Yazarlar ilk çalışır, ona yardım için fon, Catherine Pagiatikis için NSERC (Doğa Bilimleri ve Kanada&#39;nın Mühendislik Konseyi) teşekkür etmek istiyorum Sura Abu-Mallouh ve protokol, LaVision Richard Prevost, teknik destek için Inc, test etmek için Frederick Fahim ve Dalsa yüksek hızlı kamera kredi için Montréal Üniversitesi Guy Cloutier.

1. Microchip Fabrikasyon İlk adım Mikrokanallı oluşturmak veya satın almaktır. Mikroçip malzeme için birçok seçenek vardır. Seçilen en yaygın malzemelerden biri (PDMS) (dimetilsiloksan) poli. Yumuşak litografi 16,17,18 ile PDMS üretim için yönde birçok yayın bulunmaktadır. PDMS kanal imal edildiğinde, çeşitli yüzey işlemleri, doğal hidrofob tersine çevirmek için mevcut bulunmaktadır. Oksijenli plazma tedavi ortak bir seçenektir. Zhou, Ellis ve Voelcker (2009) yüzey işlemleri bir eleştiri vermek ve PDMS nasıl etkilediğini. Bu sonuçlar, ancak su, ve kan farklı özelliklere sahiptir. Bu yüzey işleme kan için ne anlama geldiği konusunda bir çalışma Pitts ve ark. (2012A) tarafından yapılmıştır. Sonuçları burada sunulan için, mikroçip yüzeyler ve cam slaytlar onlar45 saniye için oksijenli plazmaya maruz kalan ve daha sonra sıkı bir kalıcı bir bağ ile sonuçlanan, her ikisi de bir arada basılı bağlanmıştır. 2. Kan Hazırlık <ol><li> Akredite bir tesis kan örnekleri toplayın. Örneğin domuz kan bir pıhtılaşma önleyici olarak etilendiamintetraasetik asit (EDTA) ile birlikte kullanılabilir. Su 4 ml &#39;si ile 1 gr EDTA ekleyin ve yavaşça karıştırılarak 10x, tam kan, 1 L çözeltisi ekleyin. </li></ol> Kan örnekleri kaldırmak istediğinizde, onları RT yavaş yavaş soğumasını bekleyin. Kan örnekleri taze ve ideal onlar kan reolojik özelliklerini korumak için toplanır gün kullanılan gerekir. Örnekler oda sıcaklığında bir kez buzdolabında olabilir; antikoagülan olmadan ancak tam kan soğutma sonra kullanılamaz hale gelecektir. Antikoagülan bağlı olarak, en fazla 42 gün için eritrositler buzdolabında tutulabilir, ve tam kan 35 gün boyunca buzdolabında muhafaza edilebilir, ancak kirlenme olmayan bir m mümkün olacaktıredical tesisi 21. Ayrıca, sığır veya domuz örnekleri ile toplama yöntemi dikkatli olun ve kemik iliği tarafından kirlenmesini önlemek. <ol start="2"><li> 10 dakika her zaman için 3.000 rpm&#39;de 3x kan örnekleri santrifüj. İlk Santrifüj sonra, plazma ve buffy coat çıkarın atın. İlk plazma kaldırmak için genellikle en kolay, ve daha sonra tek başına buffy coat kaldırmak için daha sonra, atmak veya ileride kullanılmak üzere tutun. </li></ol> Kana geri buffy coat karıştırmayın şekilde, yavaşça pipet tanıtmak. Buffy coat çıkardıktan sonra, fosfat yaklaşık 20 ml (PBS) tamponlu tuzlu su ve hafifçe recentrifuge karıştırın. Son adımı yineleyin. Üçüncü Santrifüj sonra, PBS ve kalan buffy coat çıkarın atın. Bu kan toplayarak özelliklerini tutmak istiyorsanız yerine PBS yerli plazma kullanmak da mümkündür. Herhangi bir buffy coat veya beyaz karıştırmayın emin olunplazma içine kan hücreleri. <ol start="3"><li> Temizlenmiş kırmızı kan hücreleri (eritrositler) alın ve istenen konsantrasyonları (hematokrit) PBS veya plazma askıya. Bir mikrosantrifüj (CritSpin FisherSci, ABD) ile hematokrit kontrol edin. </li></ol> 10 ila 20% hematokrit kan 40 ya da% 50 (fizyolojik hematokrit) daha görselleştirmek için kolay olmalıdır. Mikro, kan genellikle makro sirkülasyon yarısı hematokrit, bu nedenle H = 20 15 yeterlidir. <ol start="4"><li> Kan numuneleri istenen konsantrasyonda izleme parçacıklar floresanlama ekleyin. Genel bir kural olarak önceden hesaplanabilir bir ilişki pencerede 10 parçacıklar sahip olmaktır. </li></ol> Örneğin, partiküllerin 30 ul video tasvir ayarlama için kan solüsyonu, 1 ml ilave edilir. Alternatif olarak, kırmızı kan hücreleri kendilerini floresan etiketli olabilir. <ol start="5"><li> Ayrıca, su ve grip ile bir kalibrasyon çözüm yapmakparçacıklar orescing. Bu, bir Newton çözeltisi ile kalibre sistem için gerekli olacaktır. </li></ol> Örneğin, 100 mikron ölçekte bir kanalı olan 10X objektif kullanarak, uygun bir konsantrasyon damıtılmış su, 15 ml ile karıştırılır parçacıkların 300 ul. Başka bir seçenek, kan makro viskozitesi daha yakın olan 3Cp, bir viskoziteye kadar damıtılmış su ile seyreltildi gliserol kullanmaktır. 3. μPIV Ölçümler <ol><li> Lazer güvenlik: sıcaklık ve nem kontrol edin. Uygun lazer güvenlik gözlükleri takın. Lazer perde kapatmak veya laboratuvar kapı maruz korunmaz engellemek için üzerine lazer işareti açın. </li><li> Davis yazılımı ile Prosedür video gösterilir. Belirli bir sistemin kullanım kılavuzuna bakın daha fazla bilgi için. </li><li> Veri çekmeden önce, kamera ölçekli bir mikrometre kullanılarak kalibre edilmesi gerekmektedir. </li><li> Sistemin uygun azaltmak için, boru, en kısa sürede bir kullanımıD bir 15 ya da 50 ul Hamilton Gaz geçirmez şırınga gibi, mümkün olan en küçük katı şırınga. Sistem içine kan ya da hava emme sızmasını azaltmak için, şırınga ve çipe boru mühür. Bu tutkal, PDMS veya vazelin (kan kontamine için dikkatli olmak) ile yapılabilir. </li></ol> Mikro şırınga hacmi genellikle doldurmak için hacimden çok daha az olduğu için, izleyici parçacıkları ile