Yazarlar GW Biyomimetik ve Biyoinspired Mühendislik Merkezi'nden destek ve finansman kabul ediyorlar. George Washington Üniversitesi Biyolojik Bilimler Bölümü'nden Profesör L. Patricia Hernandez'e soruşturmaya ve devam eden işbirliğine ilham verdiği, gümüş sazanın fizyolojisi konusunda biyolojik uzmanlık sağladığı ve mukus örneklerini sağladığı için teşekkür ediyoruz. Öğrencilere, Bay David Palumbo, Bayan Carly Cohen, Bay Isaac Finberg, Bay Dominick Petrosino, Bay Alexis Renderos, Bayan Priscilla Varghese, Bay Carter Tegen ve Bay Raghav Pajjur'a laboratuvardaki yardımları için ve Ta Instruments, New Castle, DE'den Bay Thomas Thomas'a reometrenin eğitimi ve bakımı konusunda destek için teşekkür ederiz. Şekil 5A,C için görüntüler, George Washington Üniversitesi Biyolojik Bilimler Bölümü'nden Profesör L. Patricia Hernandez tarafından gerçekleştirilen bir diseksiyon sırasında çekildi.

1. Çeşitli konsantrasyonlardaki mukus çözeltilerinin hazırlanması
NOT: Bu deney için üç konsantrasyon mukus çözeltisi (sırasıyla 400 mg/mL, 200 mg/mL ve yaklaşık hacimli 100 mg/mL, 1 mL, 1 mL ve 2 mL) hazırlanır.
<ol><li>Mukus kütlesini hesaplamak için, şişelerin ortalama kütlesini (Mile mukus ile ) ölçün; mg) ve mukusssuz (Mşişeleri ; mg). Daha sonra mukus olmadan mukuslu şişelerin kütlesini çıkarın (Mmukus = Mwith-mucus - Mşişeleri ; mg).</li>
	<li>Mukusu deiyonize (DI) su ile üç konsantrasyonda (400, 200, 100, mg/mL) seyreltin.<ol>
<li>Bir mikropipette kullanarak mukusa 0,6 mL DI su ekleyerek mukus çözeltisinin ilk konsantrasyonu olan 400 mg/mL'yi hazırlayın. NOT: Çıkarılan mukusun yaklaşık hacmi 1,4 mL olduğundan, 400 mg/mL çözelti toplam ~ 2 mL hacme sahip olacaktır.</li>
		<li>Mukus çözeltisinin yeterince homojenleştirildiğinden ve herhangi bir mukus partikül aglomerasyonunun hafifletildiklerden emin olmak için 400 mg/mL mukus çözeltisi şişesini bir çalkalayıcıya yerleştirin.</li>
		<li>İlk konsantrasyon mukus çözeltisinin hacminin yarısını bir mikropipette kullanarak yeni bir şişeye çekerek ve yeni şişeye 1 mL DI su ekleyerek mukus çözeltisinin ikinci konsantrasyonu olan 200 mg/mL'yi hazırlayın.</li>
		<li>Mukus çözeltili birinci ve ikinci şişeler için 1.2.2 adımını yineleyin.</li>
		<li>200 mg/mL çözeltisinin hacminin yarısını (1 mL) bir mikropipette kullanarak yeni bir şişeye çekerek mukus çözeltisinin üçüncü konsantrasyonu olan 100 mg/mL'yi hazırlayın ve yeni şişeye DI suyu ekleyin.</li>
		<li>Kendi şişelerindeki üç mukus çözeltisi konsantrasyonu için 1.2.2 adımını tekrarlayın (bkz. Ek Şekil 1).</li>
		<li>Mukus çözeltisi şişelerini, reometre kalibrasyonu ve testi yapılana kadar buzdolabında saklayın.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. Bir reometre kullanarak ölçümler ve veri toplama
NOT: Bu protokolde enstrüman kontrolü ve reometre ile veri toplama için kullanılan yazılımlar Malzeme Tablosunda yer almaktadır. Bu yazılım 'reometre enstrüman kontrol yazılımı' olarak adlandırılacaktır.
<ol><li>Reometre aletini ayarlayın ve kalibre edin.<ol>
<li>Basınçlı hava beslemesini reometreye açın ve pnömatik tablanın ve reometrenin bir kabarcık göstergesi kullanılarak seviyelendirildiklerine emin olun. Reometre şaftındaki koruyucu kapağı bükün ve sökme yaparken şaftı hareketsiz tutun.</li>
		<li>Reometredeki manyetik rulmanları etkinleştirmek için reometre ana anahtarlarını açın.</li>
		<li>Reometre kontrol bilgisayarını, içinde bulunan reometre cihazı kontrol yazılımı ile açın ve reometre cihazı kontrol yazılımını başlatın (bkz. Ek Şekil 2).</li>
		<li>Sekmeleri seçerek cihaz kalibrasyonu gerçekleştirin, 'Kalibrasyon | Yazılımpenceresinden Enstrüman ' 'Enstrüman' seçeneğini belirleyin. 'Atalet' altında 'Kalibre 'ye tıklayın. Cihaz atalet kalibrasyon değerini μN.m.s2'ye kaydedin ve kalibrasyon değerlerinin birbirinin% 10'unda olduğundan emin olmak için kalibrasyonu en az 3x tekrarlayın (bkz. Tamamlayıcı Şekil 3).</li>
	</ol></li>
	<li>Reometre geometrisini reometrenin şaftına takın.<ol>
<li>Reometre cihazı kontrol yazılımındaki 'Geometriler' sekmesini tıklatın.</li>
		<li>Koniyi istediğiniz geometriyle (40 mm çapında, 1⭐ 0' 11'' koni) ve Peltier plakasını izopropanol ile temizleyin (bkz. Tablo 1, Malzeme Tablosu, Şekil 1ve Şekil 2). NOT: Peltier Plakası reometreye monte edilir; doğrudan reometreye sabitlenirken izopropanol ile temizlenebilir.</li>
		<li>Peltier plaka fikstürünün görünür toz içermemesini ve gerekirse izopropanol ile temiz olmasını sağlayın. Peltier plakasını reometreye önceden takılmamışsa takın ve ısı emici bağlantılarını bağlayın.</li>
		<li>Koni geometrisine bağlı kilit şaftına reometredeki'Kilit düğmesine'basın. Bu, şaftın konumunu tutuklar, ancak pozisyonda serbestçe dönebilir.</li>
		<li>'AkıllıTakas |'ne tıklayın Geometrinin otomatik olarak algılanmasını sağlamak için reometre cihazı kontrol yazılımı sekmesinde etkindir (bkz. Ek Şekil 4).</li>
