Name: Pulmoner Asiner Airways Solunum Biomimetically bir mikroakışkan Modeli (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-05-09T13:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 39 s
Description: Öğrenin, solunum fizyolojisinde pulmoner asiner hava yollarının biyomimetik mikroakışkan modelini kullanarak aerosol dinamiği ve partikül birikimini nasıl inceleyebilirsiniz. Bu yöntem, inhalasyon tedavilerinin geliştirilmesine katkı sağlar.

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

Bu çalışma kısmen Avrupa Komisyonu (FP7 Programı) tarafından Kariyer Entegrasyon Hibesi (PCIG09-GA-2011-293604), İsrail Bilim Vakfı (Hibe nr. 990/12) ve Technion Çevre Sağlığı ve Maruz Kalma Bilimi Mükemmeliyet Merkezi (TCEEH) aracılığıyla desteklenmiştir. Mikroakışkan çiplerin mikrofabrikasyonu, Technion'un Mikro-Nano Üretim Birimi'nde (MNFU) gerçekleştirildi ve Technion'daki Russel Berrie Nanoteknoloji Enstitüsü'nden (RBNI) bir tohum hibesi ile desteklendi. Yazarlar, derin reaktif iyon aşındırma (DRIE) sırasındaki yardımları için Avshalom Shai'ye ve yararlı tartışmalar için Molly Mulligan ve Philipp Hofemeier'e teşekkür eder.

1. Ana Fabrikasyon <ol><li> Eski eserler 32, 33 anlatıldığı gibi bir ana silikon gofret imal etmek yalıtkan (SOI) gofret bir silikon derin reaktif iyon aşındırma (DRIE) kullanın. NOT: DRIE nedeniyle yüksek en-boy oranı özellikleri (40 mikron genişliğinde ve 90 mikron derin çukurlar) standart SU-8 mikroişleme tercih edilir. </li></ol> 2. Döküm ve mikroakışkan Aygıt Sızdırmazlık <ol><li> örneğin, bir plastik tartım kabına gibi temiz küçük bir kap içinde 1 ağırlık oranı 10 PDMS ve sertleştirme ajanı karıştırılır. </li><li> tüm hava kabarcıkları bertaraf edilinceye kadar, vakum altında bir desikatör içinde karışım gaz çıkışına. NOT: Tüm sonraki basamaklar için yeterli PDMS hazırlayın. 1 PDMS: kür-agent karışımı adımları 2.1 ve 2.2 hazırlanan İşte aşağıda, kısaltması &quot;PDMS&quot; Gazı alınmış 10 her zaman ifade eder. </li><li> ana gofret üzerinde yaklaşık 1 mm yüksekliğe kadar gazdan arındırılmış-karışımı dökün. Gazını bir kez daha en az40 dakika gofret üzerindeki tüm hava kabarcıklarını çıkarmak ve gofret altında kabarcıkları en aza indirmek için. NOT: gofret plakanın alt mümkün olduğunca yakın olduğundan emin olun. gofret nazikçe bir kez daha 2 karıştırma çubukları ve Degas kullanarak alt gerekli basın edin. </li><li> doğal konveksiyon fırınında 20 dakika boyunca 65 ° C&#39;de pişirin. NOT: 20 dakika sonra PDMS sertleştirilmiş ve neredeyse tamamen tedavi edilir. 20 dakika zaman kazandırır ve ikinci PDMS tabakanın yapışmasını artırır için daha uzun bir pişirme süresi mümkün olan pişirme iken birinci (aşağıya bakınız). </li><li> PDMS bağlılığı geliştirmek için iyi bir kum zımpara kağıdı kullanarak plastik 2 ml şırınga namlu bölümünü Dosya. Buna ek olarak, düz bir yüzey üzerine zımpara kağıdı yerleştirerek ve bunun üstüne şırınga haznesinin tabanını kaydırarak şırınga haznesinin tabanını düzleştirmek için kum kağıdı kullanın. Basınçlı hava ile şırınga temizleyin. </li><li> la ilk PDMS tabakanın üzerine şırınganın kefe bölümünü yerleştirinRGE PDMS bakan yüzeyi açılması ve ~ 5 mm bir yüksekliğe birincinin üstüne PDMS ikinci tabaka dökülür, ve bir kurutucuda tekrar PDMS şekilde gaz. NOT: İkinci PDMS katmanı varil çevresinde küçük kaptan dökülmelidir, ve içinde girmemeniz gerekir. </li><li> doğal konveksiyon fırınında, en az 2 saat boyunca 65 ° C&#39;de tüm kurulum fırında. Not: namlu geniş tabanı karşı bastıran PDMS sıkıca yerinde varil tutacağından sertleştirme işlemleri sırasında yer varil tutmaya gerek yoktur. </li><li> Bir neşter kullanılarak ana gofret desenli bölgenin çevresinde PDMS kalıp kesti. kesim sırasında, neşter zayıf gofret yüzeyine temas etmelidir. Sonra, yavaşça böyle neşter tarafından oluşturulan çentik gofret forseps gibi ince bir aracı takın ve ana gofret döküm PDMS soyulabilir. </li><li> desenli tarafı alüminyum folyo ile kaplanmış yumuşak bir yüzeye yerleştirin dökümyukarı bakacak şekilde (yani., namlu masanın kenarına asmak gerekir), ve 1 mm biyopsi yumruk kullanarak odası giriş ve kanal girişinde PDMS bir delik. </li><li> Coat (gazı alınmış) 10 ile temiz bir cam slayt: 1 PDMS: sertleştirme ajan 30 saniye boyunca 3000 rpm&#39;de programlanan bir eğirme kaplayıcı kullanılarak kanşım, 65 ° C&#39;de&gt; 1 saat boyunca pişirilir. Sonra, slayt temizlemek ve PDMS net bant kullanarak attı. </li><li> O 2 plazma PDMS kalıp ve PDMS kaplı cam slayt yüzeyini tedavi (örneğin, elde tutulan bir korona işleyicisinde kullanılarak) 1 dakika süre ile ve daha sonra yavaşça bir araya yüzeyleri basın, 65 ° C&#39;de, gece boyunca (O / N) fırında . </li></ol> 3. Cihaz Dolum ve Aktivasyon <ol><li> (Ağırlık / ağırlık) partikülleri% 0.25 ile 64/36 (h / h) gliserol / su karışımı elde etmek için, bir cam şişe içinde, su ve gliserin su süspanse flüoresan polistiren partikülleri karıştırın .. </li><li> kanal giriş üstünde gliserol çözeltisi, bir damla DI wat bir damla yerleştirinER odası girişine, daha sonra ~ 5 dakika boyunca bir kurutucu ve vakum içinde cihazı yerleştirin. NOT: pop gliserol çözeltisi ve DI su damlaları formu kabarcıkları vakum bekleyin bırakmadan önce. Vakum serbest bırakıldıktan sonra sıvılar cihazın içindeki boşluklara emilir. Artık hava kanalları içinde kalırsa, (bir şırınga kullanılarak, örneğin.) Sıvıların dış baskı uygulayarak ve hava PDMS içine yayılmasını sağlayarak ortadan kaldırmak. </li><li> En odasına DI su ~ 2 ml enjekte edilir (örneğin, şırınga haznesi, Şek. 2b) tamamen su ile doldurulur kadar. Sonra, bir 19 gauge künt şırınga ucu ile üst odasını kapak başka künt 19 gauge enjektör ucu ucu kesilmiş ve yan odası girişine bu uç takın. İnce teflon tüp ve bir T-şekilli bir konektör yoluyla bir 1 ml şırınga iki şırınga uçlarının bağlayın. NOT: emin olun 1 ml şırınga, teflon tüp, T şeklinde konnektör ve üst kamara (2 ml şırınga barrel) tüm kabarcıklar olmadan su ile doldurulur. Bu, bağlantı noktalarının açılması borunun boş bölümleri ile su itme ve bağlantı noktalarını yeniden bağlantı sağlanabilir. </li><li> Bir şırınga pompasına 1 ml şırınga Connect, 1 saniye sıfır 1.8 ml / dak, yani doğrusal rampa, inşa (T bir süre = 4 sn), örneğin bir normal nefes alıp döngüsü taklit etmek için önceden programlanan 1.8 mL / dakika -1.8 ml / dak 2 saniye ve -1.8 ml / sıfıra 1 sn dak. </li></ol> 4. Akış Görselleştirme Deneyleri: Mikro-parçacık Görüntü Akımları (μPIV) <ol><li> parçacık numaralı seribaşı akışının 12 faz-kilitli, çift çerçeve görüntüleri çift çerçeve çoklu pozlama CCD örneğin oluşan mikro-parçacık görüntüleyerek hız ölçümü (μPIV) sistemi kullanılarak - Cihaz harekete edilirken, 9 bir dizi elde kamera (bir çift darbeli Nd-YAG lazer (örneğin., 1600 × 1200 piksel yeterli çözünürlük elde etmek için)dalga boyu: 532 nm, çıkış enerjisi: 400 mJ, darbe süresi: 4 nsn) ile nano ve bir ters mikroskop. NOT: Böyle bir sistem aşağı birinci ve ikinci kare arasında birkaç mikrosaniye kadar bir gecikme ile çerçeve çiftleri elde yeteneğine sahiptir. Faz-kilitli çift çerçeve görüntüleri elde etmek için, örneğin bir çift çerçeve serisi elde etmek yararlıdır., 10 Hz (çerçeve çiftleri birbirinden 0,1 saniye ile ayrılır). Tam bir döngü süresi (burada T = 4 sn) ayrılır tüm çerçeve çiftleri yeni bir zaman serisi oluşturmak, böylece daha sonra veri yeniden olabilir. Her kare çifti birinci ve ikinci kareler arasındaki gecikme süresini değiştirirken görüntü elde etme birkaç kez tekrarlanması gerekir (yani., 100 mikro-sn sn ile 0.1) alveol boşluğunun içine farklı akış bölgeleri çözmek için. Not: görüntü alma sistemlerinin en iyi kombinasyonları açısından alternatif kurulumları (., Yani kamera) görüntü gibi ve aydınlatma kaynakları (yani, lazerler)Mikroakışlar, aynı zamanda 35 34 mevcuttur. </li><li> kullanılan her zaman gecikme için resim serisi kaynaklanan akış alanının faz-kilitli hız vektör haritaları hesaplamak için bir miktar-of-korelasyon algoritması kullanın. Alveoler boşluğunun içine farklı akış bölgeleri çözülmesi için her kare çifti birinci ve ikinci kare arasındaki gecikme sürelerinin Bu işlemi birkaç kez tekrarlayın. Sonra, üst üste veri noktalarını 33 ortalama ile birlikte akış modelleri tam ve yüksek detaylı harita içine bireysel akış haritaları dikiş için bir veri analizi programı kullanın. </li></ol>