bezenmiş su ile mikro şırınga doldurmak için geri akış yöntemi. Bizim akış yöntem, bir ikincil plastik şırınga kullanılarak kanalın çıkışı ile birlikte mikro şırınga ve kanalı doldurmak için oluşur. Tüm mikro kabarcıklar mikro şırınga, tüp ya da dışarı kadar bunun için, ilk olarak mikro şırınga piston kaldırmak, daha sonra kanalın çıkışına bağlı klasik plastik şırınga kullanılarak sıvı itme, mikro şırınga üzerinden sıvı akışı sağlar çip, son olarak piston geri koymak ve plastik şırınga çıkarın. O varlığımikro kabarcık r yokluğu bir mikroskop ile kontrol edilebilir. <ol start="5"><li> Yatay boru elde etmek için şırınga pompası Seviye. Istenen debi için şırınga pompası programlayın. </li></ol> Rijit sistemi veya gerçek akış hızı değiştirmek sistemin uyum için &quot;darboğaz etkisi&quot;, gibi olası geçici etkileri, farkında olun. Bir sistemin karakteristik zamanlar, sistemin malzeme ve boyutlarda bir fonksiyonu olarak tahmin edilebilir. (Bölüm 2, s 77-81, Tabeling, 2005) <ol start="6"><li> Mikroskop sahnede mikroçip yerleştirin ve pompa başlar. Orta hız profili için sistem kalibre ve dT (darbeli görüntüler arasındaki zaman) kalibre etmek için parçacıkları ile su kullanın. </li></ol> Parçacıklar 11 için iyi bir korelasyon çerçeveler arasında 5 ila 10 piksel hareket etmelidir. Kalibre ederken, kanalın ortasında ölçmek için dikkatli olun. Ortasında odak düzlemi en yüksek olanhızı 8. Yuvarlak bir kanal kullanıyorsanız, etkileri gölgeleme dikkatli olun. Örnek bir görüntü En iyi görüntü ilk sinyalin ve alt görüntü ikinci darbe ise, darbeli bir kamera kullanılarak, Şekil 2 &#39;de gösterilmiştir. Bu parlak noktaları (floresan parçacıkların)-odak en olduğu şekilde görülebilir. <ol start="7"><li> İSTEĞE BAĞLI: farklı yüksekliklerde veri alarak bir 3D hız profili tek bir görüntü içine farklı vektörleri ekleyerek yeniden inşa edilebilir. Video sürecinin otomasyonu için geliştirilen bir rutin sunulur. </li><li> Kan ile veri çekerken, su ile aynı yöntemle kan istenilen miktarda şırınga doldurun. Istenen debi için şırınga pompası programı ve istenen verileri almak. Elde edilen ham görüntüleri bir örnek Şekil 2&#39;de gösterilmiştir. De RBC sedimantasyon dikkatli olun. Şırınga doldurma her çalıştırma veya herdiğer çalışma eritrosit yerleşim azaltacaktır. </li><li> Görüntüleri aldıktan sonra, çapraz korelasyon görüntüler arasında hız vektör alanları elde etmek için görüntü çiftleri üzerinde gerçekleştirilir. İyi bir ilişki için iyi görüntü olması önemlidir. Ilişkilendirerek önce, ön işleme arka plan gürültü kaldırmak için yapılabilir. </li></ol> Çapraz korelasyon boyutu ve korelasyon etkileme şekli değiştirilebilir bitişik görsel pencereler arasında yapılır. Çapraz korelasyon sonra, görüntü işleme hatalı vektörler veya aykırı kaldırmak için yapılabilir. Farklı seçenekler ve doğrulukları ayrıntılı bir açıklama Pitts ve ark bulunabilir. (2012b), kan için en iyi işleme pencere uzunluğunda uzatılmış ile &quot;görüntü örtüşen&quot; yöntemi bulundu ve akışı ile uyumlu nerede . Bu işlemler MATLAB gibi, ya da sistemi ile yazılım paketi içinde bir programda elle yapılabilir.<html> yazılım önemli değil, işlemleri arkasında matematik daha önemlidir ve her işlem son hız profili doğruluğunu etkileyebilir. Ortaya çıkan vektörleri ortalama, temsilcisi hız profili elde etmek için anlık hız profilleri elde, ve zaman içerisinde yeniden ortalama için kanal boyunca uzayda ortalama olabilir. Kloosterman ve arkadaşları. (2011) alan derinliğini büyük μPIV ölçümlerde hata bir açıklama. Burada sunulan veri işleme hata üzerine tartışmalar yüksek hızlı ölçümler için darbeli ölçümleri ve Chayer ve ark. (2012) için Pitts ve ark. (2012b) bulunabilir. Hız profilleri örnekleri, Şekiller 3 ve 4&#39;te gösterilmektedir. Şekil 3H de RBC 10 ul / saat akış merkez için tek bir hız profili, bir 140 mikron genişliğinde kanal = 10 sunulur. çadır &quot;&gt; Bu tek bir profil bir hız profili almak için kanal boyunca ilişkili vektörleri ortalama elde, ve sonra bir temsilci ölçüm almak için zaman içinde ortalama olarak. Bu durumda, 100 çift görüş alanı genelinde sürede ortalaması alınmıştır. 30 ul / sa &#39;lik bir akış hızı ile programlanmış bir 100 mikron kare kanallı bir su akışı için kalibrasyon alınan 3D yeniden profilinin bir örneği Şekil 4&#39; de bulunur. Şekil 4&#39;te, profiller 1 mikron aralıklarla ölçülür. <ol start="10"><li> İSTEĞE BAĞLI: set-up tasvir yüksek hızlı görüntülerde geçiş kameralar (ve veri toplama sistemleri) ile aynı koşullar alınabilir. Bu kanal hücre içermeyen katman görselleştirmek için ve toplama miktarının belirlenmesi için yararlı olabilir. Veri analizi (Chayer ve ark., 2012) biraz daha farklıdır. </li></ol> Ve RBC toplama olmadan beyaz ışık görüntü örnekleri prese olanH = 20, Şekil 5 nted. Üst görüntüleri agrega için eritrosit yeteneğini kaldırır PBS, H = 20 1 ul / saat de gösterir. Alt görüntü 0.5 ul / saat de yerli plazma H = 20&#39;dir. Alt resimde, toplama görülebilir. <ol start="11"><li> Ölçümleri tamamlanmış zaman güvenli bir şekilde sistemini kapatın. Lazer güç kaynağı tamamen kapatılacak kadar uygun lazer güvenlik prosedürleri kullanın. </li></ol>

