소프트웨어 및 기술 지원은 상관 솔루션 통합 (www.correlatedsolutions.com)의 호의였다.

참고 : 아래에서 설명하는 절차는 컬럼비아 사우스 캐롤라이나 대학, 사우스 캐롤라이나에서 기관 동물 케어 및 사용위원회에 의해 승인 된 프로토콜의 일환으로 수행되었다. 1. 조직 수집 및 해부 <ol><li> 조직 해부하기 전에 모든 수술 도구를 소독. 오토 클레이브 외과 가위 및 정밀 표준 집게뿐만 아니라 15 분 15 PSI의 압력과 121 ° C의 온도에서 수술 블레이드. </li><li> 신선한 돼지 (7 개월 된 랜드 레이스 남성, 60-70kg) 지역 도축장에서 그대로 대동맥과 신장 한 세트를 획득. 다시 아이스 1 % 인산염 완충 식염수 (PBS) 용액에 실험실에 전송 티슈. </li><li> 즉시 도착시, 수술 가위와 집게를 사용하여 주변 조직에서 복부 대동맥을 격리 할 것. </li><li> PBS (PH 7.2)로 가득 50 ML의 주사기를 사용하여 용기를 세 번 씻으십시오. 가위와 집게를 사용하면, 포스만큼 혈관 주위 조직을 제거시료의 완전성을 손상시키지 않고 환되는. </li><li> 세로 용기의 중간 부 상에 날카로운 면도날을 배치하고 용기 길이 방향 축에 수직 인 확인. 면도날 세 순차적 원주 인하를 적용하여 약 20 mm의 폭과 두 개의 링 샘플 각을 만듭니다. </li><li> 수직 블레이드 반경 방향으로 배향되도록, 하나의 링 시료에 날카로운 면도날을 위치. 단축 기계 테스트 스트립 형태의 샘플 결과 반경 컷을 산출하기 위해 급성 힘을 적용합니다. 100mm 유리 페트리 접시에 샘플을 놓고 표면의 반점의 응용 프로그램까지 PBS에 잠수함. 제 2 링 샘플에 대해 반복합니다. </li></ol> 표면 스페 클 패턴 2. 창조 <ol><li> 압력 밸브에 에어 브러쉬를 연결합니다. </li><li> 노즐 직경의 노즐 60 ~ 100 μm의의 얼룩을 산출 할 수있는 에어 브러쉬의 직경 (적절한 범위를 조정해야) 예비 연구로부터 결정될. </li><li> 에어 브러쉬의 중력 공급기에 검은 조직 마킹 염료의 약 2 ml에 붓고. </li><li> 약 0.5 미터 떨어진 샘플에서 에어 브러쉬를 놓습니다. </li><li> 페트리 접시에서 샘플을 제거합니다. PSI (100)의 분사 압력하에 약 5 초 동안 샘플의 내막 조직 표면에 마킹 염료 스프레이. 스페 클 패턴이 균일하게 시료 표면을 커버하도록 세 번 반복합니다. </li></ol> 실험 3. 성능 <ol><li> 조직 접착제를 사용하여 플라스틱 스트립 (1cm 폭 X 1cm 길이 X 0.5 cm 두께)에 샘플의 양 끝을 연결합니다. 조직 커팅 보드에 샘플을 놓습니다. 이 평평하도록 샘플을 놓고 디지털 캘리퍼스를 사용하여 치수를 측정한다. </li><li> 기계적 시험에 대한 시스템 제어를 시작합니다. 시스템이 홈 화면을 제어에서 &quot;설정&quot;탭에있는 작업 표시 줄의 &quot;파형&quot;를 선택합니다. </li><li> 광고-4 mm (시스템에 지정된 초기 위치에 대하여 4mm 연장)에 기계적 시험기의 상부 그립 바로 위치. 조심스럽게 기계 테스터의 상부 그립에 한 플라스틱 스트립 (3.1 시편에 부착) 확보 및 샘플 자유롭게 중지 할 수 있습니다. 샘플 및 상부 그립 사이의 거리가 2mm 미만인되도록 디지털 캘리퍼를 사용한다. </li><li> 샘플의 자유 단을 연장하지 않고 확보 할 수 있도록 수동 하부 그립의 위치를​​ 조정한다. 부드럽게 기계적 시험기의 하부 그립으로 샘플의 자유 단에 부착 된 플라스틱 스트립을 고정. <ol><li> 샘플 및 하부 그립 사이의 거리가 2mm 미만인되도록 디지털 캘리퍼를 사용한다. 시스템 로드셀 제로. 시료의 길이를 측정하고 글로벌 원주 균주의 계산을위한 기준 길이로 사용. </li></ol></li><li> 기계적 시험 프로토콜을 입력합니다. t에 사용되는 프로토콜그의 데모 0.01 mm / sec의 속도로 변위 18 % 시료 길이를 확장 4 축 변위 사이클을 수반한다. </li><li> 일시적으로는 수화 유지하기 위해 나머지 시험 프로토콜을 통해 샘플에 PBS 스프레이. </li><li> 로딩 프레임으로부터 1.5 m 위치된다 삼각대에 카메라 (5 메가 픽셀 카메라, 100mm 렌즈, 3.49 ㎛의 화소 크기) 마운트. 