Magnetische aanpassing van nalading in engineered heart tissues

Dit systeem kan worden gebruikt om gemanipuleerde hartweefsels bloot te stellen aan verschillende regimes van afterload, om de effecten van deze stimuli op weefselkrachtontwikkeling, remodellering en rijping te bestuderen. Onze techniek maakt het mogelijk om nauwkeurig te onderwerpen kloppen weefsels om een breed scala van aanpasbare afterload routines over langdurige perioden van cultuur zonder zelfs de noodzaak om de celkweek plaat te openen. Onze methode kan worden aangepast om na belasting in andere spierweefsel cultuur systeem, zoals skeletspier, gladde spier of accijnzen papillaire spier controle.

Aangezien onze systeembenadering vrij uniek is en technische aspecten bevat die veel wetenschappers niet kennen, kan visuele demonstratie helpen bij het recreëren van onze setup. Voor de vervaardiging van de magnetisch responsieve siliconen rekken, het verwerven van de 24 put plaat kan peddelen rekken van siliconen palen beschreven in het tekstprotocol. Smeer de magneten met behulp van een vaste polariteit met water en steek ze één voor één in de buitenste palen van de siliconenrekken.

Gebruik een gemengd stuk roestvrij staal tanddraad om ze voorzichtig naar de bodem van de holle postholte te duwen. In elke post kunnen maximaal vijf magneten worden gestapeld. Gebruik ronde neustang om roestvrij staal tanddraad te buigen in beugels 11,25 millimeter breed en 15 millimeter lang.

Om ervoor te zorgen dat de juiste afmetingen worden bereikt, kan men gebruik maken van een zelfgemaakte mal om te helpen bij het buigen van de draad, gebruik dan draadsnijders om de beugels en het bestand te snijden om het snijoppervlak glad te maken. Smeer de beugels of palen met water en steek ze in het siliconenrek dat de tweede en derde tot de buitenste paal in het proces bevestigt. Begin met het voorbereiden van de afterload het stemapparaat zoals beschreven in het tekstprotocol, bevestig aan de magneethouder aan de piëzo-elektrische fase met behulp van een niet-magnetisch materiaal, dit kan worden bereikt met behulp van een L-vormige stuk aluminium.

Installeer een lichtbron in het nabelastingentuningapparaat om visuele analyse van de weefsels mogelijk te maken. Hier werd een reeks LED's gebruikt om de ingenieur te verlichten om weefsels van onderen hartweefsels. Om het nabelastingtuningsysteem te kalibreren, monteer je een van de siliconenrekken en gebruik je verticaal met niet-magnetische materialen, zodat de magnetisch responsieve siliconenpalen horizontaal worden georiënteerd.

Nu monteren een van de plaat magneten op een horizontaal reizende lineaire fase zodanig dat het axiaal is uitgelijnd met de magnetisch responsieve post. Plaats de kalibratiemagneet een bepaalde afstand tot magnetisch responsieve siliconenpost met behulp van het horizontale stadium. Plaats een camera aan de zijkant van deze opstelling om de afbuiging van de palen onder invloed van de testbelasting optisch te kunnen registreren.

Zorg ervoor dat er voldoende ruimte onder de post voor de bijgevoegde ladingen vrij te hangen. Neem een foto van de post in de afwezigheid van gewichten te gebruiken als referentie voor de berichten neutrale positie. Zonder het perspectief van de camera te veranderen, bevestigt u een van de belastingen aan het einde van de siliconenpost en maakt u vervolgens een foto van de postbuiging onder invloed van het gewicht.

Nu grafiek de afbuiging van de siliconen post op de x-as tegen de zwaartekracht van elke test gewicht op de y-as. Dit moet een lineaire relatie tussen kracht en afbuiging opleveren. Plot een lineaire regressiefunctie die door 00 en de acquire-gegevens gaat.

De helling van deze functie is de stijfheid, k van de magnetisch responsieve siliconen post op de geteste magneet afstand. Herhaal deze stappen op verschillende afstanden tussen dmax en een dmin. Hier werden de afbuigingen op acht verschillende magneetposities, variërend van ongeveer 31 millimeter tot ongeveer vijf millimeter, geanalyseerd.

Veel regressie functie door middel van deze waarden. Gebruik bijvoorbeeld niet-lineaire pasvorm, een fasevervalfunctie in de analysesoftware. Deze regressiefunctie beschrijft de relatie tussen magneetafstand en afterload.