<ol>
	<li>Santiago, J. G., Wereley, S. T., Meinhart, C. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+particle+image+velocimetry+system+for+microfluidics.">A particle image velocimetry system for microfluidics.</a> Experiments in Fluids. 25, 316-319 (1998).</li><li>Sugii, Y., Okamoto, K., Nishio, S., Nakano, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evaluation+of+Velocity+Measurement+in+Micro+Tube+by+Highly+Accurate+PIV+Technique.">Evaluation of Velocity Measurement in Micro Tube by Highly Accurate PIV Technique.</a> , 1-5 (2001).</li><li>Park, J. S., Choi, C. K., Kihm, K. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optically+sliced+micro-PIV+using+confocal+laser+scanning+microscopy+(CLSM).">Optically sliced micro-PIV using confocal laser scanning microscopy (CLSM).</a> Exp. Fluids. 37 (1), 105-119 (2004).</li><li>King, M. R., Bansal, D., Kim, M. B., Sarelius, I. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effect+of+hematocrit+and+leukocyte+adherence+on+flow+direction+in+the+microcirculation.">The effect of hematocrit and leukocyte adherence on flow direction in the microcirculation.</a> Ann. of Biomed. Eng. 32 (6), 803-814 (2004).</li><li>Lima, R., Wada, S., Tsubota, K., Yamaguchi, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Confocal+micro-PIV+measurements+of+three-dimensional+profiles+of+cell+suspension+flow+in+a+square+microchannel.">Confocal micro-PIV measurements of three-dimensional profiles of cell suspension flow in a square microchannel.</a> Meas. Sci. Tech. 17 (4), 797-808 (2006).</li><li>Wereley, S. T., Santiago, J. G., Chiu, R., Meinhart, C. D., Adrian, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Micro-resolution+particle+image+velocimetry.">Micro-resolution particle image velocimetry.</a> Micro- and Nanofabricated Structures and Devices for Biomedical Environmental Applications. 3258, 122-133 (1998).</li><li>Meinhart, C. D., Wereley, S. T., Gray, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Volume+illumination+for+two-dimensional+particle+image+velocimetry.">Volume illumination for two-dimensional particle image velocimetry.</a> Measurement Science and Technology. 11, 809-814 (2000).</li><li>Chayer, B., Pitts, K. L., Cloutier, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Velocity+measurement+accuracy+in+optical+microhemodynamics:+experiment+and+simulation.">Velocity measurement accuracy in optical microhemodynamics: experiment and simulation.</a> Physiological Measurement. , (2012).</li><li>Tabeling, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Introduction to Microfluidics. , (2005).</li><li>Olson, M. G., Adrian, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Out-of-focus+effects+on+particle+image+visibility+and+correlation+in+microscopic+particle+image+velocimetry.">Out-of-focus effects on particle image visibility and correlation in microscopic particle image velocimetry.</a> Experiments in Fluids. 29, S166-S174 (2000).</li><li>Wereley, S. T., Meinhart, C. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recent+advances+in+micro-particle+image+velocimetry+techniques.">Recent advances in micro-particle image velocimetry techniques.</a> Ann. Rev. Fluid Mech. 42, 557-576 (2010).</li><li>Williams, S. J., Park, C., Wereley, S. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Advances+and+applications+on+microfluidic+velocimetry.">Advances and applications on microfluidic velocimetry.</a> Microfluid. Nanofluid. 8 (6), 709-726 (2010).</li><li>Chiu, J. J., Chen, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+disturbed+flow+on+vascular+endothelium:+Pathophysiological+basis+and+clinical+perspectives.">Effects of disturbed flow on vascular endothelium: Pathophysiological basis and clinical perspectives.</a> Physiol. Rev. 91 (1), 327-387 (2011).</li><li>Secomb, T. W., Pries, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+microcirculation:+Physiology+at+the+mesoscale.">The microcirculation: Physiology at the mesoscale.</a> J. Physiol. 589 (5), 1047-1052 (2011).</li><li>Popel, A. S., Johnson, P. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microcirculation+and+hemorheology.">Microcirculation and hemorheology.</a> Annual Review of Fluid Mechancis. 37, 43-69 (2005).</li><li>Xia, Y. N., Whitesides, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Soft+Lithography.">Soft Lithography.</a> Angewandte Chemie International Edition England. 37, 551-577 (1998).</li><li>Whitesides, G. M., Stroock, A. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Flexible+methods+for+microfluidics.">Flexible methods for microfluidics.</a> Physics Today. , 42-48 (2001).</li><li>Sia, S. K., Whitesides, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microfluidic+devices+fabricated+of+poly(dimethylsiloxane)+for+biological+studies.">Microfluidic devices fabricated of poly(dimethylsiloxane) for biological studies.</a> Electrophoresis. 24, 3563-3576 (2003).</li><li>Zhou, J., Ellis, A. V., Voelcker, N. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recent+developments+in+PDMS+surface+modifications+for+microfluidic+devices.">Recent developments in PDMS surface modifications for microfluidic devices.</a> Electrophoresis. 31, 2-16 (2009).</li><li>Pitts, K. L., Abu-Mallouh, S., Fenech, M. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Contact+angle+study+of+blood+dilutions+on+common+microchip+materials.">Contact angle study of blood dilutions on common microchip materials.</a> Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials. , (2012).</li><li>Hovav, T., Yedgar, S., Manny, N., Barshtein, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Alteration+of+red+blood+cell+aggregability+and+shape+during+blood+storage.">Alteration of red blood cell aggregability and shape during blood storage.</a> Transfusion. 39, 277-281 (1999).</li><li>Pitts, K. L., Mehri, R., Mavriplis, C., Fenech, M. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Micro-particle+image+velocimetry+measurement+of+blood+flow:+validation+and+analysis+of+data+pre-processing+and+processing+methods.">Micro-particle image velocimetry measurement of blood flow: validation and analysis of data pre-processing and processing methods.</a> Measurement Science and Technology. 23, 105302 (2012).</li><li>Kloosterman, A., Poelma, C., Westerweel, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Flow+rate+estimation+in+large+depth-of-field+micro-PIV.">Flow rate estimation in large depth-of-field micro-PIV.</a> Exp. Fluids. 50 (6), 1587-1599 (2011).</li><li>Goldsmith, H. L., Skalak, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hemodynamics.">Hemodynamics.</a> Annual Review of Fluid Mechanics. 7, 213-247 (1975).</li></ol>