카메라와 시료 표면 깊이의 가장 낮은 필드에 카메라를 설정하고보기의 전체 필드에 포커스가되도록의 정렬을 조작하여 수직 확인합니다. </li><li> 촬상 소프트웨어를 연다. </li><li> 옵션 &quot;을 선택 시스템&quot;에서 &quot;PGR-2&quot;를 선택합니다. </li><li> 이미지를 저장할 수있는 프로젝트 경로를 선택 분석합니다. </li><li> &quot;타임 스퀘어&quot;아이콘을 클릭하고 5 초로 획득 간격을 지정합니다. </li><li> 샘플의 명확도를 얻을 수 있도록 렌즈의 노출, 개구 수 및 초점을 조절. </li><li> 샘플에 적절한 조명을 제공하는 LED의 위치를​​ 조정합니다. </li><li> 시료 표면의 화상을 얻을 촬상 소프트웨어에서 &quot;시작&quot;아이콘을 클릭. </li><li> 이미지 분석 소프트웨어를 엽니 다. </li><li> 획득 된 이미지를 가져옵니다. 개인 반점을 확대 한 다음이 개인 반점에서 픽셀 수를 계산합니다. 참고 : 대표 검은 반점을 확인합니다. 유사한 높은 값을 갖는 스페 클 양쪽 픽셀 사이의 직선 거리로 스펙 클 크기를 정의. 허용되는 스페 클의 크기, 전형적인 스펙 클의 폭 방향의 픽셀 수는 3 픽셀보다 커야한다. 가능하면 측정의 공간 해상도를 향상시키기 위해, 대부분의 얼룩은 스펙 클의 폭을 가로 질러 더 이상 5-7 화소를 가져야한다. 따라서,이 경우의 일반적인 반점 사이 10 μm의 작은에서 23 μm의 선형 치수에서 가장 큰에서 범위 것입니다. 적절한 부분 집합을 확인하려면크기, 일반적인 서브 세트는 그 폭에 걸쳐 적어도 흰색 3과 3 검은 얼룩을 가져야한다. 전형적인 스펙 클 선형 치수 5 픽셀이면, 각 서브 세트는 선형 31x31 사이즈가 적어도 105 μm의 것이다. 서브 세트의 중심 간 간격은 선형 치수의 1/6 이상이어야한다. 따라서 31x31 서브 세트 크기, 거리는 직선 거리로 18 μm의 픽셀을 나타내는 5이다. </li><li> 스페 클 패턴의 품질을 확인한 후, 동시에 테스트를 시작하는 이미지 캡처 소프트웨어에서 시스템의 &quot;실행&quot;아이콘 &quot;시작&quot;아이콘을 클릭합니다. </li><li> 카메라와 촬상 소프트웨어를 사용하여 시험에 걸쳐 일련의 이미지를 캡쳐. </li></ol> 실험 후 4. 정리 절차 <ol><li> 생물 학적 가방에 폐기 샘플을 놓고 가방을 닫습니다. 적절한 처리를 위해 사우스 캐롤라이나 대학의 환경 보건 및 안전 (EHS)의 부서를 호출합니다. </li><li> 인산염을 준비증류수에 세제 살균제의 1:64 희석 비율을 무료로 소독액. 20 분 동안이 솔루션에 수술 도구를 만끽 해보세요. </li><li> 충분히 증류수 4.2에 설명 된 항목을 헹군다. 종이 타월을 이용하여 툴을 건조 후 70 % 에탄올 용액으로 스프레이 그들. 다시 종이 타월을 사용하여 수술 도구를 건조 및 수술 도구 상자에 다시 넣어. </li></ol> 로컬 스트레인 필드를 측정 5. 이미지 분석 <ol><li> 이미지 분석 소프트웨어를 엽니 다. </li><li> 분석 할 필요가있는 모든 이미지를 선택, &quot;얼룩 이미지&quot;탭을 클릭합니다. </li><li> 사각형 도구를 클릭하고 첫 번째 이미지에 대한 관심의 영역을 선택합니다. </li><li> 일부 크기 41 × 41 픽셀과 스텝 크기 5 픽셀 입력합니다. </li><li> 소프트웨어에서 분석 탭을 시작을 클릭 최적화 된 8 트랩으로 보간을 선택; 가우스와 같은 옵션 제로 정규화 제곱 차이와 일부의 무게와 같은 기준을 선택합니다. </li><li>소프트웨어의 기본값으로 임계 값 옵션을 설정합니다. </li><li> 시작 분석 탭의 후 처리 하위 탭을 클릭합니다. 옵션 변형 계산을 클릭하고 필터의 크기와 소프트웨어에 기본적으로 필터의 유형을 둡니다. 선택 텐서는 라그랑주을 입력합니다. </li><li> 데이터 탭을 선택하고 표면 변형 필드의 시각화에 대한 모든 분석 이미지를 선택합니다. </li></ol>