<ol><li>Kleinstreuer, C., Zhang, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Airflow+and+Particle+Transport+in+the+Human+Respiratory+System%5BTitle%5D)+AND+%22Annu.+Rev.+Fluid+Mech%22%5BJournal%5D)">Airflow and Particle Transport in the Human Respiratory System.</a> Annu. Rev. Fluid Mech. 42 (1), 301-334 (2010).</li>
<li>Sznitman, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Respiratory+microflows+in+the+pulmonary+acinus%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Biomech%22%5BJournal%5D)">Respiratory microflows in the pulmonary acinus.</a> J. Biomech. 46 (2), 284-298 (2013).</li>
<li>Tsuda, A., Henry, F. S., Butler, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Gas+and+aerosol+mixing+in+the+acinus%5BTitle%5D)+AND+%22Respir.+Physiol.+Neurobiol%22%5BJournal%5D)">Gas and aerosol mixing in the acinus.</a> Respir. Physiol. Neurobiol. 163 (1-3), 139-149 (2008).</li>
<li>Kleinstreuer, C., Zhang, Z., Donohue, J. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Targeted+Drug-Aerosol+Delivery+in+the+Human+Respiratory+System%5BTitle%5D)+AND+%22Annu.+Rev.+Biomed.+Eng%22%5BJournal%5D)">Targeted Drug-Aerosol Delivery in the Human Respiratory System.</a> Annu. Rev. Biomed. Eng. 10 (1), 195-220 (2008).</li>
<li>Semmler-Behnke, M., Kreyling, W. G., Schulz, H., Takenaka, S., Butler, J. P., Henry, F. S., Tsuda, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanoparticle+delivery+in+infant+lungs%5BTitle%5D)+AND+%22Proc.+Natl.+Acad.+Sci%22%5BJournal%5D)">Nanoparticle delivery in infant lungs.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. 109 (13), 5092-5097 (2012).</li>
<li>Sznitman, J., Heimsch, F., Heimsch, T., Rusch, D., Rosgen, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Three-Dimensional+Convective+Alveolar+Flow+Induced+by+Rhythmic+Breathing+Motion+of+the+Pulmonary+Acinus%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Biomech.+Eng%22%5BJournal%5D)">Three-Dimensional Convective Alveolar Flow Induced by Rhythmic Breathing Motion of the Pulmonary Acinus.</a> J. Biomech. Eng. 129 (5), 658-665 (2007).</li>
<li>Tsuda, A., Henry, F. S., Butler, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chaotic+mixing+of+alveolated+duct+flow+in+rhythmically+expanding+pulmonary+acinus%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Appl.+Physiol%22%5BJournal%5D)">Chaotic mixing of alveolated duct flow in rhythmically expanding pulmonary acinus.</a> J. Appl. Physiol. 79 (3), 1055-1063 (1995).</li>
<li>Henry, F. S., Butler, J. P., Tsuda, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Kinematically+irreversible+acinar+flow%3A+a+departure+from+classical+dispersive+aerosol+transport+theories%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Appl.+Physiol%22%5BJournal%5D)">Kinematically irreversible acinar flow: a departure from classical dispersive aerosol transport theories.</a> J. Appl. Physiol. 92 (2), 835-845 (2002).</li>
<li>Kumar, H., Tawhai, M. H., Hoffman, E. A., Lin, C. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+effects+of+geometry+on+airflow+in+the+acinar+region+of+the+human+lung%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Biomech%22%5BJournal%5D)">The effects of geometry on airflow in the acinar region of the human lung.</a> J. Biomech. 42 (11), 1635-1642 (2009).</li>
<li>Lee, D. Y., Lee, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characteristics+of+particle+transport+in+an+expanding+or+contracting+alveolated+tube%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Aerosol+Sci%22%5BJournal%5D)">Characteristics of particle transport in an expanding or contracting alveolated tube.</a> J. Aerosol Sci. 34 (9), 1193-1215 (2003).</li>
<li>Tsuda, A., Butler, J. P., Fredberg, J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+alveolated+duct+structure+on+aerosol+kinetics.+I.+Diffusional+deposition+in+the+absence+of+gravity%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Appl.+Physiol%22%5BJournal%5D)">Effects of alveolated duct structure on aerosol kinetics. I. Diffusional deposition in the absence of gravity.</a> J. Appl. Physiol. 76 (6), 2497-2509 (1994).</li>
<li>Tsuda, A., Butler, J. P., Fredberg, J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+alveolated+duct+structure+on+aerosol+kinetics.+II.+Gravitational+sedimentation+and+inertial+impaction%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Appl.+Physiol%22%5BJournal%5D)">Effects of alveolated duct structure on aerosol kinetics. II. Gravitational sedimentation and inertial impaction.</a> J. Appl. Physiol. 76 (76), 2510-2516 (1994).</li>
<li>Ma, B., Darquenne, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Aerosol+bolus+dispersion+in+acinar+airways%E2%80%94influence+of+gravity+and+airway+asymmetry%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Appl.+Physiol%22%5BJournal%5D)">Aerosol bolus dispersion in acinar airways—influence of gravity and airway asymmetry.</a> J. Appl. Physiol. 113 (3), 442-450 (2012).</li>
<li>Ma, B., Darquenne, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Aerosol+deposition+characteristics+in+distal+acinar+airways+under+cyclic+breathing+conditions%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Appl.+Physiol%22%5BJournal%5D)">Aerosol deposition characteristics in distal acinar airways under cyclic breathing conditions.</a> J. Appl. Physiol. 110 (5), 1271-1282 (2011).</li>
<li>Heimsch, J., Sznitman, T., Wildhaber, J. H., Tsuda, A., Rösgen, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Respiratory+Flow+Phenomena+and+Gravitational+Deposition+in+a+Three-Dimensional+Space-Filling+Model+of+the+Pulmonary+Acinar+Tree%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Biomech.+Eng%22%5BJournal%5D)">Respiratory Flow Phenomena and Gravitational Deposition in a Three-Dimensional Space-Filling Model of the Pulmonary Acinar Tree.</a> J. Biomech. Eng. 131 (3), 031010(2009).</li>
<li>Litzlbauer, H. D., Korbel, K., Kline, T. L., Jorgensen, S. M., Eaker, D. R., Bohle, R. M., Ritman, E. L., Langheinrich, A. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synchrotron-Based+Micro-CT+Imaging+of+the+Human+Lung+Acinus%5BTitle%5D)+AND+%22Anat.+Rec.+Adv.+Integr.+Anat.+Evol.+Biol%22%5BJournal%5D)">Synchrotron-Based Micro-CT Imaging of the Human Lung Acinus.</a> Anat. Rec. Adv. Integr. Anat. Evol. Biol. 293 (9), 1607-1614 (2010).</li>
<li>Tsuda, A., Filipovic, N., Haberthür, D., Dickie, R., Matsui, Y., Stampanoni, M., Schittny, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Finite+element+3D+reconstruction+of+the+pulmonary+acinus+imaged+by+synchrotron+X-ray+tomography%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Appl.+Physiol%22%5BJournal%5D)">Finite element 3D reconstruction of the pulmonary acinus imaged by synchrotron X-ray tomography.</a> J. Appl. Physiol. 105 (3), 964-976 (2008).</li>
<li>Berg, E. J., Weisman, J. L., Oldham, M. J., Robinson, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Flow+field+analysis+in+a+compliant+acinus+replica+model+using+particle+image+velocimetry+%28PIV%29%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Biomech%22%5BJournal%5D)">Flow field analysis in a compliant acinus replica model using particle image velocimetry (PIV).</a> J. Biomech. 43 (6), 1039-1047 (2010).</li>