		<li>Geometriyi vidalamak için mili reometrenin üzerine çevirin. Yazılım bu aşamada 40 mm çapında, 1⭐ 0' 11'' koni açısı geometrisini algılayacaktır (bkz. Tablo 1 ve Malzeme Tablosu).</li>
		<li>Geometrinin algılanmasını sağlamak için 2.2.5 – 2.2.6 adımlarını yineleyin.</li>
		<li>Reometre cihazı kontrol yazılımının 'Kontrol Paneli' nin altında 'Boşluk' u seçin, 'Seçenekler' simgesine tıklayın ve 'Eksenel Kuvvet' seçeneğini seçin. Eksenel kuvveti '1 Newton' olarak ayarlayın; bu, koni geometrisinin sıfır boşluk başlatma için Peltier plakasına dokunduğundan emin olmaktır (bkz. Tamamlayıcı Şekil 5).</li>
	</ol></li>
	<li>Reometre geometri kalibrasyonunu gerçekleştirin.<ol>
<li>Yazılım penceresinden 'Geometri' sekmesini seçin. 'Atalet' altında 'Kalibre 'ye tıklayın. Geometri atalet kalibrasyon değerini μN.m.s2 olarak kaydedin ve kalibrasyon değerlerinin birbirine%10 oranında olduğundan emin olmak için bunu 2-3 kez tekrarlayın.</li>
		<li>Yazılım penceresinde 'Sürtünme' altında 'Kalibre 'ye tıklayın. Geometri sürtünme kalibrasyon değerini μN.m/(rad/s) olarak kaydedin ve kalibrasyon değerlerinin birbirinin %10'u içinde olduğundan emin olmak için bunu 2-3 kez tekrarlayın (bkz. Ek Şekil 6).</li>
	</ol></li>
	<li>Sıfır boşluk başlatmayı gerçekleştirme NOT: Geometri, referans "sıfır" konumu olmadan ölçüm yapmak için Peltier Plakasının üzerine doğru bir şekilde yükseltilemediğinden, sıfır boşluk başlatma gerçekleştirilir. Ölçüm amacıyla, geometri 24 μm'lik yerleşik geometri boşluğuna ve 28 μm trim boşluğuna sahiptir. Trim boşluğu, geometrinin yüzey alanının dışına dökülebilecek fazla sıvıyı etkili bir şekilde temizlemek için ayarlanır. Bu boşluklar, numune ve reometre kullanılarak verilerin doğru bir şekilde ölçülmesi için zorunludur. 2.4.1 adımı, geometrinin sırasıyla 24 μm ve 28 μm geometri ve trim boşluklarına ulaşmak için sıfır boşluğa ayarlı olduğundan emin olmak için kesinlikle gereklidir.<ol>
<li>Yazılım penceresindeki 'Denetim Masası'ndaki ' Boşluk ' sekmesinin altındaki 'Sıfırboşluk' simgesine tıklayın. Geometrinin yaşadığı eksenel kuvvet, Peltier plakasına dokunduğu için 1 N'den büyük veya buna eşit olduğunda başlatma tamamlanır. Referans konumunun doğru olması için reometre boşluğunun sıfırlanıp sıfırlanıp sıfırlandırılmasından emin olun (bkz. Tamamlayıcı Şekil 7 ve Tamamlayıcı Şekil 8).</li>
		<li>Reometreyi herhangi bir rasgele yüksekliğe yükseltmek için reometre cihazındaki 'Boşluk' sekmesinin altındaki reometre aletindeki ' geometriyükseltme ve al' simgelerindeki ' yukarıve aşağı ok' kontrollerine basın. Reometre cihazındaki kontrol ekranı ve reometre cihazı kontrol yazılımının kontrol paneli (aynı) boşluk yüksekliğini gösterecektir.</li>
	</ol></li>
	<li>Deneysel prosedürü reometre cihazı kontrol yazılımında ayarlayın. 22 °C'de koni-on-Peltier plaka geometrisi kullanarak reolojik özelliklerin karakterizasyonunu gerçekleştirin. NOT: ABD Jeolojik Araştırma web sitesi, 20 Eylül 2018'de, GR mukus deneyleri için kullanılan gümüş sazanın Hart Creek mevkiinde36. Mukus sıcaklığı reolojik özellikleri etkileyebilir. Değerleri nehir sıcaklığına ayarlamanın önemi, mukus özelliklerinin gerçekçi bir şekilde tahmin edilebileceği sıcaklıkla yaklaşık olarak eşleşmektir.<ol>
<li>Reometre cihazı kontrol yazılımında 'Deneyler' sekmesini seçin ve 'Ad', 'Operatör', 'Proje' vb.  (bkz. Ek Şekil 9)</li>
		<li>'Geometri' sekmesini seçin ve bilgilerin 2.2.5 adımlarına uygun olduğundan emin olun. - 2.2.7. (bkz. Ek Şekil 10).</li>
		<li>'Yordam' sekmesini seçin ve '1: Salınım Genliği' yordamını ayarlamış ok tuşlarını kullanın. (bkz. Ek Şekil 11).</li>
		<li>'Çevre Kontrolü' ayarlarını aşağıdaki gibi başlatın: 'Sıcaklık = 22 °C'; 'Soak Time = 120 s' ve 'Wait for Temperature' (bkz. Ek Şekil 11)kutusunu işaretleyin.</li>
		<li>'Test Parametreleri' ayarlarını aşağıdaki gibi başlatın: 'Frekans = 1 Hz'; 'Logaritmik süpürme' ayarlayın; 'Tork = 10 ila 10000 μN.m'; 'On yılda puan = 5' (bkz. Ek Şekil 11).</li>
	</ol></li>
	<li>Bilinen konsantrasyonun mukusunun Doğrusal Viskoelastik Aralığını (LVR) belirlemek için deneyi ayarlayın (100 mg/mL)<ol>
<li>Uygun bir mikropipette ve pipet ucu kullanarak yaklaşık 0,3 mL konsantrasyon mukus çözeltisi 100 mg/mL çekin (bkz. Adım 1.2, Malzeme Tablosu).</li>
		<li>Mukus çözeltisini mikropipette kullanarak Peltier plakasına tanıtın (bkz. Şekil 2).</li>
		<li>Geometriyi Peltier plakasına indirmek için reometredeki'Trim Gap'düğmesine basın. Alternatif olarak, reometre cihazı kontrol yazılımındaki 'Kontrol Paneli' seçeneğindeki ' Boşluk ' sekmesinin altındaki 'BoşluğuKırp' simgesine tıklayın (bkz. Ek Şekil 12).</li>
		<li>Fazla mukus çözeltisini çıkarmak ve geometrinin çevresine herhangi bir dökülmeden sıvının geometrinin altında olduğundan emin olmak için pipet ucu ile mikropipette kullanın. NOT: Sıvının yanlış yüklenmesi ölçümlerde hatalara yol açacaktır. Dolgulu numune altında tork dağılımını düşürür ve aşırı dolu numune kenarlar boyunca dökülmesi nedeniyle hatalı stres dağılımlarına yol açacaktır.</li>