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A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=3D+constitutive+modeling+of+the+biaxial+mechanical+response+of+intact+and+layer-dissected+human+carotid+arteries.">3D constitutive modeling of the biaxial mechanical response of intact and layer-dissected human carotid arteries.</a> J Mech Behav Biomed Mater. 5, 116-128 (2012).</li></ol>

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이전의 연구는 샘플 18,20,21,23,24 균주를 평가 염료 비디오 추적 방법의 넓은 범위를 사용하였으나, 우리의 목표는 본 평가 용 2D-DIC와 커플 일축 인장 시험에 포괄적 인 방법을 제공하는 것이다 혈관 조직 샘플의 표면 변형. 샘플 축성 로딩이 일어나 고해상도 카메라와 실내 이미지 분석 소프트웨어를 변형 필드는 소정의 표면 영역 내에 측정 할 수있다. 혈관 조직의 기계적 시험에 특히 관련성, 제시된 기술은 직접 다시 구성적인 재료 특성의 식별을 가능하게 평면 이중 축 시험에서 표면 변형을 평가하기 위해 적용 할 수 있습니다. 디지털 화상 상관 분석을 용이하게하기 위하여, 스펙 클 패턴은 샘플 표면에 적용된다. 반점을 위해 이용 페인트는 쉽게 대부분의 연부 조직 표면에 부착 조직 표시 염료입니다. 을 달성하기 위해콘트라스트 양질 및 스펙 클 패턴, 60-100 ㎛, 최적 반점 크기의 적절한 밀도는 0.5 m의 거리가 분무 에어 브러쉬의 노즐 직경과 샘플 및 에어 브러쉬 사이의 거리를 조정함으로써 실현된다. 사용 스펙 클 크기는 얻어진 측정치 (23, 25)의 해상도에 직접 관련된다. 각각의 허용 스펙 클 화상의 상관 관계를 얻기 위해 적어도 3-5 픽셀로 샘플링되어야한다. 뷰의 22mm × 18mm 필드와 이용 반점 크기 감안 제시 실험 해상도가 9㎛ / 화소이다. 혈관 조직 (26, 27)에 대한 준 정적 변형 된 평형 상태의 시리즈를 얻기 위하여는 0.01 mm / sec의 충전율은 기계적 시험에 사용된다. 카메라와 고성능 로드셀 모두 진동에 대단히 민감하기 때문에, 실험 기간 동안 최소한의 운동이 있어야한다; 심지어 작은 경우, 강체 카메라 / 시편 운동은 발생 승 수아픈 혼란의 2D-DIC 기반 측정. 유사하게, 샘플 변형 따라서는 PBS가 2D-DIC의 정확도를 촉진하기 위해 테스트를 통해인가되는 것이 중요하고, 조직의 탈수로 인해 발생할 수있다. 2D-DIC 들어, 요구 사양은 서브 세트의 크기와 영상 정합 알고리즘 (22)에서 사용되는 스텝 사이즈를 포함한다. 무시할 바이어스 정확한 결과를 얻기 위해서, 적어도 3 블랙 3 흰 얼룩은 적어도 3-5 픽셀 샘플링 각 반점으로, 각각의 서브 세트에 존재한다. 출력에서의 각 데이터 포인트는 정보가 실험 공간 해상도로 간주 서브 세트 크기 (41x41 픽셀들)에 해당하는 박스를 통해 평균 제공한다. 스텝 사이즈의 측면에서 두 개의 데이터 지점 사이의 거리가이 실험에서는 5 픽셀이다. 스펙 클 변위 / 표면 변형 측정에서 정확도를 최대화하기 위해, 8 탭 스플라인 보간법 정확한 서브 픽셀 세기 값을 얻기 위해 적용된다. 8 탭 메타OD는 4 탭 또는 6 탭 보간 필​​터를 사용하여 얻은 결과와 비교하여 균주를 얻는데 다소 높은 정확도를 갖는다. 그것은 조명 스케일의 변화에 의해서 영향을받지 않기 때문이다 상관 관계 표준 &quot;정규화 된 제곱의 차이는&quot;정합을 위해 선택되었다 (예를 들면, 변형 된 부분 집합은 기준보다 30 % 더 밝은 경우). 이 선택은 소프트웨어의 기본 선택 사항이며 일반적으로 유연성의 최상의 조합을 제공하며, 28 일 결과. 서브 세트 내의 픽셀 매칭 처리에 가중되는 방법을 제어하는​​ 부분적인 가중치는, 가우시안으로서 선택된다. 균일 한 무게와, 집합 내의 각 픽셀은 동등하게 간주된다; 가우시안 가중치는 공간 해상도와 변위 분해능 최상의 조합을 제공한다. 표면 변형 장의 변동 계수는 실내 이미지 분석 소프트웨어로 계산 균주 이질성의 정도를 정량화하기 위해 사용되었다. COEF모두 원주와 길이 방향의 변형 필드의 변화 ficient 이전에 다른 혈관 조직 유형 (게시되지 않은 결과)에 유사한 기계적 시험에서 관찰 된 증가 글로벌 원주 변형, 감소 하였다. 이 영구 추세에 기초하여, 표면 변형 필드가 충분히 글로벌 및 로컬 측정에 수렴되도록 연장 몇몇 중요한 정도 위에서 균질화 수 있다고 예상하는 것이 합리적이다. 그러나 임계 값이 제정함으로써 재료 특성의 정확한 식별을 로컬 변형률 측정의 사용을 지원하고, 조직 - 특이 적 시료 인 것으로 보인다. 몇 가지 제한 사항은 우리의 제공 방법 및 결과의 적절한 해석을 위해 고려되어야한다. 우리는 글로벌 원주 변형의 적당한 범위를 규정하여 모두 원주와 길이 방향에서 우리의 실현 지역의 변형 크기가 유의하게 낮았다<html> 생체 내에서 볼 값보다. 또한, 우리는 하나의 샘플 방향에서 일축 기계적 반응을 평가하고, 따라서 혈관 조직 (29, 30)에 대한 구성적인 재료 특성을 식별하기 위해 충분한 데이터를 생성한다. 그러나, 우리의 목표는 돼지 대동맥 광범위한 기계적 분석을 수행하는 것이 아니라 연조직에 축성 기계적 시험에 커플 2D-DIC에 실험 프로토콜을 보여주는 것은 아니다. 본원에 제시된 기술은 용이 축 기계적 시험 때문에 31-33 혈관 조직의 구성 적 기계적 특성 정량화로 확장 될 수있다. 2D-DIC 방법은 시료 표면에 대응하는 평면 변형 장을 캡처한다. 시편은 평면으로부터 변형, 또는 표본이 비평면 형상 인 경우 (예를 들어, 혈관), 입체 시청 화상과 3D-DIC 기술은 광범위한 변형 측정 (23, 25)에 대해 적용 할 수있는 경우. 본 원고는 단축 인장 시험 및 디지털 이미지의 상관 관계를 통합하는 방법에 대한 자세한 정보를 제공하는 요약 NT는 &quot;&gt; 네이티브 혈관 조직의 기계적 응답을 특성화한다. 본 연구에서 제시된 방법은 용이하게 다른 고유의 기계적 특성에 대해 적용 할 수있다 및 연조직뿐만 아니라 소프트 하이드로 겔 / 고분자 재료를 설계하고, 시료 표면 변형 장 기계적 테스트 중에 상당한 이질성을 나타낸다 때 특히 유용하다.