<li>Sznitman, J., Sutter, R., Altorfer, D., Stampanoni, M., Rösgen, T., Schittny, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Visualization+of+respiratory+flows+from+3D+reconstructed+alveolar+airspaces+using+X-ray+tomographic+microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Vis%22%5BJournal%5D)">Visualization of respiratory flows from 3D reconstructed alveolar airspaces using X-ray tomographic microscopy.</a> J. Vis. 13 (4), 337-345 (2010).</li>
<li>Henry, F. S., Haber, S., Haberthür, D., Filipovic, N., Milasinovic, D., Schittny, J. C., Tsuda, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Simultaneous+Role+of+an+Alveolus+as+Flow+Mixer+and+Flow+Feeder+for+the+Deposition+of+Inhaled+Submicron+Particles%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Biomech.+Eng%22%5BJournal%5D)">The Simultaneous Role of an Alveolus as Flow Mixer and Flow Feeder for the Deposition of Inhaled Submicron Particles.</a> J. Biomech. Eng. 134 (12), 121001(2012).</li>
<li>Chhabra, S., Prasad, A. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Flow+and+Particle+Dispersion+in+Lung+Acini%3A+Effect+of+Geometric+and+Dynamic+Parameters+During+Synchronous+Ventilation%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Fluids+Eng%22%5BJournal%5D)">Flow and Particle Dispersion in Lung Acini: Effect of Geometric and Dynamic Parameters During Synchronous Ventilation.</a> J. Fluids Eng. 133 (7), 071001(2011).</li>
<li>Cinkotai, F. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fluid+flow+in+a+model+alveolar+sac%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Appl.+Physiol%22%5BJournal%5D)">Fluid flow in a model alveolar sac.</a> J. Appl. Physiol. 37 (2), 249-251 (1974).</li>
<li>Karl, A., Henry, F. S., Tsuda, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Low+reynolds+number+viscous+flow+in+an+alveolated+duct%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Biomech.+Eng%22%5BJournal%5D)">Low reynolds number viscous flow in an alveolated duct.</a> J. Biomech. Eng. 126 (4), 420-429 (2004).</li>
<li>Tippe, A., Tsuda, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((recirculating+flow+in+an+expanding+alveolar+model%3A+experimental+evidence+of+flow-induced+mixing+of+aerosols+in+the+pulmonary+acinus%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Aerosol+Sci%22%5BJournal%5D)">recirculating flow in an expanding alveolar model: experimental evidence of flow-induced mixing of aerosols in the pulmonary acinus.</a> J. Aerosol Sci. 31 (8), 979-986 (2000).</li>
<li>Berg, E. J., Robinson, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stereoscopic+particle+image+velocimetry+analysis+of+healthy+and+emphysemic+alveolar+sac+models%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Biomech.+Eng%22%5BJournal%5D)">Stereoscopic particle image velocimetry analysis of healthy and emphysemic alveolar sac models.</a> J. Biomech. Eng. 133 (6), 061004(2011).</li>
<li>Ma, B., Ruwet, V., Corieri, P., Theunissen, R., Riethmuller, M., Darquenne, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((CFD+simulation+and+experimental+validation+of+fluid+flow+and+particle+transport+in+a+model+of+alveolated+airways%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Aerosol+Sci%22%5BJournal%5D)">CFD simulation and experimental validation of fluid flow and particle transport in a model of alveolated airways.</a> J. Aerosol Sci. 40 (5), 403-414 (2009).</li>
<li>Kumar Mahto, S., Tenenbaum-Katan, J., Sznitman, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Respiratory+Physiology+on+a+Chip%5BTitle%5D)+AND+%22Scientifica%22%5BJournal%5D)">Respiratory Physiology on a Chip.</a> Scientifica. 2012, e364054(2012).</li>
<li>Huh, D., Fujioka, H., Tung, Y. C., Futai, N., Paine, R., Grotberg, J. B., Takayama, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Acoustically+detectable+cellular-level+lung+injury+induced+by+fluid+mechanical+stresses+in+microfluidic+airway+systems%5BTitle%5D)+AND+%22Proc.+Natl.+Acad.+Sci%22%5BJournal%5D)">Acoustically detectable cellular-level lung injury induced by fluid mechanical stresses in microfluidic airway systems.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. 104 (48), 18886-18891 (2007).</li>
<li>Song, Y., Baudoin, M., Manneville, P., Baroud, C. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+air%E2%80%93liquid+flow+in+a+microfluidic+airway+tree%5BTitle%5D)+AND+%22Med.+Eng.+Phys%22%5BJournal%5D)">The air–liquid flow in a microfluidic airway tree.</a> Med. Eng. Phys. 33 (7), 849-856 (2011).</li>
<li>Tavana, H., Huh, D., Grotberg, J. B., Takayama, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microfluidics%2C+Lung+Surfactant%2C+and+Respiratory+Disorders%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Med%22%5BJournal%5D)">Microfluidics, Lung Surfactant, and Respiratory Disorders.</a> Lab Med. 40 (4), 203-209 (2009).</li>
<li>Huh, D., Matthews, B. D., Mammoto, A., Montoya-Zavala, M., Hsin, H. Y., Ingber, D. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reconstituting+Organ-Level+Lung+Functions+on+a+Chip%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Reconstituting Organ-Level Lung Functions on a Chip.</a> Science. 328 (5986), 1662-1668 (2010).</li>
<li>Pihl, J., Sinclair, J., Sahlin, E., Karlsson, M., Petterson, F., J, O. lofsson, Orwar, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microfluidic+Gradient-Generating+Device+for+Pharmacological+Profiling%5BTitle%5D)+AND+%22Anal.+Chem%22%5BJournal%5D)">Microfluidic Gradient-Generating Device for Pharmacological Profiling.</a> Anal. Chem. 77 (13), 3897-3903 (2005).</li>
<li>Fishler, R., Mulligan, M. K., Sznitman, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Acinus-on-a-chip%3A+A+microfluidic+platform+for+pulmonary+acinar+flows%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Biomech%22%5BJournal%5D)">Acinus-on-a-chip: A microfluidic platform for pulmonary acinar flows.</a> J. Biomech. 46 (16), 2817-2823 (2013).</li>
<li>Lindken, R., Rossi, M., Grosse, S., Westerweel, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Micro-Particle+Image+Velocimetry+%28microPIV%29%3A+recent+developments%2C+applications%2C+and+guidelines%5BTitle%5D)+AND+%22Lab.+Chip%22%5BJournal%5D)">Micro-Particle Image Velocimetry (microPIV): recent developments, applications, and guidelines.</a> Lab. Chip. 9 (17), 2551-2567 (2009).</li>
<li>Wereley, S. T., Meinhart, C. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Recent+Advances+in+Micro-Particle+Image+Velocimetry%5BTitle%5D)+AND+%22Annu.+Rev.+Fluid+Mech%22%5BJournal%5D)">Recent Advances in Micro-Particle Image Velocimetry.</a> Annu. Rev. Fluid Mech. 42 (1), 557-576 (2010).</li>
<li>Bruus, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Theoretical+Microfluidics%5BTitle%5D)+AND+%22Oxford+Master+Series+in+Condensed+Matter+Physics%22%5BJournal%5D)">Theoretical Microfluidics.</a> Oxford Master Series in Condensed Matter Physics. , (2008).</li>
<li>Haefeli-Bleuer, B., Weibel, E. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Morphometry+of+the+human+pulmonary+acinus%5BTitle%5D)+AND+%22Anat.+Rec%22%5BJournal%5D)">Morphometry of the human pulmonary acinus.</a> Anat. Rec. 220 (4), 401-414 (1988).</li>
</ol>

