परीक्षणों 4-6 में.
हालांकि, SWT की शारीरिक उत्तेजना एक जैविक संकेत (mechanotransduction) में अनुवाद किया है कैसे की सटीक व्यवस्था काफी हद तक अनजान बनी हुई है. लगातार दवा बढ़ जाती है के कई क्षेत्रों से SWT में ब्याज के रूप में, तंत्र के लिए खोज और अधिक और अधिक तीव्र हो रही है. इसलिए, इन विट्रो सदमे की लहर प्रयोगों महत्व प्राप्त कर रहे हैं. पशु प्रयोगों और लागत प्रभावशीलता की कमी के अलावा, इन विट्रो सदमे की लहर उपचार (IVSWT) का सबसे बड़ा लाभ यह है कि एक निश्चित सेल प्रकार के विशिष्ट व्यवहार का अध्ययन करने की संभावना हो सकती है. सदमे की लहर मध्यस्थता ऊतक उत्थान में सबसे अधिक संभावना इलाज ऊतक के सभी कक्षों को शामिल कर रहे हैं, यहां तक कि प्रणालीगत प्रभाव पर चर्चा कर रहे हैं. फिर भी, प्रत्येक कोशिका प्रकार एक विशिष्ट भूमिका निभाता है और अपने स्वयं के आंतरिक कार्य किया है. IVSWT इस विशेष समारोह में एक का पता लगाने के लिए सक्षम बनाता हैND जिससे हमें जटिल अंतर्निहित प्रक्रियाओं की बेहतर समझ देता है.
सेल संस्कृतियों पर सदमे की लहर के प्रभाव के बारे में आज की ज्ञान प्रसार की वृद्धि हुई है, कोशिका झिल्ली रिसेप्टर्स के परिवर्तन, वृद्धि और सेल भेदभाव के त्वरण, वृद्धि कारक है और chemo-attractants की रिहाई के रूप में अच्छी तरह से बढ़ सेल प्रवास 7-9 शामिल हैं.
इन विट्रो मॉडल सेल संस्कृतियों पर सदमे तरंगों को लागू करने के विभिन्न तरीकों में से अधिकांश में ध्यान भंग शारीरिक प्रभाव का वर्णन किया गया है. इस तथ्य सेल उत्तेजना का भौतिक स्थितियों इन मॉडलों के बीच काफी अलग हैं, क्योंकि यह परिणामों की तुलना करने के लिए अत्यधिक कठिन है कि समस्या की ओर जाता है. सामान्य तौर पर, सभी मौजूदा मॉडलों सर्वश्रेष्ठ कोशिकाओं पर सदमे तरंगों को लागू करने पर ध्यान केंद्रित.
हालांकि, इस सवाल है: क्या सेल संस्कृति गुजर जाने के बाद लहरों का क्या होगा? मुख्य समस्या यह है कि ध्वनिक का अंतरसेल संस्कृति माध्यम और परिवेशी वायु के प्रतिबाधा सदमे तरंगों का 99% से अधिक चित्रा 1 परिलक्षित हो कि, कि उच्च है.
कारण दो मीडिया का ध्वनिक प्रतिबाधा में अंतर करने के लिए लहरों परिलक्षित होते हैं न केवल लेकिन कोशिकाओं 2 चित्रा को 180 डिग्री के एक चरण पारी मजबूत तन्य बलों में जिसके परिणामस्वरूप होता है.
ध्वनिक प्रतिबाधा एक सामग्री के घनत्व का उत्पाद है और इसकी ध्वनि वेग जेड = ρ एक्स सी के रूप में परिभाषित किया गया है. पानी के लिए ध्वनिक प्रतिबाधा हवा के लिए यह केवल 420 एनएस / 3 मीटर है, ZWater = 1440000 एनएस / 3 मीटर है. इन दो मूल्यों के बड़े अंतर सदमे तरंगों के परावर्तन और चरण में बदलाव का परिणाम है. चरण बदलाव एक तन्य लहर में एक सकारात्मक दबाव पल्स बदल जाता है.
इस तन्य शक्ति कोशिकाओं के लिए हानिकारक नहीं है, भले ही यह इन विट्रो में vivo सदमे की लहर प्रभाव में नकल उतार के विचार के साथ हस्तक्षेप. में vivo इनतन्य बलों शायद ही वजह से बड़े शरीर संरचनाओं के लिए होते हैं.