Yazarlar ifşa hiçbir şey yok.

Mikro ölçeğinde kan akımı ölçümleri için μPIV kullanarak ilgili, mekanik biyomedikal ve kimya mühendisliği süreçlerinin çok sayıda fikir verebilir. Için hesap için önemli faktörlerden bazıları RBC kendilerini, floresanlama mikro parçacıkların RBC, toplama ya da hareketin toplama ve deforme ve kanallarda eritrosit yerleşim yoğunluğu bulunmaktadır. Tüm bu yukarıda belirtilen genel kurallar takip eğer açıklanabilir. Bu sistemi kullanarak iyi bir ölçüm için akılda tutulması gereken temel bir kontrol listesi vardır. Her şeyden önce, uygun sistem veya önerilen sistemde, ne kadar belirler. Uyum olası boru, en kısa sürede ve mümkün olan en küçük şırınga kullanın en aza indirmek için. Sert sistemleri daha az uyum var, ama darboğaz yol açabilir. Ölçümlerin küçük ölçekli rağmen, yerçekimi RBC etkileyecektir. Aynı yükseklikte şırınga, boru ve kanal tutmak is idealdir. İkinci olarak, süspansiyonlar konsantrasyonlarını belirlemek. Yeterli çözümünde izleyici parçacıklar floresanlama ve RBC bir konsantrasyon çok yüksek olmadığından emin olun. Bir numunenin izleme parçacıkların yoğunluğunu arttırmak eritrositlerde doğasında opaklık üstesinden gelmek olmaz. Izleyici parçacıkların miktarı korelasyon etkileyecektir, ama çok fazla eritrosit sahip görüntü opak sıvı ve izleyici parçacıklar zor yapacaktır. Numunenin toplam hematokrit kanalın orta panel açıkça görüntülü olabilir kadar düşük tutulmalıdır. Bu hematokrit ve kanal boyutu arasında bir ticaret kapalıdır. Artan bir derinlikte, lens ve ölçüm düzlemi arasındaki RBC miktarı ne kadar düşük hematorcrit de büyür. RBC opak iç RBC bir bölümü için berrak bir sıvı (Goldsmith ve Skalak, 1975) ile değiştirilir, oysa resim daha yüksek hematorcrit numune ya da daha büyük kanal için, &quot;hayalet hücreler&quot; yöntemi kullanılabilir. Üçüncü olarak, emin olun microscope kanalın orta düzlem üzerinde duruluyor. Kanalın tam yükseklik bilmek ortasında uçağı bulmak için önemlidir. Akılda parçacıklar ve kanalın boyutunu tutun ve sistem (Wereley ve ark., 1998) korelasyonu (DOC) derinliği hesaplanır. DOC büyük ölçüde Orta panel bulmakta ulaşmak için gerekli doğruluğunu etkileyebilir. Bir mikron bir fark olumsuz doğruluğunu etkileyebilir. Parçacıkların miktarını sonra, kanalın boyutunu ve DOC bulunan, darbeli görüntü (dT) arasındaki zaman farkı tespit edilmesi gerekmektedir. Pencereler arasında parçacık hareketinin 5-10 piksel emin olun. Parçacıkların hareketi bölümünde 3.9 &#39;da belirtilen korelasyon pencere uyması gerekir. Son olarak, ön işleme, işleme veya vektör veri post-processing yöntemine karar verir. Birçok yöntem literatürde mevcuttur, ancak kan uygulandığında bazıları diğerlerinden daha başarılıdır. &quot;Görüntü örtüşen&quot; yöntemi zarf olduğukan akımları (Pitts ve ark., 2012b) için ised. Akılda tutulması gereken bir diğer faktör de microhemodynamics belgelenen bir &quot;hücre-free&quot; tabaka vardır. Bu, kanal veya geminin duvara eritrositlerde olmamasıdır. Floresanlama izleyici parçacıklar aşağıdaki olarak, kullanıcı gerçekte plazma hareketi takip etmektedir. Kanal veya kabın merkezinde, hızı maksimum olduğu ve her ikisi de aynı hızda hareket edilecektir. Az ya da hiç eritrositler mevcut olacak ise duvara, plazma hala hareket olacaktır. 10X büyütme ile burada sunulan ölçek de, hücre-ücretsiz tabakası ölçülebilir değil ama daha yüksek büyütme bunun için hesaba gerekir. Yüksek hızlı video hücre içermeyen katmanın kalınlığı ölçümü olanak sağlayacaktır. Sonuçlar μPIV kısa bir süre geliştikten sonra yana Hemoreoloji ve biyomedikal çalışmalar için kullanılmıştır. Ölçekte kan akımları uygulandığındamikrodolaşımında, kan karmaşık davranışları dikkate alınması gerekir. Mikro kan akımlarının μPIV ölçümleri için bir protokol kan karmaşık yapısı ile başa çıkmak için ipuçları ile birlikte burada sunuldu. Çeşitli görüntüleme seçenekleri darbeli görüntüleri, yüksek hızlı görüntü ve bir 3D seçeneğini yanı sıra veri işleme bilgiler dahil olmak üzere, ana hatlarıyla edildi. Kan Mikrosirkülasyon araştırma μPIV kullanırken, ilaçlar, hastalıklar ve hız profili şekline tedavi tedavilerin etkisini analiz edilebilir. Besin ve ilaç alımını yana modern tıbbın ve mühendislik için yararlı bu ölçümler kesme bağlıdır.