		<li>Geometrinin altındaki numunede minimumataletve hız olana kadar 'Motor' ve ' Hız ' sekmelerini dönüşümlü olarak 5 rad/s ve 0 rad/s'ye seçin. Reometre cihazındaki kontrol ekranı ve reometre cihazı kontrol yazılımının kontrol paneli hızı gösterecektir (bkz. Ek Şekil 13).</li>
		<li>Geometriyi belirli geometri başına önceden ayarlanmış uygunboşluğadüşürmek için reometredeki 'Geometri Boşluğu ' düğmesine basın. Alternatif olarak, reometre cihazı kontrol yazılımındaki 'Kontrol Paneli' seçeneğindeki ' Boşluk ' sekmesinin altındaki 'GeometriBoşluğu' simgesine tıklayın (bkz. Ek Şekil 14).</li>
	</ol></li>
	<li>Bilinen konsantrasyonun mukusunun Doğrusal Viskoelastik Aralığını (LVR) belirlemek için deneyi çalıştırın (100 mg/mL).<ol>
<li>Reometre cihazı kontrol yazılımındaki 'Başlat' simgesini tıklatın (bkz. Ek Şekil 15). NOT: Reometre otomatik ölçümler gerçekleştirir; 'Başlat' düğmesine basıldığında, reometrenin testi tamamlaması yaklaşık 20 dakika sürer. Adım 2.5.5'teki 'On yılda bir puan' ayarı, reometrenin ölçümleri tamamlamak için ne kadar zamana ihtiyaç duyacağını belirler.</li>
		<li>Görünen açılır kutuda 'Evet' i tıklatarak denemeyi çalıştırın ve geometri boşluğunun denemeyi başlatmak için doğru mesafeye indirilmesini önerir, zaten indirilmemişse.</li>
		<li>Depolama (G') ve kayıp (G'') modülünü bildiren reometre tarafından oluşturulan gerçek zamanlı çizimi gözlemleyin. NOT: G' ve G" sırasıyla depolama ve kayıp modülüne göredir. Depolama modülü, malzemenin stres kaynaklı deformasyondan sonra orijinal şeklini geri kazanma eğilimini temsil eder ve elastikiyete eşdeğerdir. Kayıp modülü, malzemenin akış eğilimine ne ölçüde direndiğini ve akışkan viskozitesini temsil eder (bkz. Şekil 4).</li>
		<li>Çizimin X eksenini 'Salınım gerinim yüzdesi' olarakayarlayın. Bunu yapmak için, sunulan grafiğe sağ tıklayın ve 'Grafik Değişkenleri' sekmesini seçin (bkz. Ek Şekil 16).</li>
		<li>Test tamamlandıktan sonra, malzeme Doğrusal Olmayan Viskoelastik aralığa girmeden önce, salınım gerinim yüzde aralığını çizimden kaydedin.</li>
		<li>Peltier plakasının üzerindeki herhangi bir rasgele yüksekliğe yükseltmek için reometre cihazındaki 'Boşluk' sekmesinin altındaki reometre aletindeki ' yukarıve aşağı ok' kontrollerine veya ' geometri yükseltme veal' simgelerine basın.</li>
		<li>Mukus örneğinin doğrusal viskoelastik bölgesini (LVR) belirlemek için hem deneysel prosedürü hem de rheometre cihazı kontrol yazılımının yerel dosya biçimini içeren dosyayı kaydedin. NOT: Bu, <img alt="Equation omega" src="/files/ftp_upload/61379/61379eqomega.jpg" style="font-size: 14px;"> veri doğrusal olmayan viskoelastik bölgeye (NLVR) girmeden önce çizimin X eksenini genlik (%) ve/veya salınım gerilimini zorlamak için ayarlayarak yapılabilir (bkz. Ek Şekil 16).</li>
	</ol></li>
	<li>Bilinen konsantrasyon 100, mg/mL'nin mukusu için Lineer Viskoelastik Aralık'ta (LVR) dinamik süpürme ve sabit durum kesme hızı akış testi deneylerini çalıştırın ve 100 mg/mL'lik üç bağımsız mukus örneğinden sonuç elde edin. Mevcut mukus konsantrasyon örneklerinde bu adımları ayrı ayrı gerçekleştirin.<ol>
<li>2.5.1 – 2.5.4 adımlarını yineleyin.</li>
		<li>'Test Parametreleri' ayarlarını aşağıdaki gibi başlatın: 'Frekans = 1 Hz'; 'Logaritmik süpürme' ayarlayın; 'Suş % = 100 ila 10000 % ; 'On yılda puan = 10'.</li>
		<li>'Yordam' sekmesini seçin ve '2: Salınım Sıklığı' yordamını ayarlamış ok tuşlarını kullanın.</li>
		<li>'Çevre Kontrolü' ayarlarını aşağıdaki gibi başlatın: 'Sıcaklık = 22 °C'; 'Soak Time = 0.0 s'.</li>
		<li>'Test Parametreleri' ayarlarını aşağıdaki gibi başlatın: 'Gerinim % = 1 %'; 'Logaritmik süpürme' ayarlayın; 'Frekans = 20 ila 1 Hz'; 'On yılda puan = 10'.</li>
		<li>'Yordam' sekmesini seçin ve '3: Akış Süpürme' yordamını ayarlayın ok tuşlarını kullanın.</li>
		<li>'Çevre Kontrolü' ayarlarını aşağıdaki gibi başlatın: 'Sıcaklık = 22 °C'; 'Soak Time = 0.0 s'.</li>
		<li>'Test Parametreleri' ayarlarını aşağıdaki gibi başlatın: 'Kesme hızı = 1 ila 10000 1/s'; 'On yılda puan = 10'; onay kutusunu işaretleyin.</li>
		<li>2.7.1 – 2.7.2 adımlarını yineleyin ve deneme tamamlanana kadar yaklaşık 45 dakika bekleyin.</li>
		<li>Geometriyi herhangi bir rasgele yüksekliğe yükseltmek için reometre cihazındaki 'Boşluk' sekmesinin altındaki reometre aletindeki'yukarı ve aşağı ok' kontrollerine veya 'geometri yükseltme ve alçaltma' simgelerine basın.</li>
		<li>Peltier plakasındaki mukusu izopropanol çözeltisi ile çıkarmak ve temizlemek için tek kullanımlık mendil ve eldiven kullanın (bkz. Malzeme Tablosu).</li>
		<li>Hem deneysel prosedürü hem de rheometre enstrüman kontrol yazılımının yerel dosya formatını içeren dosyayı kaydedin.</li>
	</ol></li>
</ol>3. 200 mg/mL ve 400 mg/mL'lik diğer mukus çözelti konsantrasyonları için protokolü tekrarlayın.