इसके अलावा, लहरों चल वापस भी आने वाले लोगों को परेशान कर सकते हैं. इस हस्तक्षेप के कारण हो सकता है. हस्तक्षेप के दो प्रकार के माने जाते हैं. रचनात्मक हस्तक्षेप दोनों लहरों जिससे दोगुनी आयाम चित्रा 3 में जिसके परिणामस्वरूप जोड़ रहे हैं कि इसका मतलब है. लहरों diametrically विरोध मिलने अगर विनाशकारी हस्तक्षेप होता है. यह लहरों के समाप्त (चित्रा 3) का कारण बनता है. इसलिए, IVSWT सेल संस्कृति गुजर जाने के बाद प्रचार के लिए सदमे तरंगों सक्षम बनाता है एक मॉडल की जरूरत है.
IVSWT पानी स्नान
जैसा कि ऊपर उल्लेख चिंताओं निम्नलिखित बातें बताई गई समस्याओं असल में, यह सदमे की लहर applicator के हर तरह कनेक्ट करने के लिए एक झिल्ली के साथ कंटेनर निर्मित एक Plexiglas के होते हैं. 4 चित्रा से बचने के लिए एक पानी के स्नान डिजाइन करने के लिए हमें सीसा. इस झिल्ली और applicator अल्ट्रासाउंड प्रसारण जीई के बीच युग्मन के लिएएल का इस्तेमाल किया जाना है. पानी के स्नान गैस पानी के भीतर soluted गया था अगर घटित होता है कि cavitation से बचने के लिए degassed पानी से भर जाता है. एक नियंत्रण इकाई से जुड़े एक तापमान संवेदक के साथ नीचे एक हीटर में vivo परिस्थितियों के नकली के लिए तापमान को विनियमित करने और प्रक्रिया के दौरान नीचे शांत करने के लिए सेल संस्कृतियों से बचने के लिए सक्षम बनाता है. यह एक मशीन में किया जाता है के रूप में तापमान 37 डिग्री सेल्सियस के पर स्थिर आयोजित किया जा सकता है. सेल के नमूने के लिए एक धारक संस्कृति कुप्पी या ट्यूब की किसी भी तरह डुबो के लिए अनुमति देता है. इस प्रकार, नमूना पोत हवाई बुलबुले सदमे तरंगों ब्लॉक होगा के रूप में पूरी तरह से, संस्कृति के माध्यम से भरे जाने की जरूरत है! स्नान के पीछे की दीवार पर एक कील के आकार अवशोषक आदेश परिलक्षित और हस्तक्षेप से बचने के लिए वापस चला पाने के लिए नहीं में लहरों नष्ट हो.
अन्य IVSWT मॉडल के लिए एक और फायदा applicator और संस्कृति बोतल के बीच की दूरी अलग करने की संभावना है. इस मॉडल को स्पष्ट रूप से एस का प्रयोग करें जो हमारे समूह के निष्कर्षों और दूसरोंहर कोशिका प्रकार विभिन्न उपचार मापदंडों को बहुत विशेष रूप से कैसे प्रतिक्रिया करता है. यह सदमे की लहर applicator का ध्यान केंद्रित करने के संबंध में एक विशिष्ट स्थान पर होने की कोशिकाओं को नियंत्रित करने के लिए सक्षम बनाता है के रूप में इसके अलावा, लहरों के स्रोत और नमूना के बीच की दूरी को परिभाषित करने के लिए महत्वपूर्ण है.
Protocol
Representative Results
Discussion
इन विट्रो सदमे की लहर के इलाज के लिए प्रस्तावित मॉडल के महत्व लहरों मौजूदा मॉडलों के विपरीत सेल संस्कृति गुजर जाने के बाद प्रचार कर सकते हैं कि इस तथ्य है. इस प्रकार, इस तरह के तन्य बलों के रूप में परे?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
लेखक इस मॉडल के लिए उनकी प्रेरणा के लिए Reiner Schultheiss और वोल्फगैंग Schaden धन्यवाद. हम भी अपने अनुसंधान का समर्थन करने के लिए अपने सभी समय जबरदस्त प्रयासों के लिए ईसाई Dorfmüller धन्यवाद.
हमारे विचारों से सावधान तकनीकी प्राप्ति के लिए रॉबर्ट GOSCHL और हंस Hohenegger के लिए बहुत धन्यवाद!
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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