İnsan vücudu kan ve doku arasındaki temel değişim sitesi olan çapları az 50 mikron, ile çok sayıda gemi içerir. Bu damarlarda kan akımı çalışma ölçümlerin ölçek ve kanın sıvı özellikleri hem nedeniyle önemli bir sorun teşkil etmektedir. Basınç farkı, duvara kesme ve arteriol ve venüllerdeki hız profilleri dahil Bu ölçümler, fizyolojik yanıtlar ile bağlantılı önemli faktörlerdir. Bu ölçüm zorlukları çözmek için eşi görülmemiş fırsatlar, mikro çalışma ve bu ölçek sorunu çözmek için mikro ölçekte yeni deneysel teknikler sayesinde artık vardır. Mikro-parçacık görüntü velosimetri (μPIV) çapraz korelasyon ile mikro kan akım hızı profilleri değerlendirmek için kullanılan bir parçacık tabanlı akış görüntüleme tekniğidir. İlk Santiago ve ark. tarafından geliştirilen μPIV, Hemoreoloji ile kullanılmışSugii ve arkadaşları bu yana çalışmaları. 2001 yılında 100 mikron yuvarlak cam tüplerde 1,2 kan akışını ölçmek için tekniği kullanılmıştır. ΜPIV varlığını farklı yaklaşımlar. Yüksek hızlı kameralar kırmızı kan hücrelerinin (RBC) hareketi ilişkilendirmek için kullanılabilir, ve darbeli görüntü izleme partiküllerin hareketi ilişkilendirmek için kullanılabilir. Bu seçeneklerden herhangi birini uygulamaya bağlı olarak, dik ya da ters bir mikroskop ile birleştiğinde olabilir. Her iki durumda da, sonuç 2B hız profilidir. Diğer bir yaklaşım, 2D ve 3D profil elde etmek için bir konfokal mikroskop kullanmaktır. Bu yöntem, kan 3,4,5 uygulanmıştır. Makro PIV ile karşılaştırıldığında mikro ölçekli PIV çeşitli komplikasyonlar vardır. Makro PIV verileri ışık yaprak ile tek bir düzleme sınırlı olabilir, ancak mikro ölçekli ses aydınlatma de gereklidir. Eritrositler kendilerini C ile karşılaştırmalı olarak büyük olduğu gibi Cilt aydınlatma, mikro kan akışı görüntüleme için daha büyük bir sorundurhannels ve izleyici parçacıklar olarak kırmızı kan hücreleri ile önemli ölçüde çapraz-bağıntı sonuçları 6,7,8 doğruluğu azaltabilir korelasyon derinliğe (DOC) yol açar. 1 mikron izleyici parçacık ile DOC 6.7 mikron iken izleyiciler olarak RBC ile 40 mikron boyunda kanal için Wereley et al. (1998) DOC ardından, 8.8 mm. Kanal yüksekliği ve büyütme değiştirirken bu fark daha belirgin hale gelir. Buna ek olarak, RBC opak ve akış eritrositlerde yoğunluğu artan görüntüleme problemlere yol açmaktadır. Mümkün olan en küçük parçacıklar kullanırken ilk Santiago ve ark. (1998) tarafından kullanılan floresanlama izleyici parçacıklar, out-of-odak parçacıkların etkisi azaltmak için bir araç olarak savunulmuştur. 1 mikron çaplı Florasanl kullanarak lazer ile birleştiğinde mikropartiküller mikro kan akımı görüntüleme 10 odak sorunun derinliğini azaltabilir bir yaklaşımdır. ΜPIV tec eyaletinin çeşitli güncel yorum varkan akım çalışmaları 11,12 için μPIV önemini vurgulamaktadır her biri hnology,. Kan μPIV kullanıldığında birkaç önemli hususlar dikkate alınmalıdır. Mikro düzeyde, mikro ölçekte, kan, bir Newton tipi sıvı (plazma) içinde süspansiyon haline esnek kırmızı kan hücrelerinin (RBC), geniş, beyaz kan hücreleri, trombositler ve diğer proteinlerden bir süspansiyon olarak, homojen bir sıvı olarak kabul edilemez . Burada ölçülen hız profilleri mikro kan akımları belirli özelliklerini ölçmek için kullanılabilir. Microhemorheology en önemli faktörler, kan akış hızı, hız profilinin şeklini, ve kabın duvarına kesme stres vardır. Mikro vücutta besin alışverişi için site olduğu için bu bilgiler, klinik etkileri vardır, ve bu değişim kesme bağımlıdır. Mikro araştırma durumuna birkaç mevcut gözden geçirme çalışmaları, hem de 13 vardır14,15. Burada sunulan polidimetilsiloksan (PDMS) mikro kan akımlarının μPIV ölçümleri için bir protokoldür. PDMS kanalları protokol 1. bölümde kaynakları takip içi hazırlandı. Domuz kan örnekleri akredite bir mezbaha elde edilen ve protokol bölümünde 2 sonra temizlendi. Tüm veriler gibi protokol bölüm 3&#39;te tarif LaVision MİTAŞ μPIV sistemi kullanılarak elde edilmiştir. YAG lazer (New Wave Araştırma, ABD) ve CCD kamera (Resim Yoğun, Lavision) programlanabilir bir tetikleme ünitesi, 3 eksende hareket eden bir sahne ile birleştiğinde bir floresan mikroskop ve bir bilgisayar tarafından kontrol,: set-up bir Nd oluşur yüksek hızlı bir kamera (Dalsa 1M150, Hollanda) ek olarak kırmızı kan hücreleri kendileri görselleştirilmesi için ilave edildi. Her iki fotoğraf makinesi, 2 port optik kutusu (Zeiss Özel, Almanya) bağlanır. Kan akımı in vivo ölçümleri tipik olarak, dik bir mikroskop kırmızı kan hücreleri izlemek için kullanılırmselves, in vitro uygulamalarda tipik bir ters bir mikroskop izleyici parçacıkları izlemek için kullanılır ise. Set-up Bu benzersiz çift olarak, optik kutusu hem izleyiciler ters bir mikroskop kullanılarak görüntülü sağlar. Kan bir yüksek hassasiyetli şırınga pompası (Nexus3000, Chemyx Inc, ABD) ile mikroçip girmiştir. Sistemin bir diyagramı Şekil üst kısmı PDMS işlenmiş 40 um dikdörtgen kanallar 140 mikron temsil Şekil 1 &#39;de gösterildiği üzere, ve alt kısmında iki kamera, lazer, şırınga pompası ve bir de dahil olmak üzere tüm sistemi temsil eder mikroskop. Güncel μPIV set-up mevcuttur, genellikle özel yazılım ile, TÜİK, Dantec Dinamiği ve LaVision içerir. Standart çapraz korelasyon algoritmaları MATLAB gibi birçok yazılım seçenekleri, ile elde edilebilir. Yazılım diyalog kutuları matematiksel kullanımı hizmet edecek karşılık anlama, anahtar değilr çok daha iyi. Bu protokol Davis, LaVision tescilli yazılım veya MATLAB kullanılmaktadır. Protokol özel yazılım değil, menü seçenekleri farklı yazılım paketleri farklı yerlerde olabilir.

<table border="1">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Name of Reagent/Material</td>
			<td>Company</td>
			<td>Catalog Number</td>
			<td>Comments</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>poly(dimethylsiloxane) (PDMS), i.e. Sylgard-184</td>
			<td>Dow-Corning</td>
			<td>3097358-1004</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA)</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>E9884-100G</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>poshpate buffered saline (PBS)</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>P5368-10PAK</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>fluorescing micro particles</td>
			<td>Microgenics/FisherSci</td>
			<td>R900</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>glycerol (OPTIONAL)</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>G6279-500 ml</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>microcentrifuge, i.e. CritSpin</td>
			<td>FisherSci</td>
			<td>22-269-291</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>syringe, i.e. 50 &mu;l Gastight</td>
			<td>Hamilton</td>
			<td>80965</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>camera, i.e. Imager Intense, high speed</td>
			<td>LaVision, Dalsa</td>
			<td>Imager Intense</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>microscope, i.e. MITAS</td>
			<td>LaVision</td>
			<td>MITAS</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nd:YAG laser</td>
			<td>New Wave Research</td>
			<td>Solo-II</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>syringe pump, i.e. Nexus3000</td>
			<td>Chemyx, Inc.</td>
			<td>Nexus-3000</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>flexible tubing, i.e. Tygon</td>
			<td>FisherSci</td>
			<td>14-169-1A</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>data processing software, i.e. DaVis</td>
			<td>LaVision</td>
			<td>DaVis</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>centrifuge, i.e. Thermo Scientific CL2</td>
			<td>Thermo Scientific</td>
			<td>004260F</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

micro-particle image velocimetry for velocity profile measurements of micro blood flows

Mikro-parçacık görüntü velosimetri (μPIV) kan akımlarında numaralı seribaşı mikro parçacıklar eşleştirilmiş görüntüleri görselleştirmek için kullanılır. Görüntüler doğru bir hız profili vermek için çapraz ilişkili bulunmaktadır. Bir protokol mikro kan akımlarının μPIV ölçümleri için sunulmuştur. Mikro ölçeğinde, kan plazma, Newton tipi bir sıvıda asılı esnek parçacıkların bir süspansiyon olarak, homojen bir sıvı olarak kabul edilemez. Kayma hızı, maksimum hız, hız profili şekil ve akış hızı bu ölçümler elde edilebilir. Bu odak derinliği, partikül konsantrasyon ve sistem uyum gibi çeşitli anahtar parametreleri, çeşitli hematokrit ve akış koşulları için örnekler ve temsilcisi sonuçları ile birlikte doğru, yararlı veriler sağlamak için sunulmuştur.