오십년 이상에 걸친 연구의 풍부한 역사는 혈관 조직의 기계적 특성을 정량화에 초점을 맞추고있다. 이러한 연구는 우리가 더 혈관 병리 생리 및 동작 모두 이해 효능 / 혈관 내 장치의 호환성 및 지원 설계 및 엔지니어링 혈관의 제조 1-6 구조를 평가하기위한 기초를 제공 할 수있다. 부드러운 조직과 기계적 특성의 구성적인 모델링의 기계적 응답의 정확한 측정은 본질적으로 대부분의 조직 유형에 의해 전시 된 기계적인 이질성, 이방성 및 비선형 성으로 인해 도전하고있다. 또한, 실험 측정은 종종 지역의 기계적 시험의 과정에서 샘플 그립 인터페이스를 도입 복잡성 (즉, 굴곡, 마찰, 응력 집중, 찢어) 및 조직은 살아있는 동물에서 적출되면 기계적 성질의 피할 수없는 변화에 의해 혼동된다. &lt;/ P&gt; 단축 인장 실험은 고체 재료로 이루어진 시험편에 대해 수행 할 수있는 간단한 기계적 시험 사이이며, 종종 혈관 조직의 기계적인 반응을 평가하는 데 사용된다. 이러한 실험 결과는 모두 천연 및 조직 공학 소스에 유용한 사전 정보를 제공하고, 혈관 벽 7-11의 기계적 동작에 대해 특정 치료, 질환 상태, 또는 화합물의 약물 학적 효과를 비교하는데 사용될 수있다. 연부 조직의 단축 기계적 시험은 일반적으로 가장 일반적으로 개 뼈 또는 링 7,8,12-14 모양의 비교적 균일 한 형상으로 샘플에서 수행됩니다. 그러나 이러한 이상화 기하학에서 중요한 출발 인해 테스트 시스템 내에서 조직의 절개, 격리 및 클램핑과 관련된 문제로 발생할 수 있습니다. 기하학의 모든 비 균일 성이 궁극적으로 이기종 스트레스와 긴장을 야기 할 것이다필드는 샘플의 실제 샘플 형상에 의존 이질성뿐만 아니라, 샘플 크기 (그립에 대하여) 및 9,15,16 재료의 기계적 성질과 정도, 축 확장을 실시하는 경우. 필드 불균질성이 중요 할 때, 상대적으로 파지 위치에 기초하여 샘플 스트레인 계산은 부정확 및 기계적 행동을 평가하기위한 기초 따라서 불충분하다. 영상 분석 시스템은 널리 종종 시편 표면 (17, 18)에인가 높은 조영제 마커를 이용하여 연부 조직의 변형률 측정 용으로 사용되어왔다. 디지털 이미지의 상관 관계, 변형 전후의 시험편의 표면에 계조 강도 값을 비교하여 전체 필드 표면 변형을 측정하는 광학 측정 학적 기법, 연조직 19-21 분석 비디오와 함께 사용되어왔다. 디지털 화상 상관의 여러 가지 이점 interferometr 비교있다측정을 위해 사용될 수있는 IC 방법. 우선, 비접촉 측정 기술로서, 이는 측정 시스템에 영향을 시험편되는 방식으로 인한 재료 특성을 수정 교란 효과를 최소화한다. 둘째, 덜 엄격한 측정 환경을 필요로하고 다른 방법에 비해 감도, 해상도의 넓은 범위를 갖는다. 셋째, 시야 전체의 캡처 기능 부여,이 기술은 평균과 지방 모두 기계적 응답을 특성화 할 수있다. 방법의 자세한 설명은 독자 서튼 (22)에 의해 책을 참조하는 것이 좋습니다. 시료 표면에 변형 필드를 획득하기 위해 2 차원 디지털 화상의 상관 기법 (2D-DIC)이 사용될 수있다. 즉, 시편의 이미지는 무부하 및 다양한로드 상태에서 캡처됩니다. 첫 번째 이미지는 후속 계산을위한 메쉬를 형성하는 부분 집합 (M × M 픽셀)라는 작은 사각형으로 나누어 져 있습니다2D 변형 필드. 변형 된 시료의 각 사각형의 위치가 이미지 매칭 알고리즘을 이용하여 획득된다. 각 정사각형의 동작은 다음의 다항식 피팅 또는 유한 요소 보간을 포함하는 다양한 방법을 통해 변형 구배 및 변형을 유도하는 데 사용할 수있는 변위 필드를 수득 화상별로 화상 추적된다. 본 논문에서는 단축 인장 시험 및 2D-DIC의 통합을 통해 네이티브 혈관 조직의 표면 변형 분야의 평가를위한 상세한 방법을 제공한다.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="815">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Uniaxial tensile mechanical tester</td>
			<td style="width:176px;">Enduratec</td>
			<td style="width:119px;">3230 AT/HR</td>
			<td style="width:304px;"></td>
		</tr>
		<tr height="126">
			<td height="126" style="height:126px;width:216px;">Blue tissue marking dye</td>
			<td style="width:176px;">http://www.ebay.com/itm/Tissue-Marking-Dye-in-Bottles-2oz-Bottle-1-ea-/201193551510?pt=LH_DefaultDomain_0&#38;hash=item2ed811f696</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Sprayer</td>
			<td style="width:176px;">Anest-iwata</td>
			<td>CM-B</td>
			<td>Custom Micron B</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Camera</td>
			<td style="width:176px;">Point Grey</td>
			<td style="width:119px;">GS2-GE-50S5M-C</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Lens</td>
			<td style="width:176px;">Tokina</td>
			<td style="width:119px;">AT-X M100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Vascular tissue</td>
			<td style="width:176px;">Caughman Inc</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">0.9% Sodium Chloride Injection PBS</td>
			<td style="width:176px;">BAXTER HEALTHCARE CORP.</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Vic_snap</td>
			<td style="width:176px;">Correlated Solutions</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Vic_2D</td>
			<td style="width:176px;">Correlated Solutions</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Wintest 4.1</td>
			<td style="width:176px;">Bose ElectroForce</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Tissue adhesive</td>
			<td style="width:176px;">&#160;3M Vetbond&#160;</td>
			<td style="width:119px;">1469SB</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Disinfectant&#160;</td>
			<td style="width:176px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:119px;">04-355-13</td>
			<td>Decon BDD Bacdown Detergent Disinfectant</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

using digital image correlation to characterize local strains on vascular tissue specimens