Yazarların açıklayacak hiçbir şeyi yoktur.

<html> Burada sunulan mikroakışkan asiner platformunun kritik bir özelliği asiner kanalları içinde ve alveoller içinde fizyolojik akım profilleri ve hızları doğuran fizyolojik gerçekçi nefes hareketleri çoğaltmak için yeteneğidir. Mikroakışkan kanal nispeten düşük bir en boy oranına sahip üretildiği (örn., D / h ≈ 3.9, G D kanalı genişliği ve H kanalı yükseltir w), ölçülen akımları kıyasla daha fazla düzensiz benzeri akış özellikleri gös...

Distalinde solunum akış dinamikleri ayrıntılı ölçümü, akciğer Hücreli bölgeleri pulmoner acinus hava akımı karıştırma anlamak ve derin solunum yolları 1-3 inhale aerosollerin kaderini tahmin yönelik her şeyden önemlidir. Lokalize akciğer siteleri 4, 5 yanı sıra sistemik teslim inhale tedavilerin geliştirilmesi ve hedeflenen ilaç dağıtım için yeni stratejiler arayan tersine bir yandan solunan kirletici partiküllerin tehlikeleri ele ya da bu ikinci yönü özellikle endişe vericidir. Bugüne kadar, derin akciğer asiner bölgelerinde solunum akışları genellikle hidrodinamik benzerlik eşleştirme aşağıdaki hesaplamalı akışkanlar dinamiği (CFD) veya alternatif ölçekli yukarı deneysel modelleri ile in vitro kullanılarak siliko incelenmiştir. Son birkaç on yıl içinde, CFD yöntemleri giderek singl gelen asiner akış olayları incelemek için uygulanmıştıre Alveoler modelleri 6, 7 ve Hücreli kanallar 8-12 bireysel alveol 13-15 birkaç yüz yakalama anatomik-gerçekçi asiner ağaç Hücreli kanalların birden nesiller ile yapıları ve yukarı siliko modellerinde daha ayrıntılı. Birlikte, sayısal çabalar asiner hava akımı desenleri izleyen on hareketleri nefes sırasında rolü ve duvar hareketi etkisi aydınlatan önemli olmuştur. Solunum hareketinin yokluğunda, statik alveol özelliği sirkülasyon asinar kanal ve alveol 6, 7 arasındaki hava Resim konvektif değişimini gösteren kendi boşlukları içinde akar; diğer bir deyişle, alveoler akımları tamamen asinar ağaç içindeki akışların izole edilecek ve hava değişimi pasif mekanizmalardan benzersiz neden olur. Alveoler etki halkalı açılımları varlığı ile, ancak, alveol akış topolojileri ölçüde değiştirilmiş ve resu vardıralveol içinde sonuçtaki akış modelleri yakından (örn. uzak nesiller vs, proksimal) asiner ağacının boyunca alveol konumuna bağlıdır. Özellikle, debileri duktal alveoler akış modelleri kuvvetle alveolar oranı etkilenir simülasyonlarda sürülmüştür şekilde bu oranın bir ağaç yapısı, özelliği genelinde kitlesel korunması aşağıdaki nispeten büyük pulmoner asiner ağacının, yakın nesiller karmaşık çevrimli geri dönüşümsüz sıvı yol çizgileri ile alveol boşluklarında içinde akar. Her derin asiner nesil, duktal akış hızlarına alveoler oranının kademeli olarak uzak asiner nesiller basit enflasyon ve bir balonun kapanmalara anımsatan daha radyal gibi akıcılık sergileyen böyle azalır. Modern görüntüleme yöntemleri, akciğer görüntüleme verileri 16, sıçan ve fare gibi kemirgenler, 17, gelişmeler ile ilk CFD Simul bazı yol açmıştıryeniden Alveollerde anatomik-yeniden asiner akışlarının ations. Böyle umut verici gelişmelere rağmen, bu yeni çalışmalar hala terminali alveoler keseler sadece 18, 19 ya da tek bir kanalı 20 çevreleyen birkaç alveol içinde hava akımı olayları ele sınırlıdır. Sonuç olarak, acinus solunum akış olayların state-of-the-art araştırmalar asiner ortamının 2 jenerik anatomik esinlenen geometrileri odaklanarak çalışmalar hakim kalır. Deneysel tarafında, bir ya da birkaç alveollerin sahip bir hava yolu içeren çeşitli kurulumları yıllar 21-24 fazla geliştirilmiştir. Oysa, bir nefes gibi moda genişleterek ve taahhüt tarafından fizyolojik solunum taklit yeteneğine sahip Hücreli hava yolları çatallanan hiçbir deneysel modeller mevcuttur. eldeki cazip deneysel platformlarda eksikliği göz önüne alındığında, asiner taşınım olayları çalışma VALIDA konusunda sınırlı kalmıştırting hesaplama çalışmaları ve eleştirel, mevcut deneysel veriler bir eksiklik kalır. . Son yıllarda, Ma ve ark (2009) üç asiner nesillerin oluşan acinus bir ölçekli kadar sert duvar modeli inşa ettik; Bununla birlikte, bu modelde duvarı hareket eksikliği solunum koşulları altında gerçekçi alveoler akış modelleri yakalama kapasitesini sınırlamıştır. Son zamanlarda 25 tanıtıldı döküm kopyadan anatomik verilere dayalı bir hareketli duvar modeli de dahil olmak üzere diğer ölçekli yukarı deneyleri; modeli sadece son iki asiner nesilleri (yani. terminal keseler) yakalanan beri, ancak, daha yakın asiner nesiller belirleyen karmaşık sirkülasyon akışlarını yakalamak için başarısız oldu. ölçekli-up deneyler bu son örnekler, bu tür yaklaşımlarla sürekli sınırlamalar altını çizmektedir. Özellikle, herhangi bir mevcut deney şimdiye kadar birlikte radyal çevrimli gelen hipotezi geçiş akımlarının göstermiştiracinus ve böylece en kritik Belki. gerçek pulmoner asiner ağaçları 7, 15 varolduğu varsayılmış akış topolojileri sayısal tahminler teyit ölçekli-up deneyleri son derece nedeniyle ilgili tüm olmayan eşleşen zorluklara parçacık taşıma ve biriktirme dinamikleri 26 inhale araştıran sınırlıdır boyutlu parametreleri (örn., parçacık yayılması, mikron altı parçacıklar için kritik bir taşıma mekanizması, tamamen ihmal edilmiştir) hazırlandı. Devam eden deneysel zorluklar, karmaşık hareketli duvarlar hava akımları ve parçacık dinamiği solunum soruşturma izni yeni deneysel platformlarla asiner ağlar aranır. Burada, in vitro asiner modelinde anatomik esinlenen bir tanıtıldı. Bu mikroakışkan platformu taklit pulmoner asiner temsilcisi asiner ölçekte doğrudan akar ve bronş sıvı plug-flo dahil olmak üzere akciğer mikroakışkan modeller 27 büyüyen dizi, genişletmektedirws 28-30 ve alveoler-kapiller bariyer 31. Yani, mevcut tasarım döngüsel genişleyen ve döngüsel hareketleri ince PDMS yanal duvarlar çevreleyen ve üst duvar ilave su ile deforme nerede bir su haznesi içerisindeki kontrol basıncı ile elde edilir duvarlar, sözleşme ile basitleştirilmiş beş nesil Hücreli havayolu ağacı özellikleri kamara asiner yapısı üzerinde doğrudan oturan. Ortak tabakalı mikroakışkan cihazlar farklı olarak, bu odacık, sadece PDMS cihazın içinde, bir şırınga kefe bölümünü gömme oluşturduğu ve ek bir PDMS kalıp hazırlanması gerekli değildir. Burada sunulan minyatür yaklaşım asiner akış ortamının temel özelliklerini çekerken ölçekli kadar olan modeller ile karşılaştırıldığında duvarları hareketli karmaşık asiner yapılar çoğaltmak için basit ve çok yönlü bir araç sunmaktadır. Bu platform flo için kullanılabilirgörselleştirme w hava yollarının (aşağıda Temsilcisi Sonuçlar bakınız) içindeki sıvı asılı parçacıklar kullanarak. Yakın gelecekte, model inhale asiner parçacık dinamiği incelemek için havadaki partikülleri ile kullanılacaktır.