Tüm rakamlar olarak, akış ham görüntüleri ve hız profilleri yukarı doğru doğru bırakılır. Hematokrit H = 10 10 ml / st &#39;de akan kan ile elde edilen ham verilerin bir örneği, Şekil 2&#39;de gösterilmiştir. Ham veri hız profilleri elde etmek için herhangi bir veri işleme olmadan çapraz korelasyon olabilir. Ön işleme ve veri işleme yöntemlerinin etkisi Pitts, et al., (2012b) tarafından tartışılmıştır. Hematorcrit H, 2 Şekil l&#39;e benzer veriden bir sonuç hız profilinin bir örneği = 10 ve 10 ul / saat &#39;lik bir akış hızı Şekil 3, Şekil 4 gösterilmektedir su kalibrasyon bir 3D profil gösterilmiştir. Şekil 3 ve 4 dahil standart veri işleme. Bu hız profilleri ve kanal bölgesinin merkezindeki maksimum hız, kanal içinde akış hızı, ve çeşitli akış koşulları için duvar kesme oranı, kanal ortak olarak ölçümler yapmak için kullanılabilirnfigurations ve fizyolojisi. Şekil 5 ve eritrosit toplama olmadan yüksek hızlı görüntü bir örnek verir. , Şekil 5 bu gibi yüksek hızlı görüntü, çapraz korelasyon kullanılarak hız profilleri hesaplamak için kullanılabilir. <img alt="Şekil 1" fo:content-src="/files/ftp_upload/50314/50314fig1highres.jpg" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/50314/50314fig1.jpg" /> Şekil 1. (A) akış soldan sağa hareket ve (b) tüm sistemi temsil ile PDMS fabrikasyon 40 mikron dikdörtgen kanal tarafından 140 mikron temsil μPIV kurulum diyagramı. <img alt="Şekil 2," src="/files/ftp_upload/50314/50314fig2.jpg" /> Şekil 2. 10 programlanmış bir akış hızında PBS içinde H = 10 ile μPIV sistemden ham darbeli görüntü verilerini Sonuç(soldan sağa akan) saat / ul. En görüntü ilk darbe olduğunu. <img alt="Şekil 3," fo:content-src="/files/ftp_upload/50314/50314fig3highres.jpg" fo:content-width="4in" src="/files/ftp_upload/50314/50314fig3.jpg" /> Şekil 3,. H μPIV sistemden çıkan hız profiline 10 ul / sa &#39;lik bir programlanmış akış hızında PBS = 10. Profil yukarı akışı göstermek için döndürülür. <img alt="Şekil 4," fo:content-src="/files/ftp_upload/50314/50314fig4highres.jpg" fo:content-width="4.25in" src="/files/ftp_upload/50314/50314fig4.jpg" /> Şekil 4. 1 mikron dışında alınan birden fazla profil ile 100 mikron kare kanalda su kalibrasyon bir yeniden 3D hız profili örneği. Profil yukarı akışı göstermek için döndürülür. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/50314/50314fig4large.jpg" target="_blank">tıklayın</a>Burada büyük rakam görmek için. <img alt="Şekil 5," src="/files/ftp_upload/50314/50314fig5.jpg" /> Şekil 5,. Yüksek hızda görüntü nerede En örneği), H = 1 ul / saat PBS 20 (yok toplama) ve Alt) H 0.5 ul / saat (toplama) de yerli plazmada = 20. Hem görüntü akışında soldan sağa .

Watch this Scientific Journal Video about Micro-particle Image Velocimetry for Velocity Profile Measurements of Micro Blood Flows at JoVE.com

Micro-particle Image Velocimetry for Velocity Profile Measurements of Micro Blood Flows

Mikro-parçacık görüntü velosimetri (μPIV) doğru bir hız profili vermek için çapraz ilişkili olan kan akışındaki numaralı seribaşı mikro parçacıklar eşleştirilmiş görüntüleri görselleştirmek için kullanılır. Klinik uygulama için, her biri kesme hızı, maksimum hız, hız profili şekil ve akış hızı, bu ölçümler elde edilebilir.

Mikro Kan akış hızı Profil ölçümleri için mikro-parçacık imaj velosimetri

Micro-particle image velocimetry (&mu;PIV) is used to visualize paired images of micro particles seeded in blood flows. The images are cross-correlated to ...

micro-particle-image-velocimetry-for-velocity-profile-measurements

Nanyang Technological University

Research

Education

JoVE Core

JoVE Journal

Mechanical Engineering

Bioengineering

Unit 1

An Introduction to Statics

SCIENTISTS IN ACTION

17.1K Görüntüleme.  University of Ottawa. Mikro-parçacık görüntü velosimetri (μPIV) doğru bir hız profili vermek için çapraz ilişkili olan kan akışındaki numaralı seribaşı mikro parçacıklar eşleştirilmiş görüntüleri görselleştirmek için kullanılır. Klinik uygulama için, her biri kesme hızı, maksimum hız, hız profili şekil ve akış hızı, bu ölçümler elde edilebilir.

Video: Micro-particle Image Velocimetry for Velocity Profile Measurements of Micro Blood Flows

Quantitatively Measuring In situ Flows using a Self-Contained Underwater Velocimetry Apparatus (SCUVA)

The ability to directly measure velocity fields in a fluid environment is necessary to provide empirical data for studies in fields as diverse as oceanography, ecology, biology, and fluid mechanics. Field measurements introduce practical challenges such as environmental conditions, animal availability, and the need for field-compatible measurement techniques. To avoid these challenges, scientists typically use controlled laboratory environments to study animal-fluid interactions. However, it is reasonable to question whether one can extrapolate natural behavior (i.e., that which occurs in the field) from laboratory measurements. Therefore, in situ quantitative flow measurements are needed to accurately describe animal swimming in their natural environment.
We designed a self-contained, portable device that operates independent of any connection to the surface, and can provide quantitative measurements of the flow field surrounding an animal. This apparatus, a self-contained underwater velocimetry apparatus (SCUVA), can be operated by a single scuba diver in depths up to 40 m. Due to the added complexity inherent of field conditions, additional considerations and preparation are required when compared to laboratory measurements. These considerations include, but are not limited to, operator motion, predicting position of swimming targets, available natural suspended particulate, and orientation of SCUVA relative to the flow of interest. The following protocol is intended to address these common field challenges and to maximize measurement success.

Quantitatively Measuring In situ Flows using a Self-Contained Underwater Velocimetry Apparatus SCUVA

This protocol provides instructions on how to use a self-contained underwater velocimetry apparatus (SCUVA), which is designed for quantification of in situ animal-generated flows. In addition, this protocol addresses challenges posed by field conditions, and includes operator motion, predicting position of animals, and orientation of SCUVA.

Kantitatif Ölçüm In situ</emBağımsız Sualtı velosimetri Aparatı (SCUVA)> Akımlar

The ability to directly measure velocity fields in a fluid environment is necessary to provide empirical data for studies in fields as diverse as ...

Biyomühendislik

Planar and Three-Dimensional Printing of Conductive Inks

Printed electronics rely on low-cost, large-area fabrication routes to create flexible or multidimensional electronic, optoelectronic, and biomedical devices1-3. In this paper, we focus on one- (1D), two- (2D), and three-dimensional (3D) printing of conductive metallic inks in the form of flexible, stretchable, and spanning microelectrodes.
Direct-write assembly4,5 is a 1-to-3D printing technique that enables the fabrication of features ranging from simple lines to complex structures by the deposition of concentrated inks through fine nozzles (~0.1 - 250 &mu;m). This printing method consists of a computer-controlled 3-axis translation stage, an ink reservoir and nozzle, and 10x telescopic lens for visualization. Unlike inkjet printing, a droplet-based process, direct-write assembly involves the extrusion of ink filaments either in- or out-of-plane. The printed filaments typically conform to the nozzle size. Hence, microscale features (&lt; 1 &mu;m) can be patterned and assembled into larger arrays and multidimensional architectures.
In this paper, we first synthesize a highly concentrated silver nanoparticle ink for planar and 3D printing via direct-write assembly. Next, a standard protocol for printing microelectrodes in multidimensional motifs is demonstrated. Finally, applications of printed microelectrodes for electrically small antennas, solar cells, and light-emitting diodes are highlighted.