Characterization of the mechanical behavior of biological and engineered soft tissues is a central component of fundamental biomedical research and product development. Stress-strain relationships are typically obtained from mechanical testing data to enable comparative assessment among samples and in some cases identification of constitutive mechanical properties. However, errors may be introduced through the use of average strain measures, as significant heterogeneity in the strain field may result from geometrical non-uniformity of the sample and stress concentrations induced by mounting/gripping of soft tissues within the test system. When strain field heterogeneity is significant, accurate assessment of the sample mechanical response requires measurement of local strains. This study demonstrates a novel biomechanical testing protocol for calculating local surface strains using a mechanical testing device coupled with a high resolution camera and a digital image correlation technique. A series of sample surface images are acquired and then analyzed to quantify the local surface strain of a vascular tissue specimen subjected to ramped uniaxial loading. This approach can improve accuracy in experimental vascular biomechanics and has potential for broader use among other native soft tissues, engineered soft tissues, and soft hydrogel/polymeric materials. In the video, we demonstrate how to set up the system components and perform a complete experiment on native vascular tissue.

혈관 조직에 경 사진 축 확장 시험에서 취득한 기계 데이터는 주어진 변위 속도로 적용 샘플 변위 관계 대 부하로 구성되어 있습니다. 본 연구에서는 축성 기계적 시험과 함께, 2D-DIC 다양한 변형 상태에서 직교하는 방향에서 시료의 표면 변형 필드를 측정하기 위해 사용된다. 혈관 조직의 점탄성 특성은 기계적 전처리 이전의 하중 - 변위 곡선 이력의 주목할만한 정도에 명시되어있다. 히스테리시스가 점진적으로 (그림 1)이 감소되는 것을 특징으로하는 기계적 시험의 재현성을 촉진하고 탄성 기계적인 반응을 얻으려면 조직은 여러 하역주기를 통해 미리 조정된다. 대단히 조심 샘플 준비 및 설치에도 불구하고, 2D-DIC 측정 얻어진 내막 표면 변형 장 모두에서 매우 불균일 함을 입증<html> 원주와 길이 방향. 예상 한 바와 같이, 로컬 원주 변형률 값은 적용된 샘플 변위 증가. 원주 변형 패턴은 일반적으로 이질성 샘플 그립 계면 부근에 비해 샘플의 중심에서 가까운 낮은 값, 로컬 균주에 파의 영향을 반영하는 (도 2)을 산출한다. 샘플을 서서히 확장으로 길이 방향으로, 샘플 내막 표면에서 얻어진 불균일 압축 균주가 증가하고, 생성 된 변형 필드는 원주 방향 (도 3)에 비해 이종 더 현저 정도를 나타낸다. 직교 방향에서 표면 변형의 변동 필드 (CV)의 계수들은 실험적 선택 상태에서 필드 이질성의 정도를 반영하여 산출하고, 단조 증가 샘플 확장자 (표 1)에 따라 감소하는 것으로 확인되었다. 1 &quot;&gt; :&quot;유지 - together.within 페이지 = FO &quot;jove_content <img alt="그림 1" src="/files/ftp_upload/53625/53625fig1.jpg" /> 그림 1. 단축 인장 시험을위한 혈관 조직 샘플의 실험 전처리. 직사각형 모양의 샘플을 재현 탄성 응답을 얻기 위해 세 하역 사이클 미리 조정된다. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53625/53625fig1large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a> <img alt="그림 2" src="/files/ftp_upload/53625/53625fig2.jpg" /> 관심의 샘플 영역 내에서 2 원주 변형 필드를 그림. () 얼룩덜룩 한 샘플 내막 표면의 대표적인 예와 관심의 식별 영역입니다. 증가에 관심이 확인 된 지역 (B) 지역 원주 스트레인 ε 전년 동기 대비 (%)적용 글로벌 원주 변형의 수준 (왼쪽에서 오른쪽으로, 18 %, 9 %로 1.6 %에서 증가). <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53625/53625fig2large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a> <img alt="그림 3" src="/files/ftp_upload/53625/53625fig3.jpg" /> 관심의 샘플 지역 내의 그림 3. 세로 변형 필드. () 얼룩덜룩 한 샘플 내막 표면의 대표적인 예와 관심의 식별 영역입니다. 적용 글로벌 원주 변형의 수준을 증가에서 관심의 식별 지역 (B) 지역의 종 방향 변형률 ε의 XX (%)을. (왼쪽에서 오른쪽으로, 18 %, 9 %로 1.6 %에서 증가) <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53625/53625fig3large.jpg" target="_blank">을 보려면 여기를 클릭하십시오 이 그림의 더 큰 버전.</a> <tablefo를하기 : 유지 - together.within 페이지를 = &quot;1&quot;&gt; <tbody><tr><td> 글로벌 원주 변형 [%] </td><td> ε 전년에 CV (%) </td><td> ε의 XX에 CV (%) </td></tr><tr><td> 1.6 </td><td> 11.8 </td><td> 28.1 </td></tr><tr><td> 9.0 </td><td> 7.4 </td><td> 25.1 </td></tr><tr><td> 18.0 </td><td> 5.6 </td><td> 20.7 </td></tr></tbody></table> 표 균주 필드 변동 계수 1. 모두 원주 (ε 전년 동기 대비)에서 샘플 내막 표면 변형 필드의 변화 (CV)와 종 (ε의 XX) 적용 글로벌 원주 변형의 선택 수준에서 방향 계수.