<table><tbody><tr><td>Polidimetilsiloksan (PDMS) ve kürleme maddesi</td><td>Dow Corning</td><td>(240)4019862</td><td>Sylgard&reg; 184 Silikon Elastomer Kiti</td></tr><tr><td>Plastipak 2 ml şırınga</td><td>BD</td><td>300185</td><td></td></tr><tr><td>Norm-Ject Luer slip 1 ml şırınga</td><td>Henke Sass Wolf </td><td>4010-200V0</td><td></td></tr><tr><td>1 mm Biyopsi zımbası</td><td>Kai Medical</td><td>BP-10F</td><td></td></tr><tr><td>Laboratuvar Korona Tedavi Cihazı</td><td>Elektro-Teknik Ürünler</td><td>BD-20AC</td><td></td></tr><tr><td>PHD Ultra Şırınga pompası</td><td>Harvard aparatı</td><td>703006</td><td></td></tr><tr><td>Boyalı kırmızı sulu floresan parçacıkları</td><td>Termo-Bilimsel Kategorisiz</td><td></td><td>0.86 ve mikro; m boncuklar kullanıldı</td></tr>: <tr><td>Gliserin, AR</td>, <td>Gadot</td><td>830131320</td><td></td></tr>, <tr><td>FlowMaster MITAS, mikro parçacık görüntü hızı (&mikro; PIV) sistemi </td><td>LaVision</td><td>1108630</td><td></td></tr></tbody></table>

pulmoner asiner airways solunum biomimetically bir mikroakışkan modeli

A Microfluidic Model of Biomimetically Breathing Pulmonary Acinar Airways

Pulmoner asiner derinliklerinde solunum akış özelliklerini miktarının ve nasıl inhale aerosol taşıma ilaç inhalasyon teknikleri optimize yanı sıra akciğer alveol potansiyel toksik havadaki partiküllerin çökelme kalıplarını tahmin eleştirmekte etkilemektedir. Burada, yumuşak litografi teknikleri optik erişilebilir sistemde fizyolojik asiner akış olayları yeniden doğru anatomik uzunluk-ölçeklerde karmaşık asiner benzeri solunum yolu yapıları imal etmek için kullanılır. Mikroakışkan cihaz belirli aralıklarla genişleyen ve taahhüt duvarları ile Hücreli kanalları çatallanan 5 kuşak bulunuyor. Duvar Tetikleme iki cihazın üstten hem de ince PDMS asinar kanal duvarları çevreleyen su ile dolu odacığı içindeki basınç değiştirilmesiyle elde edilir. Birkaç PDMS kalıpların istifleme gerekli ortak tabakalı mikroakışkan cihazlar, aksine, basit bir yöntem üst imal edilmesi için sunulmuşturPDMS kalıp içine şırınga varil bölümünü gömerek odası. Bu yeni mikroakışkan kurulum sırayla karakteristik asiner hava akımlarının ortaya çıkmasına neden fizyolojik solunum hareketleri sunar. Bu çalışmada, bir sıvı süspansiyon halindeki partiküllerin mikro görüntüleme ölçümleri (μPIV) hidrodinamik uygunluğunun göre akışlarının, hava ölçmek için kullanılmıştır. ΜPIV sonuçları ve beklenen asiner akış fenomenler arasında iyi bir anlaşma mikroakışkan platformu akciğerlerin asiner bölgelerinde doğrudan havadan temsilcisi parçacık ulaşım ve birikimini araştırmak için in vitro aracında çekici olarak yakın gelecekte hizmet olabileceğini düşündürmektedir.

In vitro asiner platformunun bilgisayar destekli tasarım (CAD) ve mikroskop görüntüleri Şekil sunulmaktadır. 1. Biomimetic asiner modeli alveoler gibi silindirik boşluklar ile kaplı dikdörtgen kanallar (Şek. 1) dallanma beş nesildir sahiptir. Burada model nesil nesil 5 kuşağa 1 (en yakın nesil için) numaralandırılmıştır (en distal nesil için). Kuşak 1 giden sadece kanal girişi PDMS bir açıklık vasıtası ile dış ortama açık olduğunu not edin. Kuşaktan 5 uzağa lider 16 kanallar ha...

Yumuşak litografi, fizyolojik solunum hareketini taklit ederek periyodik olarak genişleyen ve daralan pulmoner alveollü hava yollarının temsili gerçek ölçekli bir modelini üretmek için kullanıldı. Bu platform, bir çip üzerinde solunumsal asiner akışları yeniden oluşturur ve pulmoner asinunsta solunan aerosol dinamiklerinin ve birikiminin deneysel olarak araştırılmasını kolaylaştırması beklenmektedir.

Pulmoner Asiner Airways Solunum Biomimetically bir mikroakışkan Modeli

Quantifying respiratory flow characteristics in the pulmonary acinar depths and how they influence inhaled aerosol transport is critical towards ...

