Bioengineering
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キャビテーション強化療法の研究
Chapters
Summary April 9th, 2021
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提示された実験プロトコルは、薬物送達および/または他の生物効果の成功に必要な条件の調査を可能にすることを目的として、細胞培養装置におけるキャビテーション活性のリアルタイム測定を行うために使用することができる。
Transcript
これらのベンチトップシステム設計、データ収集および分析の原則は、キャビテーション強化療法のインビトロ研究のための合理的な基盤として使用することができる。当社の技術は、間隔キャビテーションモニタリング、反復可能なサンプルアライメント、一般的な細胞分析方法との互換性の重要な実験的属性を維持しながら、高スループットテストを可能にします。キャビテーション強化療法は、癌および脳卒中などの疾患の治療を含む複数の潜在的な用途を有する。
下支えメカニズムをよりよく理解することで、より良い治療法を開発することができます。この研究は、多様なキャビテーション誘導細胞のバイオ効果の研究を可能にする、容易に再現可能なシステム設計および実装フレームワークを提供する。薬物送達、ソノポレーション、ソノプリンティングを含む。
有意義な結果を得るには、実験のすべての変数の再現性と制御が必要です。関連するすべてのコントロールを実行し、電気的なノイズを測定することが不可欠です。音響トランスフェクション用のシステムの調製のために、100kPaの圧力で充填液を少なくとも2時間脱気して、伝播経路におけるキャビテーションの可能性を最小限に抑える。
酸素の分圧が10kPa以下であることを溶存酸素プローブで確認することが推奨されます。試験室をゆっくりと充填して、脱気液への空気の再導入を最小限に抑え、トランスデューサと中容器表面から残った気泡をすぐに取り除きます。超音波の電源パワーアンプは、時間に対してゲインと出力が安定するように、メーカーの推奨に従ってウォームアップすることができます。
そして、マクロの泡を包み込んだり、薬剤を破壊することなく均一な懸濁液を作るために穏やかに、そして継続的に攪拌しながらキャビテーション剤を希釈します。マイクロバブルを扱う場合は、慎重に処理してください。SAT2調製の場合、実験を開始する前に、エタノールを使用してPDMリッドを殺菌します。
殺菌した蓋を培養皿に合わせて細胞コンパートメントを形成し、充填液の10ミリリットルを備えた18ゲージの鈍い針を装備した10ミリリットルの注射器を装う。PDMの1つを通して針を挿入し、ゆっくりと傾いている間にチャンバーを満たし、マクロの泡が開いた穴を通って逃げることができるようにする。チャンバーが充填されたら、開いた穴に4〜5ミリメートルのポリマーロッドを挿入し、穴が水平になるようにアセンブリを配置します。
余分な液体を注入しながら針を取り除き、空気がチャンバーに引き込まれないようにし、別のポリマーロッドで充填穴を閉じます。エントラップされたマクロバブルの証拠をコンパートメントを視覚的にチェックし、セル露出コンパートメントをコンパートメントホルダーに合わせます。懸濁液中の粒子の浮力と、細胞暴露コンパートメントの向きを決定する際に、それらの浮力が細胞との接触にどのように影響するかを考えてみましょう。
次に、デバイスの水没部分に安静からマクロ気泡を阻止するために水平角度でチャンバー蓋を下げ、チャンバーの上部に蓋を取り付けます。実験測定を行う前に、懸濁液をチャンバー温度と熱的に平衡化させる。チャンバー内の温度が安定していることを確認するために細かい針熱電対を使用して。
リアルタイムで実験を監視するには、時間と周波数の両方のドメインで、データ収集プロセスを開始し、超音波ソースドライブ信号をオンにします。高電圧プローブを使用して、実験中に超音波源を駆動するアンプ出力信号を監視し、露光が期待どおりに進行していることを確認します。そして、オシロスコープがプローブの減衰を補うように設定されていることを確認してください。
パッシブキャビテーション検出器の時間領域モニタリングは、信号が現在の計装設定に適しているかどうか、およびキャビテーション信号が予想よりも早く見られるかどうかを明らかにします。周波数領域のモニタリングは、気泡の動作の種類の分析を可能にし、所望の細胞刺激を達成するために必要に応じてドライブレベルを調整するために使用することができます。この分析では、最も低い入射圧力で、受動キャビテーション検出器応答は、0.5MHzの基本的な超音波周波数の整数高調波から完全に構成された。
0.2から0.3MPaに増加すると、さらに高い整数高調波に加えて、スペクトルの顕著な超高調波をもたらした。この2つの圧力でのタイムドメイン波形は同様に見えたが、0.3MPaの結果はパルス持続時間に対してより多くの変動性を示した。最も高い圧力では、時間領域波形の振幅は、明らかに上昇したブロードバンドノイズの結果として、低い圧力に対して非線形に成長し、マイクロバブル破壊によって引き起こされる慣性キャビテーションによる可能性が高い。
ここでは、完全なスペクトルが50秒間の露光時間にわたって示され、その間、ソースは0.2秒ごとに2ミリ秒のパルスを放出した。このグラフで観察されるように、対応する全高調波および広帯域電力を示し、大きな振幅広帯域応答を生成し、最大の気泡の破壊と相関すると考えられる初期スパイクを用いた。数秒後、ブロードバンド応答は急速に減少し、明らかにバブル破壊が原因です。
この分析では、マイクロ気泡と正常PBSの20〜1希釈を用いて、時間およびサンプル平均スペクトルは、焦点が合っていない受動キャビテーション検出器が焦点検出器よりも強い広帯域応答を含んでいたことを示した。高調波力と超高調波力の両方で変動性をサンプリングするサンプルを減らしました。キャビテーション誘導バイオ効果は、蛍光顕微鏡、フローサイトメトリー、生物学的アッセイなどの技術を用いて評価することができる。
これにより、キャビテーション活性と生物学的影響との間に強固な関係が確立される。この技術は、キャビテーション媒介性薬物送達を支えるいくつかの潜在的な新しいメカニズムを明らかにしたバブル挙動と生物学的効果との関係をよりよく特定することを可能にした。
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