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Using Digital Image Correlation to Characterize Local Strains on Vascular Tissue Specimens

디지털 이미지의 상관 관계를 사용하면 혈관 조직 표본의 로컬 균주의 특성을

We describe the use of digital image correlation to characterize the local surface strain field on vascular tissue samples subjected to uniaxial tensile testing. These measurements facilitate precise quantification of the sample mechanical response and the generation of constitutive stress-strain relations.

Characterization of the mechanical behavior of biological and engineered soft tissues is a central component of fundamental biomedical research and ...

using-digital-image-correlation-to-characterize-local-strains-on

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Biology

9.4K 조회수.  University of South Carolina. We describe the use of digital image correlation to characterize the local surface strain field on vascular tissue samples subjected to uniaxial tensile testing. These measurements facilitate precise quantification of the sample mechanical response and the generation of constitutive stress-strain relations.

비디오: Using Digital Image Correlation to Characterize Local Strains on Vascular Tissue Specimens

Isolation and Differentiation of Stromal Vascular Cells to Beige/Brite Cells

Brown adipocytes have the ability to uncouple the respiratory chain in mitochondria and dissipate chemical energy as heat. Development of UCP1-positive brown adipocytes in white adipose tissues (so called beige or brite cells) is highly induced by a variety of environmental cues such as chronic cold exposure or by PPAR&gamma; agonists, therefore, this cell type has potential as a therapeutic target for obesity treatment. Although most immortalized adipocyte lines cannot recapitulate the process of "browning" of white fat in culture, primary adipocytes isolated from stromal vascular fraction in subcutaneous white adipose tissue (WAT) provide a reliable cellular system to study the molecular control of beige/brite cell development. Here we describe a protocol for effective isolation of primary preadipocytes and for inducing differentiation to beige/brite cells in culture. The browning effect can be assessed by the expression of brown fat-selective markers such as UCP1.

Primary white preadipocytes isolated from white adipose tissues in mice can be differentiated into beige/brite cells. Presented here is a reliable cellular model system to study the molecular regulation of "browning" of white fat.

베이지 / Brite 셀에 Stromal 혈관 세포의 분리와 차별화

Brown adipocytes have the ability to uncouple the  respiratory chain in mitochondria and dissipate chemical energy as heat.  Development of UCP1-positive ...

연구

생물학

Easy Measurement of Diffusion Coefficients of EGFP-tagged Plasma Membrane Proteins Using k-Space Image Correlation Spectroscopy

Lateral diffusion and compartmentalization of plasma membrane proteins are tightly regulated in cells and thus, studying these processes will reveal new insights to plasma membrane protein function and regulation. Recently, k-Space Image Correlation Spectroscopy (kICS)1&#160;was developed to enable routine measurements of diffusion coefficients directly from images of fluorescently tagged plasma membrane proteins, that avoided systematic biases introduced by probe photophysics. Although the theoretical basis for the analysis is complex, the method can be implemented by nonexperts using a freely available code to measure diffusion coefficients of proteins. kICS calculates a time correlation function from a fluorescence microscopy image stack after Fourier transformation of each image to reciprocal (k-) space. Subsequently, circular averaging, natural logarithm transform and linear fits to the correlation function yields the diffusion coefficient. This paper provides a step-by-step guide to the image analysis and measurement of diffusion coefficients via kICS.
First, a high frame rate image sequence of a fluorescently labeled plasma membrane protein is acquired using a fluorescence microscope. Then, a region of interest (ROI) avoiding intracellular organelles, moving vesicles or protruding membrane regions is selected. The ROI stack is imported into a freely available code and several defined parameters (see Method section) are set for kICS analysis. The program then generates a &#34;slope of slopes&#34; plot from the k-space time correlation functions, and the diffusion coefficient is calculated from the slope of the plot. Below is a step-by-step kICS procedure to measure the diffusion coefficient of a membrane protein using the renal water channel aquaporin-3 tagged with EGFP as a canonical example.

This paper provides a step by step guide to the fluctuation analysis technique k-Space Image Correlation Spectroscopy (kICS) for measuring diffusion coefficients of fluorescently labeled plasma membrane proteins in live mammalian cells.

K-공간 이미지의 상관 관계 분광학을 사용하여 EGFP-태그 플라즈마 막 단백질의 확산 계수의 간편한 측정

Lateral diffusion and compartmentalization of plasma membrane proteins are tightly regulated in cells and thus, studying these processes will reveal new ...

Measurement of mRNA Decay Rates in Saccharomyces cerevisiae Using rpb1-1 Strains

mRNA steady state levels vary depending on environmental conditions. Regulation of the steady state accumulation levels of an mRNA ensures that the correct amount of protein is synthesized for the cell&#8217;s specific growth conditions. One approach for measuring mRNA decay rates is inhibiting transcription and subsequently monitoring the disappearance of the already present mRNA. The rate of mRNA decay can then be quantified, and an accurate half-life can be determined utilizing several techniques. In S. cerevisiae, protocols that measure mRNA half-lives have been developed and include inhibiting transcription of mRNA using strains that harbor a temperature sensitive allele of RNA polymerase II, rpb1-1. Other techniques for measuring mRNA half-lives include inhibiting transcription with transcriptional inhibitors such as thiolutin or 1,10-phenanthroline, or alternatively, by utilizing mRNAs that are under the control of a regulatable promoter such as the galactose inducible promoter and the TET-off system. Here, we describe measurement of S. cerevisiae mRNA decay rates using the temperature sensitive allele of RNA polymerase II. This technique can be used to measure mRNA decay rates of individual mRNAs or genome-wide.