Bu model sistemin genel amacı, asiner hava akışı modellerini ve havada asılı mikropartikül yörüngelerini incelemek için Pulmoner Asinüs'ün geometrisini ve solunum hareketini taklit etmektir. Bu yöntem, yer çekiminin, ilaçların ve difüzyonun partikül birikme sonuçları üzerindeki etkileri gibi, Asiner Taşıma Fenomenleri alanındaki temel soruların yanıtlanmasına yardımcı olabilir.Bu tekniğin temel avantajı, deneylerin ölçeklendirilmiş bir model yerine birebir ölçekli bir model içerisinde gerçekleştirilmesidir. Bu durum, partiküllerin Brownian hareketinin doğru şekilde gözlemlenmesine olanak tanır. Bu tekniğin etkileri, aerosolize ilaç birikiminin daha iyi anlaşılabilmesini sağladığı için inhalasyon tedavisine kadar uzanmaktadır.Başlamak için, daha önce açıklandığı üzere, bir yalıtkan üzerinde silikon (silicon on insulator) gofretine derin reaktif iyon aşındırma uygulayarak bir ana silikon gofret hazırlayın. Ardından, PDMS ve kürleme ajanını temiz, küçük bir kap içerisinde ona bir ağırlık oranında karıştırın. Tüm hava kabarcıkları giderilene kadar karışımı bir desikatörde vakum altında gazdan arındırın.Ana kalıp gofretini bir petri kabına yerleştirin ve gazı alınmış PDMS karışımını, ana kalıp gofretinin yaklaşık bir milimetre üzerine gelecek şekilde dökün. Dökülen PDMS'in gazını, gofretin üzerindeki tüm hava kabarcıkları giderilene ve gofretin altındaki kabarcıklar minimize edilene kadar en az 40 dakika boyunca tekrar alın. Gofretin kabın tabanına mümkün olduğunca yakın olduğundan emin olun.Gerekirse, iki karıştırma çubuğu kullanarak gofreti nazikçe dibe doğru bastırın ve gazını bir kez daha alın. Ardından, PDMS'yi doğal konveksiyonlu bir fırında 65 °C'de 20 dakika boyunca pişirin. PDMS pişerken, PDMS'ye olan yapışmasını artırmak için iki mililitrelik plastik bir şırınganın gövde kısmını ince kumlu zımpara kullanarak törpüleyin.Ek olarak, zımpara kağıdını düz bir yüzeye yerleştirip şırınga gövdesinin tabanını üzerinde kaydırarak tabanı düzleştirin. Şırınga üzerindeki tüm kalıntıları basınçlı hava kullanarak temizleyin. Ardından, şırınganın gövde kısmını, geniş açıklık PDMS yüzeyine bakacak şekilde ilk PDMS tabakasının üzerine yerleştirin.PDMS'in şırınga namlusuna girmediğinden emin olarak, ilk katmanın üzerine yaklaşık beş milimetre yüksekliğe ulaşacak şekilde ikinci bir PDMS katmanı dökün. Ardından, PDMS'i bir kez daha vakumlayarak gazını alın. PDMS'in sertleşmesi için tüm düzeneği, doğal konveksiyonlu bir fırında 65 °C'de en az iki saat boyunca pişirin.Bir bisturi kullanarak, ana gofretin desenli bölgesinin etrafındaki PDMS kalıbını kesin. Kesme işlemi sırasında bisturi, gofretin yüzeyine hafifçe temas etmelidir. Ardından, gofret pensi gibi ince bir aleti bistürinin oluşturduğu çentiğe nazikçe yerleştirin ve PDMS dökümünü ana gofretten soyarak çıkarın.Kalıbı, desenli tarafı yukarı bakacak şekilde alüminyum folyo ile kaplanmış yumuşak bir yüzeye yerleştirin ve bir milimetrelik biyopsi punch'ı kullanarak PDMS'in hazne girişine ve kanal girişine bir delik açın. Ardından, temiz bir cam lam üzerine kürleme ajanlı PDMS'ten bir miktar ekleyin ve 3.000 RPM'de 30 saniye boyunca ince bir tabaka halinde spin coat işlemi yapın. Sonrasında, lamı 65 °C'de en az bir saat boyunca pişirin.Lamı ve PDMS kalıbını scotch bant kullanarak temizleyin. Kaplanmış cam lamın ve kalıplanmış PDMS'in yüzeylerini bir korona cihazı kullanarak oksijen plazması ile işleyin. Her bir yüzeyin en az bir dakika boyunca işlenmesi gerektiğini unutmayın.Ardından, yüzeyleri nazikçe birbirine bastırın ve gece boyunca 65 °C'de pişirin. Ağırlıkça %0,25 partikül içeren, gliserol ile suyun 64:36 hacim/hacim oranında olduğu bir karışım elde etmek için suda süspande edilmiş floresan polistiren partikülleri, bir cam tüp içinde su ve gliserol ile karıştırın. Son olarak, kanal girişinin üzerine bir damla gliserol çözeltisi ve hazne girişine bir damla DI su yerleştirin.Ardından, düzeneği bir desikatör içine yerleştirin ve yaklaşık beş dakika boyunca vakum uygulayın. Vakumu bırakmadan önce, gliserol çözeltisi ve DI su damlacıklarında oluşan kabarcıkların sönmesini bekleyin. Vakum bırakıldığında, sıvılar cihazın içindeki boşluklara çekilir.Kanalların içinde artık hava kalmışsa, bir şırınga kullanarak sıvılara dış basınç uygulayıp havanın PDMS içine difüze olmasını sağlayarak bu havayı giderin. Ardından, üst hazne tamamen suyla dolana kadar içine yaklaşık iki milimetre deiyonize su enjekte edin. Daha sonra, hazneyi 19 gauge küt uçlu bir şırınga ucuyla kapatın.Başka bir küt uçlu 19 gauge şırınga ucunun ucunu kesin ve bu ucu yan hazne girişine yerleştirin. Her iki şırınga ucunu, ince Teflon borular ve T şeklinde bir konnektör kullanarak bir mililitrelik bir şırıngaya bağlayın. Bir mililitrelik şırınganın, Teflon boruların, T şeklindeki konnektörün ve üst haznenin tamamının, hiç hava kabarcığı kalmadan suyla dolu olduğundan emin olun.Ardından, bir mililitrelik şırıngayı bir şırınga pompasına bağlayın ve ekteki metin protokolünde açıklandığı şekilde sakin bir solunum döngüsünü taklit edecek şekilde programlayın. Mikropartikül hız vektörü simetri görüntüleri elde etmek için cihazı ters bir mikroskobun tablasına yerleştirin. Sonra, çift darbeli Nd:YAG lazerini açın ve bilgisayara görüntü analiz yazılımını yükleyin.Cihaz çalıştırılırken, üretici spesifikasyonlarına uygun bir mikro-parçacık görüntüleme hız vektör simetri sistemi kullanarak, parçacık ekilmiş akışın dokuz ile on iki adet faz kilitlemeli çift kare görüntüsünden oluşan bir serisini elde edin. Faz kilitlemeli çift kare görüntüler elde etmek için, 10 hertz hızında bir çift kare serisi edinin. Ardından, tam bir çevrim süresiyle ayrılan tüm kare çiftlerinin yeni bir zaman serisi oluşturacağı şekilde verileri yeniden düzenleyin.Görüntü serisinden elde edilen akış alanını belirlemek için faz kilitli hız vektör haritasını hesaplamak amacıyla korelasyon toplamı algoritmasını kullanın. Alveoler boşluk içindeki farklı akış bölgelerini çözümlemek için, her çerçeve çiftinin birinci ve ikinci kareleri arasındaki gecikme sürelerini değiştirerek bu işlemi birkaç kez tekrarlayın. Ardından, örtüşen veri noktalarını ortalayarak tekil akış haritalarını, akış modellerinin eksiksiz ve yüksek detaylı bir haritası haline getirmek için bir veri analiz programı kullanın.Burada sunulan mikro-akışkan asiner platformun kritik bir özelliği, asiner kanallar ve alveoller içinde fizyolojik akış profillerine ve hızlarına yol açan, fizyolojik olarak gerçekçi solunum hareketlerini yeniden üretme yeteneğidir. Kanalların genişliği boyunca akış hızı profilleri, daha derin asiner nesillere doğru akış hızlarında istikrarlı bir düşüş göstermektedir. Alveolar boşlukların yakınındaki ve içindeki akış profilleri, akış büyüklüklerinin alveol açıklığı boyunca dik bir şekilde düştüğünü göstermektedir.Bu durum, alveollerin içindeki akış hızının kanallara kıyasla iki ila üç kat daha yavaş olmasına neden olur. Buna ek olarak, akış modelleri asiner jenerasyon arttıkça önemli ölçüde değişir. Birinci jenerasyonda, kabaca alveollerin merkeziyle örtüşen bir yeniden dolaşım bölgesi görülürken; üçüncü jenerasyon, daha açık bir akış çizgisi modeline sahip ve alveollerin proksimal tarafına kaymış bir yeniden dolaşım bölgesi ile karakterize edilir.Son olarak, beşinci nesil cihazda yeniden sirkülasyon bölgesi olmayan radyal akış çizgileri gözlemlenmiştir. Uzmanlaşıldığında, bu teknik uygun şekilde uygulandığı takdirde birkaç saat içinde tamamlanabilir. Asiner geometrilerde akış görselleştirmesine olanak tanıyan bu prosedürün ardından, platform, solunan partiküllerin dinamiklerini ve konumlarını incelemek amacıyla tekil hava yoluyla taşınan partikülleri takip etmek için kullanılabilir.