Planar and three-dimensional printing of conductive metallic inks is described. Our approach provides new avenues for fabricating printed electronic, optoelectronic, and biomedical devices in unusual layouts at the microscale.

İletken Mürekkepler düzlemsel ve Üç Boyutlu Baskı

Printed electronics rely on low-cost, large-area fabrication routes to create flexible or multidimensional electronic, optoelectronic, and biomedical ...

A Versatile Automated Platform for Micro-scale Cell Stimulation Experiments

Study of cells in culture (in vitro analysis) has provided important insight into complex biological systems. Conventional methods and equipment for in vitro analysis are well suited to study of large numbers of cells (&ge;105) in milliliter-scale volumes (&ge;0.1 ml). However, there are many instances in which it is necessary or desirable to scale down culture size to reduce consumption of the cells of interest and/or reagents required for their culture, stimulation, or processing. Unfortunately, conventional approaches do not support precise and reproducible manipulation of micro-scale cultures, and the microfluidics-based automated systems currently available are too complex and specialized for routine use by most laboratories. To address this problem, we have developed a simple and versatile technology platform for automated culture, stimulation, and recovery of small populations of cells (100 - 2,000 cells) in micro-scale volumes (1 - 20 &mu;l). The platform consists of a set of fibronectin-coated microcapillaries ("cell perfusion chambers"), within which micro-scale cultures are established, maintained, and stimulated; a digital microfluidics (DMF) device outfitted with "transfer" microcapillaries ("central hub"), which routes cells and reagents to and from the perfusion chambers; a high-precision syringe pump, which powers transport of materials between the perfusion chambers and the central hub; and an electronic interface that provides control over transport of materials, which is coordinated and automated via pre-determined scripts. As an example, we used the platform to facilitate study of transcriptional responses elicited in immune cells upon challenge with bacteria. Use of the platform enabled us to reduce consumption of cells and reagents, minimize experiment-to-experiment variability, and re-direct hands-on labor. Given the advantages that it confers, as well as its accessibility and versatility, our platform should find use in a wide variety of laboratories and applications, and prove especially useful in facilitating analysis of cells and stimuli that are available in only limited quantities.

We have developed an automated cell culture and interrogation platform for micro-scale cell stimulation experiments. The platform offers simple, versatile, and precise control in cultivating and stimulating small populations of cells, and recovering lysates for molecular analyses. The platform is well suited to studies that use precious cells and/or reagents.

Mikro ölçekli Hücre Stimülasyon deneyler için Çok Yönlü Otomatik Platformu

Study of cells in culture (in vitro analysis) has provided important insight into complex biological systems. Conventional methods and equipment for in ...

Improved Method for the Preparation of a Human Cell-based, Contact Model of the Blood-Brain Barrier

The blood-brain barrier (BBB) comprises impermeable but adaptable brain capillaries which tightly control the brain environment. Failure of the BBB has been implied in the etiology of many brain pathologies, creating a need for development of human in vitro BBB models to assist in clinically-relevant research. Among the numerous BBB models thus far described, a static (without flow), contact BBB model, where astrocytes and brain endothelial cells (BECs) are cocultured on the opposite sides of a porous membrane, emerged as a simplified yet authentic system to simulate the BBB with high throughput screening capacity. Nevertheless the generation of such model presents few technical challenges. Here, we describe a protocol for preparation of a contact human BBB model utilizing a novel combination of primary human BECs and immortalized human astrocytes. Specifically, we detail an innovative method for cell-seeding on inverted inserts as well as specify insert staining techniques and exemplify how we use our model for BBB-related research.

Establishment of human models of the blood-brain barrier (BBB) can benefit research into brain conditions associated with BBB failure. We describe here an improved technique for preparation of a contact BBB model, which permits coculturing of human astrocytes and brain endothelial cells on the opposite sides of a porous membrane.

Yöntem kan-beyin bariyerini bir insan hücre tabanlı bir İletişim Modelinin Hazırlanması için Geliştirilmiş

The blood-brain barrier (BBB) comprises impermeable but adaptable brain capillaries which tightly control the brain environment. Failure of the BBB has ...

Isolation of Primary Human Colon Tumor Cells from Surgical Tissues and Culturing Them Directly on Soft Elastic Substrates for Traction Cytometry

Cancer cells respond to matrix mechanical stiffness in a complex manner using a coordinated, hierarchical mechano-chemical system composed of adhesion receptors and associated signal transduction membrane proteins, the cytoskeletal architecture, and molecular motors1, 2. Mechanosensitivity of different cancer cells in vitro are investigated primarily with immortalized cell lines or murine derived primary cells, not with primary human cancer cells. Hence, little is known about the mechanosensitivity of primary human colon cancer cells in vitro. Here, an optimized protocol is developed that describes the isolation of primary human colon cells from healthy and cancerous surgical human tissue samples. Isolated colon cells are then successfully cultured on soft (2 kPa stiffness) and stiff (10 kPa stiffness) polyacrylamide hydrogels and rigid polystyrene (~3.6 GPa stiffness) substrates functionalized by an extracellular matrix (fibronectin in this case). Fluorescent microbeads are embedded in soft gels near the cell culture surface, and traction assay is performed to assess cellular contractile stresses using free open access software. In addition, immunofluorescence microscopy on different stiffness substrates provides useful information about primary cell morphology, cytoskeleton organization and vinculin containing focal adhesions as a function of substrate rigidity.

A protocol is described to extract primary human cells from surgical colon tumor and normal tissues. The isolated cells are then cultured on soft elastic substrates (polyacrylamide hydrogels) functionalized by an extracellular matrix protein, and embedded with fluorescent microbeads. Traction cytometry is performed to assess cellular contractile stresses.

Cerrahi Dokular İlköğretim İnsan Kolon Tümör Hücreleri İzolasyon ve Çekiş Sitometrinin Yumuşak Elastik Yüzeyler Doğrudan onları Kültürleme

Cancer cells respond to matrix mechanical stiffness in a complex manner using a coordinated, hierarchical mechano-chemical system composed of adhesion ...

Hybrid &#181;CT-FMT imaging and image analysis

Fluorescence-mediated tomography (FMT) enables longitudinal and quantitative determination of the fluorescence distribution in vivo and can be used to assess the biodistribution of novel probes and to assess disease progression using established molecular probes or reporter genes. The combination with an anatomical modality, e.g., micro computed tomography (&#181;CT), is beneficial for image analysis and for fluorescence reconstruction. We describe a protocol for multimodal &#181;CT-FMT imaging including the image processing steps necessary to extract quantitative measurements. After preparing the mice and performing the imaging, the multimodal data sets are registered. Subsequently, an improved fluorescence reconstruction is performed, which takes into account the shape of the mouse. For quantitative analysis, organ segmentations are generated based on the anatomical data using our interactive segmentation tool. Finally, the biodistribution curves are generated using a batch-processing feature. We show the applicability of the method by assessing the biodistribution of a well-known probe that binds to bones and joints.