Measurement of mRNA Decay Rates in Saccharomyces cerevisiae Using rpb1-1 Strains

The steady state level of specific mRNAs is determined by the rate of synthesis and decay of the mRNA. Genome-wide mRNA degradation rates or the decay rates of specific mRNAs can be measured by determining mRNA half-lives. This protocol focuses on measurement of mRNA decay rates in Saccharomyces cerevisiae.

mRNA의 붕괴 요금의 측정에<em&gt; 사카로 미세스 세 레비 시아</em사용&gt;<em&gt; rpb1-1</em&gt; 균주

mRNA steady state levels vary depending on environmental conditions. Regulation of the steady state accumulation levels of an mRNA ensures that the ...

Confocal Microscopy Reveals Cell Surface Receptor Aggregation Through Image Correlation Spectroscopy

Confocal microscopy provides an accessible methodology to capture sub-cellular interactions critical for the characterization and further development of pre-clinical agents labeled with fluorescent probes. With recent advancements in antibody based cytotoxic drug delivery systems, understanding the alterations induced by these agents within the realm of receptor aggregation and internalization is of critical importance. This protocol leverages the well-established methodology of fluorescent immunocytochemistry and the open source FIJI distribution of ImageJ, with its inbuilt autocorrelation and image mathematical functions, to perform spatial image correlation spectroscopy (ICS). This protocol quantitates the fluorescent intensity of labeled receptors as a function of the beam area of the confocal microscope. This provides a quantitative measure of the state of target molecule aggregation on the cell surface. This methodology is focused on the characterization of static cells with potential to expand into temporal investigations of receptor aggregation. This protocol presents an accessible methodology to provide quantification of clustering events occurring at the cell surface, utilizing well established techniques and non-specialized imaging apparatus.

Antibodies that bind to target receptors on the cell surface can confer conformation and clustering alterations. These dynamic changes have implications for characterizing drug development in target cells. This protocol utilizes confocal microscopy and image correlation spectroscopy through ImageJ/FIJI to quantify the extent of receptor clustering on the cell surface.

Confocal 현미경 검사 법 밝혀 세포 표면 수용 체 이미지 상관 분광학을 통해 집계

Confocal microscopy provides an accessible methodology to capture sub-cellular interactions critical for the characterization and further development of ...

Magnetic-Activated Cell Sorting Strategies to Isolate and Purify Synovial Fluid-Derived Mesenchymal Stem Cells from a Rabbit Model

Mesenchymal stem cells (MSCs) are the main cell source for cell-based therapy. MSCs from articular cavity synovial fluid could potentially be used for cartilage tissue engineering. MSCs from synovial fluid (SF-MSCs) have been considered promising candidates for articular regeneration, and their potential therapeutic benefit has made them an important research topic of late. SF-MSCs from the knee cavity of the New Zealand white rabbit can be employed as an optimized translational model to assess human regenerative medicine. By means of CD90-based magnetic activated cell sorting (MACS) technologies, this protocol successfully obtains rabbit SF-MSCs (rbSF-MSCs) from this rabbit model and further fully demonstrates the MSC phenotype of these cells by inducing them to differentiate to osteoblasts, adipocytes, and chondrocytes. Therefore, this approach can be applied in cell biology research and tissue engineering using simple equipment and procedures.

This article presents a simple and economic protocol for the straightforward isolation and purification of mesenchymal stem cells from New Zealand white rabbit synovial fluid.

마그네틱 활성화 전략을 분리 하 고 정화 활 액 액체 파생 된 중간 엽 줄기 세포는 토끼 모델에서 정렬 셀

Mesenchymal stem cells (MSCs) are the main cell source for cell-based therapy. MSCs from articular cavity synovial fluid could potentially be used for ...

Micron-scale Phenotyping Techniques of Maize Vascular Bundles Based on X-ray Microcomputed Tomography

It is necessary to accurately quantify the anatomical structures of maize materials based on high-throughput image analysis techniques. Here, we provide a 'sample preparation protocol' for maize materials (i.e., stem, leaf, and root) suitable for ordinary microcomputed tomography (micro-CT) scanning. Based on high-resolution CT images of maize stem, leaf, and root, we describe two protocols for the phenotypic analysis of vascular bundles: (1) based on the CT image of maize stem and leaf, we developed a specific image analysis pipeline to automatically extract 31 and 33 phenotypic traits of vascular bundles; (2) based on the CT image series of maize root, we set up an image processing scheme for the three-dimensional (3-D) segmentation of metaxylem vessels, and extracted two-dimensional (2-D) and 3-D phenotypic traits, such as volume, surface area of metaxylem vessels, etc. Compared with traditional manual measurement of vascular bundles of maize materials, the proposed protocols significantly improve the efficiency and accuracy of micron-scale phenotypic quantification.

We provide a novel method to improve the X-ray absorption contrast of maize tissue suitable for ordinary microcomputed tomography scanning. Based on CT images, we introduce a set of image-processing workflows for different maize materials to effectively extract microscopic phenotypes of vascular bundles of maize.

X 선 Microcomputed 단층 촬영에 따라 옥수수 혈관 번들의 미크론 단위 형질 기법

It is necessary to accurately quantify the anatomical structures of maize materials based on high-throughput image analysis techniques. Here, we provide a ...

Using En Face Immunofluorescence Staining to Observe Vascular Endothelial Cells Directly

Aberrant changes in endothelial phenotype and morphology are considered to be initial events in the pathogenesis of atherosclerosis. Direct observation of the intact endothelium will provide valuable information for understanding the cellular and molecular events in the dysfunctional endothelial cells. Here, we describe a modified en face immunofluorescence staining technique which enables scientists to obtain clear images of the intact endothelial surface and analyze the molecule expression patterns in situ. The method is simple and reliable for observing the entire endothelial monolayer at different sites of the aorta. This technique may be a promising tool for understanding the pathophysiology of atherosclerosis, especially at an early stage.