<ol><li>Kalan iki mukus çözeltisi konsantrasyonu, 200 mg/mL ve 400 mg/mL için listelenen tüm alt adımlar dahil olmak üzere 2,5 – 2,8 adımlarını gerçekleştirin.</li>
</ol>4. Grafiksel gösterim ve veri analizi
NOT: Ek kod dosyasında sağlanan kod, veri ortalaması gerçekleştirir ve tekrarlanabilirlik hataları oluşturur, tüm denemelerdeki verileri kaplar. Standart sapma hesaplama özellikleri reometre cihazı kontrol yazılımında mevcut değildir. Kod, veri analizi, işlem sonrası ve grafiksel gösterim için bir programlama dilinde yazılmıştır (ayrıntılar için Malzeme Tablosu'na bakın).
<ol><li>100 mg/mL GR mukus konsantrasyonu ile ilgili 2.8 ve 200mg/mL ve 400 mg/mL GR muku |s konsantrasyonlarıyla ilgili 3.1. | Dışa Aktar Reometreenstrüman kontrol yazılımında Excel ' (bkz. Ek Şekil 17).</li>
	<li>Değişen kesme gerinim hızları ( <img alt="Equation y" src="/files/ftp_upload/61379/61379eqy.jpg"> ) ve kayıp modülleri (G"), depolama modülü (G') ve farklı salınım stresi ( ) için faz açısı (δ) için görünür viskozite (η) çizimleri oluşturmak ve temsili sonuçlar oluşturmak için ek kodlar çalıştırın. <img alt="Equation omega" src="/files/ftp_upload/61379/61379eqomega.jpg"></li>
</ol>

<ol>
	<li>Cohen, K. E., Hernandez, L. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+complex+trophic+anatomy+of+silver+carp,+Hypophthalmichthys+molitrix,+highlighting+a+novel+type+of+epibranchial+organ.">The complex trophic anatomy of silver carp, Hypophthalmichthys molitrix, highlighting a novel type of epibranchial organ.</a> Journal of Morphology. 279, 1615-1628 (2018).</li><li>Cohen, K. E., Hernandez, L. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Making+a+master+filterer:+Ontogeny+of+specialized+filtering+plates+in+silver+carp+(Hypophthalmichthys+molitrix).">Making a master filterer: Ontogeny of specialized filtering plates in silver carp (Hypophthalmichthys molitrix).</a> Journal of Morphology. 279, 925-935 (2018).</li><li>Cremer, M., Smitherman, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Food+habits+and+growth+of+silver+and+bighead+carp+in+cages+and+ponds.">Food habits and growth of silver and bighead carp in cages and ponds.</a> Aquaculture. 20 (1), 57-64 (1980).</li><li>Battonyai, I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Relationship+between+gill+raker+morphology+and+feeding+habits+of+hybrid+bigheaded+carps+(Hypophthalmichthys+spp.).">Relationship between gill raker morphology and feeding habits of hybrid bigheaded carps (Hypophthalmichthys spp.).</a> Knowledge and Management of Aquatic Ecosystems. 416, 36 (2015).</li><li>Zhou, Q., Xie, P., Xu, J., Ke, Z., Guo, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Growth+and+food+availability+of+silver+and+bighead+carps:+Evidence+from+stable+isotope+and+gut+content+analysis.">Growth and food availability of silver and bighead carps: Evidence from stable isotope and gut content analysis.</a> Aquaculture Research. 40 (14), 1616-1625 (2009).</li><li>Freedman, J. A., Butler, S. E., Wahl, D. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Impacts of invasive Asian carps on native food webs (Final Report). , (2012).</li><li>Nico, L., Fuller, P., Li, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Silver carp (Hypophthalmichthys molitrix)-FactSheet. , (2017).</li><li>Walleser, L., Howard, D., Sandheinrich, M., Gaikowski, M., Amberg, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Confocal+microscopy+as+a+useful+approach+to+describe+gill+rakers+of+Asian+species+of+carp+and+native+filter-feeding+fishes+of+the+upper+Mississippi+River+system.">Confocal microscopy as a useful approach to describe gill rakers of Asian species of carp and native filter-feeding fishes of the upper Mississippi River system.</a> Journal of Fish Biology. 85 (5), 1777-1784 (2014).</li><li>Nelson, A. Z., Ewoldt, R. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Design+of+yield-stress+fluids:+a+rheology-to-structure+inverse+problem.">Design of yield-stress fluids: a rheology-to-structure inverse problem.</a> Soft Matter. 13, 7578-7594 (2017).</li><li>Chen, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rheological+Techniques+for+Yield+Stress+Analysis.">Rheological Techniques for Yield Stress Analysis.</a> TA Instruments Applications Note, RH025. , (2020).</li><li>Ewoldt, R. H., Johnston, M. T., Caretta, L. M., Spagnolie, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experimental+challenges+of+shear+rheology:+how+to+avoid+bad+data.">Experimental challenges of shear rheology: how to avoid bad data.</a> Complex Fluids in Biological Systems. , (2015).</li><li>Thornton, D. J., Sheehan, J. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=From+Mucins+to+Mucus:+Toward+a+more+coherent+understanding+of+this+essential+barrier.">From Mucins to Mucus: Toward a more coherent understanding of this essential barrier.</a> Proceedings of the American Thoracic Society. 1, 54-61 (2004).</li><li>Shepard, K. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functions+for+fish+mucus.">Functions for fish mucus.</a> Reviews in Fish Biology and Fisheries. 4, 401-429 (1994).</li><li>Fern&#225;ndez-Alacid, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Skin+mucus+metabolites+in+response+to+physiological+challenges:+A+valuable+non-invasive+method+to+study+teleost+marine+species.">Skin mucus metabolites in response to physiological challenges: A valuable non-invasive method to study teleost marine species.</a> Science of the Total Environment. 644, 1323-1335 (2018).</li><li>Wagner, C. E., Wheeler, K. M., Ribbeck, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mucins+and+Their+Role+in+Shaping+the+Functions+of+Mucus+Barriers.">Mucins and Their Role in Shaping the Functions of Mucus Barriers.</a> Annual Reviews in Cell and Developmental Biology. 34, 189-215 (2018).</li><li>Bird, R. B., Armstrong, R. C., Hassager, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Dynamics of Polymeric Liquids, Volume 1: Fluid Mechanics. , 1255-1284 (1987).</li><li>Mantle, M., Allen, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Isolation+and+characterisation+of+the+native+glycoprotein+from+pig+small+intestinal+mucus.">Isolation and characterisation of the native glycoprotein from pig small intestinal mucus.