Hybrid  &#181;CT-FMT imaging and image analysis

We describe a protocol for hybrid imaging, combining fluorescence-mediated tomography (FMT) with micro computed tomography (&#181;CT). After fusion and reconstruction, we perform interactive organ segmentation to extract quantitative measurements of the fluorescence distribution.

Hibrid uCT-FMT görüntüleme ve görüntü analizi

Fluorescence-mediated tomography (FMT) enables longitudinal and quantitative determination of the fluorescence distribution in vivo and can be used to ...

Microfluidic Buffer Exchange for Interference-free Micro/Nanoparticle Cell Engineering

Engineering cells with active-ingredient-loaded micro/nanoparticles (NPs) is becoming an increasingly popular method to enhance native therapeutic properties, enable bio imaging and control cell phenotype. A critical yet inadequately addressed issue is the significant number of particles that remain unbound after cell labeling which cannot be readily removed by conventional centrifugation. This leads to an increase in bio imaging background noise and can impart transformative effects onto neighboring non-target cells. In this protocol, we present an inertial microfluidics-based buffer exchange strategy termed as Dean Flow Fractionation (DFF) to efficiently separate labeled cells from free NPs in a high throughput manner. The developed spiral microdevice facilitates continuous collection (&#62;90% cell recovery) of purified cells (THP-1 and MSCs) suspended in new buffer solution, while achieving &#62;95% depletion of unbound fluorescent dye or dye-loaded NPs (silica or PLGA). This single-step, size-based cell purification strategy enables high cell processing throughput (106 cells/min) and is highly useful for large-volume cell purification of micro/nanoparticle engineered cells to achieve interference-free clinical application.

This protocol describes the use of an inertial microfluidics-based buffer exchange strategy to purify micro/nanoparticle engineered cells with efficient depletion of unbound particles.

Parazit Mikro / Nanoparçacık Hücre Mühendisliği mikroakışkan Tampon Değişim

Engineering cells with active-ingredient-loaded micro/nanoparticles (NPs) is becoming an increasingly popular method to enhance native therapeutic ...

Perfusable Vascular Network with a Tissue Model in a Microfluidic Device

A spheroid (a multicellular aggregate) is regarded as a good model of living tissues in the human body. Despite the significant advancement in the spheroid cultures, a perfusable vascular network in the spheroids remains a critical challenge for long-term culture required to maintain and develop their functions, such as protein expressions and morphogenesis. The protocol presents a novel method to integrate a perfusable vascular network within the spheroid in a microfluidic device. To induce a perfusable vascular network in the spheroid, angiogenic sprouts connected to microchannels were guided to the spheroid by utilizing angiogenic factors from human lung fibroblasts cultured in the spheroid. The angiogenic sprouts reached the spheroid, merged with the endothelial cells co-cultured in the spheroid, and formed a continuous vascular network. The vascular network could perfuse the interior of the spheroid without any leakage. The constructed vascular network may be further used as a route for supply of nutrients and removal of waste products, mimicking blood circulation in vivo. The method provides a new platform in spheroid culture toward better recapitulation of living tissues.

The protocol describes how to engineer a perfusable vascular network in a spheroid. The spheroid's surrounding microenvironment is devised to induce angiogenesis and connect the spheroid to the microchannels in a microfluidic device. The method allows the perfusion of the spheroid, which is a long-awaited technique in three-dimensional cultures.

Perfusable vasküler ağ özellikli bir doku içinde bir mikrosıvısal aygıt

A spheroid (a multicellular aggregate) is regarded as a good model of living tissues in the human body. Despite the significant advancement in the ...

Biological Compatibility Profile on Biomaterials for Bone Regeneration

Large non-union bone fractures are a significant challenge in orthopedic surgery. Although auto- and allogeneic bone grafts are excellent for healing such lesions, there are potential complications with their use. Thus, material scientists are developing synthetic, biocompatible biomaterials to overcome these problems. In this study, we present a multidisciplinary platform for evaluating biomaterials for bone repair. We combined expertise from bone biology and immunology to develop a platform including in vitro osteoclast (OC) and osteoblast (OB) assays and in vivo mouse models of bone repair, immunogenicity, and allergenicity. We demonstrate how to perform the experiments, summarize the results, and report on biomaterial biocompatibility. In particular, we tested OB viability, differentiation, and mineralization and OC viability and differentiation in the context of &#946;-tricalcium phosphate (&#946;-TCP) disks. We also tested a &#946;-TCP/Collagen (&#946;-TCP/C) foam which is a commercially available material used clinically for bone repair in a critical-sized calvarial bone defect mouse model to determine the effects on the early phase of bone healing. In parallel experiments, we evaluated immune and allergic responses in mice. Our approach generates a biological compatibility profile of a bone biomaterial with a range of parameters necessary for predicting the biocompatibility of biomaterials used for bone healing and repair in patients.

The number of novel biomaterials engineered for repairing large bone lesions is continuously expanding with the aim to enhance bone healing and overcome the complications associated with bone transplantation. Here, we present a multidisciplinary strategy for pre-clinical biocompatibility testing of biomaterials for bone repair.

Biyolojik uyumluluğu Biyomalzeme kemik rejenerasyon için profil sayfası

Large non-union bone fractures are a significant challenge in orthopedic surgery. Although auto- and allogeneic bone grafts are excellent for healing such ...

Meso-Scale Particle Image Velocimetry Studies of Neurovascular Flows In Vitro

Particle image velocimetry (PIV) is used in a wide variety of fields, due to the opportunity it provides for precisely visualizing and quantifying flows across a large spatiotemporal range. However, its implementation typically requires the use of expensive and specialized instrumentation, which limits its broader utility. Moreover, within the field of bioengineering, in vitro flow visualization studies are also often further limited by the high cost of commercially sourced tissue phantoms that recapitulate desired anatomical structures, particularly for those that span the mesoscale regime (i.e., submillimeter to millimeter length scales). Herein, we present a simplified experimental protocol developed to address these limitations, the key elements of which include 1) a relatively low-cost method for fabricating mesoscale tissue phantoms using 3-D printing and silicone casting, and 2) an open-source image analysis and processing framework that reduces the demand upon the instrumentation for measuring mesoscale flows (i.e., velocities up to tens of millimeters/second). Collectively, this lowers the barrier to entry for nonexperts, by leveraging resources already at the disposal of many bioengineering researchers. We demonstratethe applicability of this protocol within the context of neurovascular flow characterization; however, it is expected to be relevant to a broader range of mesoscale applications in bioengineering and beyond.

Meso-Scale Particle Image Velocimetry Studies of Neurovascular Flows In Vitro

Here we present simplified methods for fabricating transparent neurovascular phantoms and characterizing the flow therein. We highlight several important parameters and demonstrate their relationship to field accuracy.

Mezo-ölçek Partikül İmaj Velosimetri çalışmaları nörovasküler Vitro akar

Particle image velocimetry (PIV) is used in a wide variety of fields, due to the opportunity it provides for precisely visualizing and quantifying flows ...