a-microfluidic-model-biomimetically-breathing-pulmonary-acinar

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Biyomühendislik

Tüm organ hücresizleştirme, rejeneratif tıp için kullanılabilecek doğal biyolojik iskeleler üretir. Tüm akciğerlerin hücrelerden arındırıldığı ve daha sonra vasküler dolaşımı ve sıvı ortam ventilasyonunu kolaylaştıran bir biyoreaktörde yetişkin kök hücreler ve endotel hücreleri ile tohumlandığı insan dışı bir primat akciğer rejenerasyonu modelinin tanımı sunulmaktadır.

Özel Bir Büyük Organ Biyoreaktörü Kullanılarak İnsan Dışı Primat Akciğerinin Hücreden Arındırılması ve Yeniden Hücreselleştirilmesi

mukus kistik fibrozis solunum yolları (CF) hastalarının mikrobiyal patojenler gelişmek için ideal bir ortam vardır takılı. el yazması onlar kimyasal koşulların hastalığı ve nasıl değişikliklere neden taklit mikrobiyal dinamikleri harekete geçirebilir bir ortamda CF akciğer mikrobiyomu eğitimi için yeni bir yöntem tarif eder.

WinCF Modeli - Bir Mukus bir Ucuz ve Çekilebilir Microcosm Akciğer İnfeksiyonları Mikrobiyoloji Eğitim için bronşiole Takıldı

Bu araştırmada, sarmal atalet Havacilik kapalı çevrim işlemi kullanılarak klinik hava yolu salgıları bir etiket içermeyen nötrofil ayırma yöntemi göstermektedir. Önerilen yöntem çeşitli solunum yolu hastalıkları klinik vitro deneyleri artıracağı.

Kapalı çevrim atalet Havacilik kullanarak hasta kaynaklı hava yolu salgı dan etiket içermeyen nötrofil zenginleştirme

Tanımlanan, toksisite testi için parçacıklara gerçekçi, tekrarlanan inhalasyon maruziyeti için bir in vitro bronş modelinin hücre kültürü ve maruz kalma yöntemidir.

Toksisite Testi için Havadaki Parçacıklara Gerçekçi, Tekrarlanan Soluma Maruziyeti için Hava Sıvısı Arayüzü Bronşiyal Epitel Modeli

Ayarlanabilir hava akış profillerine sahip CT tarama türevli, 3D baskılı akciğer modellerini kullanarak lob seviyesinde bölgesel pulmoner birikimi ölçmek için yüksek verimli, in vitro bir yöntem sunuyoruz.

Hastaya Özgü 3D Baskılı Akciğer Modelleri Kullanılarak Bölgesel Pulmoner Birikimin Değerlendirilmesi

Protokol, endojen epitelin sıçan trakeasından seçici olarak çıkarılmasına ve lümen yüzeyindeki eksojen hücrelerin homojen dağılımına izin veren, ardından hücre dokusu yapısının uzun süreli in vitro kültürüne izin veren görüntüleme özellikli bir biyoreaktörü tanımlar.

Biyomühendislik hava yolu dokusu üretmek için görüntüleme kılavuzlu biyoreaktör

Çip üzerinde akciğer modelleri, hava-sıvı arayüzünü ve endotel hücre perfüzyonunu taklit ederek, akciğer fizyolojisi çalışmaları için çok önemli olan kan akışını ve besin değişimini simüle ederek geleneksel 2D kültürleri aşıyor. Bu, solunum yolu enfeksiyonlarının anlaşılmasını ve tedavisini ilerletmek için dinamik, fizyolojik olarak doğru bir ortam sunarak akciğer araştırmalarının alaka düzeyini artırır.

Alveolar mukozal immün yanıtları incelemek için immünokompetan alveol-çip üzerinde model

Burada, pnömonektomiyi taklit etmek için tasarlanmış bir çip üzerinde organ (OOC) sistemi oluşturmak için bir protokol sunuyoruz. Bu sistem, glikokaliks bozukluğu ile pnömonektomi sonrası komplikasyonlar arasındaki potansiyel ilişkiyi araştırır.

Pnömonektomi Sonrası Endotelyal Glikokaliksin 3D Akışkan Çipte Modellenmesi - Vasküler Tabanlı Çip Üzerinde Organ Sistemi Üretmeye Yönelik Bir Yaklaşım

Bu protokol, A549 alveolar epitel hücreleri ve MRC-5 akciğer fibroblastlarından organoid üretimini, hücre dışı matris hidrojel iskelesi üzerinde üretmeni, ardından 3D kolajen jellerine gömülüp hücre germe biyoreaktör kullanılarak mekanik gerilmeye maruz kalmayı ve alveolar mekanobiyoloji araştırmasını sunmaktadır.

Mekanik Hücre Esneme Biyoreaktörü kullanarak 3D Kolajen Gömülü A549/MRC-5 Alveolar Organoidlerin Üretimi

Bu çalışmada biz ~ 8 μs iki çözüm karıştırma yeteneğine sahip mikroakışkan mikser imalat ve kullanımının açıklanması. Ayrıca UV floresan ve floresan rezonans enerji transferi (FRET) kullanarak spektroskopik tespiti ile bu karıştırıcı kullanımını göstermektedir.

Protein Katlama Öğrenmenin mikroakışkan Mikserler

Öğrenin, solunum fizyolojisinde pulmoner asiner hava yollarının biyomimetik mikroakışkan modelini kullanarak aerosol dinamiği ve partikül birikimini nasıl inceleyebilirsiniz. Bu yöntem, inhalasyon tedavilerinin geliştirilmesine katkı sağlar.

Pulmoner Asiner Airways Solunum Biomimetically bir mikroakışkan Modeli

Daha fazla video keşfet