</a> Biochemical Journal. 195, 267-275 (1981).</li><li>Allen, A., Hutton, D. A., Pearson, J. P., Sellers, L. A., Nugent, J., O'Conner, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mucus+glycoprotein+structure,+gel+formation+and+gastrointestinal+mucus+function.">Mucus glycoprotein structure, gel formation and gastrointestinal mucus function.</a> Mucus and Mucosa (Ciba Foundation Symposium). , 137-156 (1984).</li><li>Asakawa, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Histochemical+studies+of+the+mucus+on+the+epidermis+of+eel,+Anguillajaponica.">Histochemical studies of the mucus on the epidermis of eel, Anguillajaponica.</a> Bulletin of Japanese Society of Scientific Fisheries. 36, 83-87 (1970).</li><li>Fletcher, T. C., Jones, R., Reid, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Identification+of+glycoproteins+in+goblet+cells+of+epidermis+and+gill+of+plaice+(Pleuroneces+platessa+L.),+flounder+(Platichthys+flesus+(L.))+and+rainbow+trout+(Salmo+gairdneri+Richardson).">Identification of glycoproteins in goblet cells of epidermis and gill of plaice (Pleuroneces platessa L.), flounder (Platichthys flesus (L.)) and rainbow trout (Salmo gairdneri Richardson).</a> Histochemical Journal. 8, 597-608 (1976).</li><li>Silberberg, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mucus+glycoprotein,+its+biophysical+and+gel+forming+properties.">Mucus glycoprotein, its biophysical and gel forming properties.</a> Symposia of the Society for Experimental Biology. 43, 43-64 (1989).</li><li>Hills, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> The Biology of Surfactants. , 408 (1988).</li><li>Aubert, H., Brook, A. J., Shephard, K. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measurement+of+the+adhesion+of+a+desmid+to+a+substrate.">Measurement of the adhesion of a desmid to a substrate.</a> British Phycology Journal. 24, 293-295 (1989).</li><li>Sanderson, S. L., Cech, J. J., Patterson, M. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fluid+dynamics+in+suspension+feeding+black+fish.">Fluid dynamics in suspension feeding black fish.</a> Science. 251, 1346-1348 (1991).</li><li>Lai, S. K., Wang, Y. Y., Wirtz, D., Hanes, 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-+and+macrorheology+of+mucus.">Micro- and macrorheology of mucus.</a> Advanced Drug Delivery Reviews. 61 (2), 86-100 (2009).</li><li>Chaudhary, G., Ewoldt, R. H., Thiffeault, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Unravelling+hagfish+slime.">Unravelling hagfish slime.</a> Journal of Royal Society Interface. 16 (150), 20180710 (2019).</li><li>Downing, S., Salo, W., Spitzer, R., Koch, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+hagfish+slime+gland:+a+model+system+for+studying+the+biology+of+mucus.">The hagfish slime gland: a model system for studying the biology of mucus.</a> Science. 214, 1143-1145 (1981).</li><li>Hwang, S. H., Litt, M., Forsman, W. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rheological+properties+of+mucus.">Rheological properties of mucus.</a> Rheologica Acta. 8, 438-448 (1969).</li><li>Litt, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mucus+rheology.">Mucus rheology.</a> Archives of Internal Medicine. 126, 417-423 (1970).</li><li>Quarishi, M. S., Jones, N. S., Mason, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+rheology+of+nasal+mucus:+a+review.">The rheology of nasal mucus: a review.</a> Clinical Otolaryngology. 23, 403-413 (1998).</li><li>Nordg&#229;rd, C. T., Draget, K. I., Seternes, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rheology+of+salmon+skin+mucus.">Rheology of salmon skin mucus.</a> Annual Transactions - The Nordic Rheology Society. 23, 175-179 (2015).</li><li>Fern&#225;ndez-Alacid, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparison+between+properties+of+dorsal+and+ventral+skin+mucus+in+Senegalese+sole:+Response+to+an+acute+stress.">Comparison between properties of dorsal and ventral skin mucus in Senegalese sole: Response to an acute stress.</a> Aquaculture. 513, 734410 (2019).</li><li>Y&#252;ce, C., Willenbacher, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Challenges+in+Rheological+Characterization+of+Highly+Concentrated+Suspensions+-+Case+Study+for+Screen-printing+Silver+Pastes.">Challenges in Rheological Characterization of Highly Concentrated Suspensions - Case Study for Screen-printing Silver Pastes.</a> Journal of Visualized Experiments. (122), e55377 (2017).</li><li>Sultan, S., Mathew, A. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=3D+Printed+Porous+Cellulose+Nanocomposite+Hydrogel+Scaffolds.">3D Printed Porous Cellulose Nanocomposite Hydrogel Scaffolds.</a> J. Vis. Exp. (146), (2019).</li><li>Barnes, H. A., Hutton, J. F., Walters, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> An Introduction to Rheology. , (1989).</li><li>USGS Current Conditions for USGS 06910450 Missouri River at Jefferson City, MO. U.S. Geological Survey Available from: <a target="_blank" href="https://nwis.waterdata.usgs.gov/usa/nwis/uv/?cb_00010=on&amp;cb_00060=on&amp;cb_00065=on&amp;format=gif_default&amp;site_no=0691045&amp;p09-19&amp;end_date=2018-09-21">https://nwis.waterdata.usgs.gov/usa/nwis/uv/?cb_00010=on&amp;cb_00060=on&amp;cb_00065=on&amp;format=gif_default&amp;site_no=0691045&amp;p09-19&amp;end_date=2018-09-21</a> (2020)</li></ol>

Çıkar çatışması bildirilmedi.

Bu protokolü geliştirmenin temel amaçlarından biri, çok küçük örnek hacimler mevcut olduğunda GR mukusun reolojik karakterizasyonu için uygun olduğunu belirlemektir. GR mukusun reolojik özelliklerini tam olarak karakterize etmek için gümüş sazan okulundan daha fazla örneğe ihtiyaç duyulduğunu ve burada sunulan verilerin tüm gümüş sazan popülasyonu genelinde bir genelleme olmadığını kabul ediyoruz. Tekniğimiz, küçük numune hacimlerinin reolojik karakterizasyonu ve daha büyük mukus örnekleri topluluklarını içeren genişletilmiş araştırmalarla etkinliği nedeniyle haklıdır.
Protokoldeki kritik adımlar, rotasyonel bir reometre kullanılarak çeşitli konsantrasyonlarda, ölçümlerde ve veri toplamada mukus çözeltilerinin hazırlanması ve fiziksel içgörüler için grafiksel gösterim ve veri analizidir.