Als u het nabelastingenstemapparaat wilt voorbereiden op experimenten, sluit u de piëzo-elektrische fasemotor aan op de bewegingscontroller en sluit u de bewegingscontroller aan op de computer. Zorg ervoor dat de bewegingscontroller ook is aangesloten op een voedingsbron. Start vervolgens de motion controller platform software, sluit de software aan op de piëzo fase motor door het selecteren van de poort aangewezen als het podium bord tijdens de installatie van de motion control software en klik vervolgens op de open poort knop.

Ga naar het systeempaneel, selecteer open lus, in het vervolgkeuzemenu Lus. Verplaats de magneetplaat handmatig naar de hoogste stand, de grootst mogelijke magneetafstand. De magneetplaat moet contact maken met de kweekplaathouder.

Ga nu naar het bewegingspaneel, zoals de nulknop om de huidige positie van het piëzostadium terug te zetten naar nul millimeter. Beweeg het magneetblad handmatig naar de laagst mogelijke positie, schrijf de encoderpositie op om het bewegingsbereik voor de piëzo-elektrische trapmotor te bepalen. Stel de reislimieten in het systeempaneel in op waarden binnen het bewegingsbereik dat in de vorige stap is bepaald.

Dit voorkomt dat het magneetblad tegen het kweekblad of de onderkant van het nabelastingstemapparaat botst. Verplaats het magneetblad nogmaals naar de hoogste stand en klik op de nulknop. Ga naar het systeempaneel en wijzig de feedbacklusmodus in gesloten lus, dit zorgt ervoor dat de fase corrigeert voor eventuele fouten in de positionering.

Klik op de knop Opslaan in het vak Met de winkelparameters om deze instellingen in het systeem op te slaan. Plaats nu de 24 goed kweekplaat met gemanipuleerde hartweefsels op magnetisch responsieve siliconenrekken op de kweekplaatmount. Los de eerder voor d vastgestelde niet-lineaire regressiefunctie op om de magnetische afstand te berekenen die nodig is om een gewenste afterload te bereiken.

Trek dmin af van de berekende magneetafstand, d. Het resultaat is de afstand die de magneetplaat van zijn nulpositie moet afleggen om de gewenste afterload te bereiken. Typ deze waarde in het invoerveld Doelpositie één invoerveld in het deelvenster Beweging en klik op Ga om de nabelasting van het ontworpen hartweefsel aan te passen aan de berekende waarde.

Controle een MREHT's geproduceerd uit rattenharten werden gekweekt in de afwezigheid van magnetische afterload totdat een plateau in contractiele kracht werd bereikt. Op deze dag hadden MREHT's en gecontroleerde EHT's vergelijkbare gemiddelde krachten. In de loop van de volgende week, werd de afterload uitgeoefend op MREHTs stapsgewijs verhoogd van punt negen één tot zes punt acht vijf millinewton per millimeter, terwijl de afterload voor het controleren van EHTs constant bleef.

Gemiddelde contractielkracht steeg met stijgende afterload tot punt negen vijf millinewton, die meer dan een drievoudige verhoging van kracht in vergelijking met de gemiddelde waarde merkt die voor gecontroleerde EHTs wordt gemeten. Post afbuiging aan de andere kant afgenomen in vergelijking met controle weefsels. Op de laatste dag van de cultuur was de belangrijkste afbuiging gemeten voor MREHTs slechts punt één millimeter, in vergelijking met punt vier acht millimeter voor controle EHT's.

Rad EHT's op magnetisch responsieve siliconen palen werden gekweekt op een minimale afterload van punt negen een millinewton per millimeter tot een plateau en contractiele kracht werd bereikt. Vanaf deze dag ondergingen MREH's een zeven dagen na belasting regime dat de EHT's blootstelt aan cycli van afterload afwisselend punt negen een en zes punt acht vijf millinewton per millimeter. De afterload van controle EHT's werd constant gehouden op punt zes nul millinewton per millimeter over de gehele duur van de cultuur.

De waargenomen verschillen waren statistisch niet significant. In combinatie met optische contractiliteitsanalyse maakt deze methode de real-time meting van contractiele respons op korte termijn op fluctuerende grootheden van afterload mogelijk, wat nuttig kan zijn voor het onderzoeken van fysiologische spiereigenschappen. Sterke magneten kunnen zich plotseling aan elkaar vastklampen, waardoor de gebruiker mogelijk gewond wordt en de magneten zelf beschadigd raken, om dit te voorkomen, de magneet op een veilige afstand gescheiden houden.