Here, we present a protocol for immunofluorescence staining to observe the endothelial cells of the mouse aorta directly. This technique is useful when studying the cellular and molecular phenotype of endothelial cells in different flow patterns and in the development of atherosclerosis.

혈관 내피 세포를 직접 관찰하기 위해 En Face 면역 형광 염색사용

Aberrant changes in endothelial phenotype and morphology are considered to be initial events in the pathogenesis of atherosclerosis. Direct observation of ...

Human Adipose Tissue Micro-fragmentation for Cell Phenotyping and Secretome Characterization

In the past decade, adipose tissue transplants have been widely used in plastic surgery and orthopaedics to enhance tissue repletion and/or regeneration. Accordingly, techniques for harvesting and processing human adipose tissue have evolved in order to quickly and efficiently obtain large amounts of tissue. Among these, the closed system technology represents an innovative and easy-to-use system to harvest, process, and re-inject refined fat tissue in a short time and in the same intervention (intra-operatively). Adipose tissue is collected by liposuction, washed, emulsified, rinsed and minced mechanically into cell clusters of 0.3 to 0.8 mm. Autologous transplantation of mechanically fragmented adipose tissue has shown remarkable efficacy in different therapeutic indications such as aesthetic medicine and surgery, orthopedic and general surgery. Characterization of micro-fragmented adipose tissue revealed the presence of intact small vessels within the adipocyte clusters; hence, the perivascular niche is left unperturbed. These clusters are enriched in perivascular cells (i.e., mesenchymal stem cell (MSC) ancestors) and in vitro analysis showed an increased release of growth factors and cytokines involved in tissue repair and regeneration, compared to enzymatically derived MSCs. This suggests that the superior therapeutic potential of microfragmented adipose tissue is explained by a higher frequency of presumptive MSCs and enhanced secretory activity. Whether these added pericytes directly contribute to higher growth factor and cytokine production is not known. This clinically approved procedure allows the transplantation of presumptive MSCs without the need for expansion and/or enzymatic treatment, thus bypassing the requirements of GMP guidelines, and reducing the costs for cell-based therapies.

Here, we present human adipose tissue enzyme-free micro-fragmentation using a closed system device. This new method allows the obtainment of sub-millimeter clusters of adipose tissue suitable for in vivo transplantation, in vitro culture, and further cell isolation and characterization.

세포 표현형 및 분비 특성화를 위한 인간 지방 조직 미세 단편화

In the past decade, adipose tissue transplants have been widely used in plastic surgery and orthopaedics to enhance tissue repletion and/or regeneration. ...

Divergence of Root Microbiota in Different Habitats based on Weighted Correlation Networks

The root microbiome plays an important role in plant growth and environmental adaptation. Network analysis is an important tool for studying communities, which can effectively explore the interaction relationship or co-occurrence model of different microbial species in different environments. The purpose of this manuscript is to provide details on how to use the weighted correlation network algorithm to analyze different co-occurrence networks that may occur in microbial communities due to different ecological environments. All analysis of the experiment is performed in the WGCNA package. WGCNA is an R package for weighted correlation network analysis. The experimental data used to demonstrate these methods were microbial community data from the NCBI (National Center for Biotechnology Information) database for three niches of the rice (Oryza sativa) root system. We used the weighted correlation network algorithm to construct co-abundance networks of microbial community in each of the three niches. Then, differential co-abundance networks among endosphere, rhizoplane and rhizosphere soil were identified. In addition, the core genera in network were obtained by the "WGCNA" package, which plays an important regulated role in network functions. These methods enable researchers to analyze the response of microbial network to environmental disturbance and verify different microbial ecological response theories. The results of these methods show that the significant differential microbial networks identified in the endosphere, rhizoplane and rhizosphere soil of rice.

Network analysis was applied to evaluate the association of various ecological microbial communities, such as soil, water and rhizosphere. Presented here is a protocol on how to use the WGCNA algorithm to analyze different co-occurrence networks that may occur in the microbial communities due to different ecological environments.

가중 상관 관계 네트워크에 따라 다른 서식지에서 루트 미생물의 발산

The root microbiome plays an important role in plant growth and environmental adaptation. Network analysis is an important tool for studying communities, ...

Detection of Protein Aggregation using Fluorescence Correlation Spectroscopy

Protein aggregation is a hallmark of neurodegenerative disorders such as amyotrophic lateral sclerosis (ALS), Alzheimer's disease (AD), Parkinson's disease (PD), Huntington's disease (HD), and so on. To detect and analyze soluble or diffuse protein oligomers or aggregates, fluorescence correlation spectroscopy (FCS), which can detect the diffusion speed and brightness of a single particle with a single molecule sensitivity, has been used. However, the proper procedure and know-how for protein aggregation detection have not been widely shared. Here, we show a standard procedure of FCS measurement for diffusion properties of aggregation-prone proteins in cell lysate and live cells: ALS-associated 25 kDa carboxyl-terminal fragment of TAR DNA/RNA-binding protein 43 kDa (TDP25) and superoxide dismutase 1 (SOD1). The representative results show that a part of aggregates of green fluorescent protein (GFP)-tagged TDP25 was slightly included in the soluble fraction of murine neuroblastoma Neuro2a cell lysate. Moreover, GFP-tagged SOD1 carrying ALS-associated mutation shows a slower diffusion in live cells. Accordingly, we here introduce the procedure to detect the protein aggregation via its diffusion property using FCS.

We here introduce a procedure to measure protein oligomers and aggregation in cell lysate and live cells using fluorescence correlation spectroscopy.

형광 상관 분광법을 사용하여 단백질 응집 감지

Protein aggregation is a hallmark of neurodegenerative disorders such as amyotrophic lateral sclerosis (ALS), Alzheimer's disease (AD), Parkinson's ...