GR mukus verilerine ilişkin fiziksel içgörüler Şekil 3 ve Şekil 4'te gösterilen ve beklenen malzeme davranışının öznitelikleriyle açıklamalı grafik gösterimlerden elde edilir. Malzeme moleküllerinin hareketliliğinin hakim olduğu düşük kesme gerinim oranlarında sıfır kesme gerinim hızı viskozitesi (ηo)değerleri gözlenebilir(Şekil 3A ve Şekil 8A). Newton olmayan sıvılardaki sonsuz kesme gerinim viskozitesi(η ∞)değerleri, sıfır kesme gerinim hızı viskozitesinden daha düşük büyüklüklerde siparişlerdir. Bu veriler, intermoleküler etkileşimlere çok az bağımlılığın olduğu veya hiç bağımlı olmadığı yüksek kesme oranlarında fark edilebilir (Şekil 3A ve Şekil 8A). Newton dışı sıvılar için, kesme oranları arttıkça ve sabit bir düşük değer elde ettikçe görünür viskoziteler giderek azalır(Şekil 3A ve Şekil 8A). Sabit durum ölçümleri altında GR mukusunda verim davranışı, Şekil 3A'da gösterildiği gibi eğimle temsil edilebilir ve denklem 1.'de sunulabilir, buradaη görünür viskoziteyi temsil eder, σy (sabit) verim stresidir ve <img alt="Equation y" src="/files/ftp_upload/61379/61379eqy.jpg"> kesme gerinim oranıdır.
<img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/61379/61379eq1.jpg">
Şekil 3A ve Şekil 8B bir günlük kütüğü ölçeğinde sunulur ve bu nedenle Denklem 1 aşağıdaki forma sahip:
<img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/61379/61379eq2.jpg">
burada k – görünür verim stresini temsil eder. Bir günlük kütüğü ölçeğinde, görünen viskozite '-1' eğimi ile azalır, Şekil 3A10'dagösterildiği gibi malzeme verimini gösterir.  200 mg/mL ve 400 mg/mL mukus konsantrasyonları sırasıyla -1.8 ve -0.91 eğimlerine sahip ve verim davranışını göstermektedir (Şekil 8A). Dinamik salınım ölçümleri altında viskoelastik özellikler Lineer Viskoelastik Bölgede (LVR) gerinim genliğinden bağımsızdır (Şekil 4). Dinamik salınım ölçümleri altında GR mukusunda verim davranışı, viskoelastik malzeme (GR mukus) doğrusal olmayan viskoelastik bölgeye (NLVR) girerken depolama modülü (G') azaldıkça gözlenebilir (Şekil 4). NLVR rejiminde viskoelastik malzeme, depolama modülü kayıp modülünden (G' > G") büyükse katı jel benzeri davranış gösterecektir. Kayıp modülü depolama modüllerini (G' < G) aştığında, G' ve G" verileri arasında bir "çapraz geçiş" meydana gelir. Şekil 7B,C'degösterildiği gibi, 200 mg/mL ve 400 mg/mL GR mukus konsantrasyonları G' ve G arasındaki "çapraz geçiş" verileri ile işaretlenmiş sıvı benzeri davranışlar göstermiştir. Sabit durum ölçümleri altında belirgin verim stresi, bir çekim noktasına ulaşılana kadar stresin ortalama değeri olarak temsil edilir (Şekil 3B). Bundan sonra, şekil 3B ve Şekil 8B'degösterildiği gibi kesme gerinim hızında bir artışla stres keskin bir şekilde artmaya başlar. GR mukus verileri (200 mg/mL ve 400 mg/mL konsantrasyonları) malzeme verim vermeye başlayana kadar kesme inceltici sıvı davranışı göstermiştir(Şekil 8A,B). Belirgin verim stresi, Newton olmayan özellikleri nedeniyle 200 mg/mL ve 400 mg/mL mukus konsantrasyonlarında açıkça gözlenmiştir(Şekil 8B). Dinamik salınım ölçümleri altında belirgin verim stresi Şekil 4 ve Şekil 7B,C'de G' ve G arasındaki "crossover" bölgesi olarak gösterilir ve bunu G' değerlerini aşan G" değerleri izler. 400 mg/mL GR mukus verilerinde kesme inceltme, Newton dışı davranışlar görüldü. Malzeme veriminin başlangıç noktası yaklaşık 0.2736 Pa(Şekil 7C)belirgin bir verim stresi ile gözlenmiştir. Faz açısı (δ = tan-1 (G"/G')) değişiklikleri ile hidrojel-sıvı benzeri geçiş Şekil 4 ve 7D-F'de sunulmuştur. Faz açısındaki ekstrem, Şekil 4'tegösterildiği gibi 0° 'de bir Hookean katısı ve 90° 'de viskoz sıvı ile ilişkilidir. 45° civarındaki faz açısı değerleri, malzemenin jel benzeri davranışının sıvı benzeri bir davranışa geçişine bağlanmaktadır. 400 mg/mL mukus konsantrasyonu, ~ 0.2736 Pa(Şekil 7F)belirgin bir verim stresi ile verim verme işlemi boyunca hidrojelden sıvı benzeri davranışa kadar malzeme özelliğinde bir değişiklik olduğunu açıkça göstermiştir.
Ölçüm sınırlamalarını anlamak ve fiziksel yorumlamaya uygun olmayan verilerden kaçınmak, özellikle küçük numune hacimlerini içeren çalışmalarda karmaşık ve yumuşak biyolojik sıvılarla bir zorluktur11. Düşük tork ve ikincil akış etkileri altında üretilen veriler fiziksel yorumlama için uygun değildir ve reometrede kullanılan geometriye bağlıdır (bu çalışmada koni ve plaka gibi). Bu rejimler, momentum difüzyonu nedeniyle cihaz çözünürlüğü ve ölçüm yapıtlarından muzdarip deneysel verilerin yanlış tanıtılmasını önlemek için tanımlanmıştır. Düşük tork limitleri (Şekil 6A ve Şekil 8A) geometri fonksiyonları ve enstrüman tarafından üretilen minimum tork fonksiyonlarıdır (Tablo 1). Sabit kesme ölçüm koşulları altında, minimum torklu (Tmin = 10 x 10-9 Nm, Tablo1) yarıçapın koni plakası geometrisi için düşük tork sınırından etkilenen verileri reddetme kriteri Ewoldt ve ark. tarafından tartışılmıştır ve11'inaltında sunulmuştur:
<img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/61379/61379eq3.jpg">
<img alt="Equation y" src="/files/ftp_upload/61379/61379eqy.jpg">kesme gerilme oranı nerededir.  100 mg/mL GR mukus konsantrasyonlarının aksine, 200 mg/ml ve 400 mg/mL GR mukus konsantrasyonları düşük tork etkilerinden etkilenmemiş, newton olmayan, düşük kesme suş oranlarında yüksek sıfır kesme gerinim oranı viskoziteleri ile kesme inceltme davranışını açıkça göstermektedir. Dinamik salınım ölçümleri altında minimum ölçülebilir viskoelastik modül kriteri Ewoldt ve ark. tarafından tartışılmış ve aşağıda sunulmuştur (Denklem 4)11. Denklem 4'te, yarıçapın (R) koni plakası geometrisi için salınımlı kesme altında minimum tork (Tmin = 2 x 10-9 Nm, Tablo 1).
<img alt="Equation 4" src="/files/ftp_upload/61379/61379eq4.jpg">
burada Gmin depolama modülü (G') veya kayıp modülü (G") ve kesme gerinim oranıdır. Düşük tork efektleri ile yönetilen enstrümantasyon sınırlama rejimleri Şekil 6A ve 6Bolarak işaretlenmiştir. Sabit durum ölçümleri altında ikincil akış rejimi, dönme konisi ve plaka geometrisi11içinde bulunan bir girdap vasıtasıyla sıvının içe doğru momentum difüzyonu ile yönetilir. İkincil akış deseni torku yanlış arttırır ve sıvının kesme kalınlığı gibi görünmesini sağlar (Şekil 8A). Şekil 8A'da Ewoldt ve ark. tarafından önerilen ikincil akış sınırı aşağıdaki ilişkikullanılarak çizilmiştir 11:
<img alt="Equation 5" src="/files/ftp_upload/61379/61379eq5.jpg">
burada L = βR, β koni açısı, R koni yarıçapı, φ = 1000 kg m-3, Recrit = 4 ve <img alt="Equation y" src="/files/ftp_upload/61379/61379eqy.jpg"> kesme oranıdır. Bu rejim, GR mukus örneklerindeki sonsuz kesmeli suş viskozitesi (η∞)değerlerinin tahmin edilmesine yardımcı oldu.
Burada sunulan protokolde gösterildiği gibi koni plakası geometrisi yerine düz plaka geometrisi kullanılarak protokolün değiştirilmesi yapılabilir. Düz plaka testleri, belirgin verim stresinin ölçüm boşluğuna ve geometriye bağımlılığını ortaya çıkarmak için dönme reometreslerindeki ölçüm boşluğunun parametrik bir varyasyonu ile yapılmalıdır. Bu makalede sunulan protokolün önerilen iyileştirmeleri aşağıda açıklanmıştır. Doğrusal viskoelastik rejimde (LVR) ve salınım frekansında gerinim genliğinin parametrik bir varyasyonu yapılmalıdır. GR mukusun yapışkanlığını tam olarak anlamak için 'raptiye ve peel' reoloji testleri yapılmalıdır. GR mukusun reoloji özellikleri, genel GR reolojik özellikleri üzerindeki etkisini hesaba katmak için kan hücrelerinin izlerini ölçmek için yapılan çalışmalarla birlikte daha büyük örnek hacimli topluluklar üzerinde yapılmalıdır.
Protokolün sınırlamaları aşağıda açıklanmıştır. GR mukus ekstraksiyon-prosedürlerinin incelikleri ve mukus örneklerinde kan hücrelerinin veya doku parçalarının varlığı mukusun reolojisini etkileyebilir. Bununla birlikte, protokolde kullanılan mukusta gözle görülür bir kan izine rastlanmadığını da unutulmamalıdır. GR mukus örneği heterojen bir malzemedir ve yeri ve ekstraksiyon sonrası koşullar nedeniyle farklı reolojik özelliklere sahip olabilir. Bu sınırlama, gr mukusunun büyük mukus ve doku varlığını parçalamak için bir çalkalayıcı kullanılarak yeterince homojenleştirilmesiyle giderildi. Bir diğer önemli sınırlama, GR mukus özelliklerinin genelleştirilmesini kısıtlayan analizler için hasat edilen çok küçük GR mukus numune hacimleridir (yaklaşık 1,4 mL).
Bu protokolün önemi, mukus gibi Newton olmayan biyolojik sıvıların doğru bir reolojik karakterizasyonuna izin vermesidir. Burada sunulan protokol, insan, hayvan ve bitki salgılarıyla ilişkili diğer benzer biyolojik sıvıların araştırılmasının önünü açıyor. Ek olarak, biyolojik sıvıların analogları olan sentetik sıvılar veya polimer bazlı çözeltiler, değişen gerilmeler, salınım frekansları ve sıcaklık altındaki malzeme özelliklerini anlamak için bu protokol kullanılarak test edilebilir. Protokol, çok küçük numune hacimleri kullanılabilir hale geldiğinde biyolojik sıvıların reolojik karakterizasyonu içinuygundur.
Protokolün genişletilmiş sonucu, GR mukusun belirgin viskozitesi ve belirgin verim stresinin, çapraz akış ve membran filtrasyonu gerektiren ve içeren filtre besleme ve ilerleme teknolojilerinin temel hidrodinamik araştırmasından kaynaklanan sonuçları yorumlamak için analitik modellerin oluşturulmasını kolaylaştıracağıdır.
Makro-reolojik çalışma, gıda partikülleriyle temas eden mukus'un başlangıçta, yapışkan görevi gören jel benzeri bir durumda olduğunu ortaya eder. Akış ve kesmenin başlatılması üzerine mukus belirgin bir verim stresine ulaşır ve plastik deformasyona uğrar. Rotasyonel bir reometre kullanılarak protokol yürütülmesi, mukusların jel benzeri davranıştan sıvı benzeri davranışa geçişinin karakterizasyonuna yardımcı oldu. Bu geçiş deneysel olarak gözlendi ve belirgin verim stresi rotasyonel reometre deneylerinde 0.2736 Pa olarak kaydedildi. Mukus üzerindeki dış gerilmeler belirgin verim stresinden daha az olduğunda, mukus gıda partiküllerinin yapışkanlığını kolaylaştırmak için jel benzeri davranışlar gösterecektir. Dış gerilmeler belirgin verim stresini aştığında, mukus, aglomera gıda partiküllerinin gümüş sazandaki sindirim organlarına taşınmasını kolaylaştıracak kesme inceltme davranışı gösterecektir.

Gümüş sazan, Hypophthalmichthys molitrix, planktivor bir filtre besleyici ve Amerika Birleşik Devletleri'nde birkaç doğal su yoluna sızmış istilacı bir türdür. Bu tür başlangıçta alg çiçeklenmelerini kontrol etmek için yukarı Mississippi Nehri havzasında tanıtıldı1,2,3. Gümüş sazanı son derece verimli bir besleyicidir. Tipik olarak, tüketilebilir gıda partikül boyutları 4 ila 20 μm arasında değişmektedir ve yaklaşık 80 μm3,4,5olan daha büyük zooplanktonlardır. Bu tür diğer yerli balıkları geride sağlamıştır ve mevcut kaynakları1,2,6sınırlayarak yerel su yollarına büyük zarar verebilir. Bu nedenle, gümüş sazanı ve kocabaş sazanı gibi filtre besleme balıkları Büyük Göller 1 , 2,6,7,8için büyük bir tehdit oluşturur.
Filtre besleme balıkları, yüzeylerinde bulunan ince bir mukus tabakası ile solungaç tırmıkları (GR) adı verilen özel organlara sahiptir. Bu organlar, gelen sıvıdan gelen küçük parçacıkların filtrasyon ve toplanmasının verimliliğini artırır. Burada sunulan protokolün amacı, newton olmayan, kesme inceltici malzeme özelliğini karakterize etmek ve gümüş sazandaki solungaç rakerlerinin iç yüzeyinden elde edilen GR mukusun verim stresini karakterize etmektir. Rotasyonel bir reometre kullanılarak tespit edilen GR-mukus verim stresinin değeri bu çalışmada ilgi çekicidir. "Belirgin verim stresi" olarak da adlandırılan ölçülen verim stresi, sabit kesme hızı veya dinamik salınımlı gerinim tipi9,10gibi testyöntemlerinebağlıdır. Kesme inceltme, 'verim-stres sıvısı', kritik bir uygulamalı stres9,11'dekatı benzeri davranıştan sıvı benzeri davranışa geçişten geçer. Belirgin verim stresi, akışı başlatmak için gereken minimum kesme stresidir veya mukus jel benzeri bir malzemeden sıvı benzeri bir malzemeye geçtiğinde geri dönüşü olmayan plastik deformasyonun ilk gözlendiği şeydir. Bu davranış yapılandırılmış viskoelastik malzemelerde gözlenebilir. GR mukusunun jel benzeri davranışından sıvı benzeri davranışına geçiş, iki işlev gerektirir, yani gıda partiküllerini toplamak için yapışkan bir rol ve partikül teslimatı ve filtrasyon sürecine yardımcı olmak için bir nakliye aracı rolü. Mukusun genişletilmiş işlevi, hastalık direnci ve solunumunda difüzyon bariyerleri oluşturmayı, beslenme faktörlerinin, toksik bileşenlerin ve atılımın kontrollü salınımını sağlamayı, beslenme ve yuvalama için metabolik yollar oluşturmayı, avcı korumasına yardımcı çalışmayı ve hareket ve itici verimliliği artıran sınır katmanı modifikasyonları üretmeyi içerir12,13,14.
Basit sıvıların aksine, mukus gibi karmaşık sıvılar akış koşullarına göre değişen özelliklere sahiptir ve toplu ölçek fiziksel davranışlarını tanımlamak için ek ölçüm parametreleri gerektirir. GR mukus viskozitesini ve verim stresini izlemek için reolojik ölçümler rotasyonel bir reometre kullanılarak gerçekleştirilir. Rotasyonel reometre, sıvı örneğiyle temas eden dönen bir disk vasıtasıyla sabit veya salınımlı bir kesme gerilimi veya gerinim uygular ve yanıtını ölçer. Bu enstrümanı ve tekniği kullanmanın arkasındaki mantık, reometrenin gümüş sazanının GR mukusunun malzeme özelliklerini tanımlamak için bir dizi ölçüm sağlayabilmesidir, bu da tek başına viskozite ile tanımlanamaz.
Mukus viskoelastik bir malzemedir ve dayatılmış bir deformasyona karşı mekanik tepkisi saf bir katının (Hooke'un esneklik yasasına tabidir) ve saf bir sıvının (Newton'un viskozite yasasına tabidir)arasında 15,16. Mukusun içinde bulunan karmaşık makromoleküler ağ, dış güçlere veya deformasyona yanıt olarak uzayabilir ve yeniden yönlendirilebilir. Dönme reometresi, Şekil 1 ve Şekil 2'de gösterildiği gibi bir koni geometrisi ve bir Peltier plakasından oluşur (enstrümantasyon özellikleri için bkz. Tablo 1). Bu çalışmanın amacı GR mukusunun reolojik özelliklerini belirlemek için bir protokol geliştirmekti. Rotasyonel reometrenin bir viskometreye göre bir avantajı, küçük numune hacimlerini kullanarak dinamik ölçümler yapabilmesidir. Bu çalışmada GR mukus örneklemi yaklaşık 1.4 mL idi. Öte yandan, viskometre sabit kesme hızları ile sınırlıdır ve büyük numune hacimleri gerektirir.
Mukusun reolojik özelliklerinin gümüş saza anatomisi içinde büyük ölçüde değişmesi beklenir. Örneğin, GR yüzeylerinde bulunan mukus özellikleri epibranchial organdan farklı olabilir. Balığın farklı bölgelerindeki mukus özelliklerinin potansiyel değişkenliğini hesaba katmak için, elde edilen GR mukus örneği seyreltildi ve rotasyonel reometre kullanılarak üç konsantrasyonda çözeltiler oluşturuldu ve test edildi.. Protokolün yürütülmesinden sonra bildirilen mukus reolojisi ile ilgili veriler ve sonuçlar ölçüm tekniğinin etkinliğini göstermiştir. Bu makalede sunulan açıklayıcı veriler tüm gümüş saza popülasyonu genelinde genelleştirilmemiştir. Burada sunulan protokol, diğer hipotezleri test etmek için daha büyük örnek kümelerinde mukus reolojisini araştırmak için genişletilebilir.
Bu çalışmanın amacı GR mukus reolojisinin reolojik özelliklerinin üç farklı mukus konsantrasyonu (400 mg/mL, 200 mg/mL ve 100 mg/mL) ile varyasyonunun ortaya koymaktır. 400 mg/mL konsantrasyonu, balık GR'lerinden hasat edilen ham mukus örneğini temsil eder. Mukus örneklerinin seyreltilmesi, kesme inceltme derecesinin ve belirgin verim stresinin konsantrasyonun bir işlevi olarak değerlendirilmesine ve GR mukusunun Newton olmayan davranışlara geçiş konsantrasyonunun belirlenmesine izin verdi. Bir çalkalayıcı, romatolojik verilerdeki hataları azaltmak için örneklerdeki büyük mukus kümelerini parçalamak için kullanıldı.
Balıklar da dahil olmak üzere çoğu omurgalıda, baskın mukus oluşturan makromoleküller, dolanıklıklar veya kimyasal çapraz bağlama ile suda şişme eğiliminde olan ve jel benzeri bir malzeme oluşturan glikoproteinlerdir (mucinler)12,13,17 ,18,19,20. Yüksek moleküler ağırlıklı, jel oluşturan makromoleküller ve yüksek su içeriği mukustaki kayganlığı yansıtır13. Makromoleküler etkileşimlerin yüksek derecede jel oluşumuna yol haline, düşük makromoleküler etkileşim seviyeleri veya kırık bağlar yüksek viskoziteli sıvılarla sonuçlanır21.
Filtre besleme balıklarında gıda partikül filtrasyonu süreçleri, yapıştırma potansiyelini belirleyen uyum ve viskozite gibi GR mukusla ilgili özellikler tarafından desteklenir ve22. Mukus bazlı yapışma kuvveti spesifik intermoleküler, elektrostatik veya hidrofobik etkileşimlere bağlıdır23. Sanderson ve ark.24, karabalıkta mukus bazlı yapışıklık için kanıt buldukları bir süspansiyon besleme çalışması yaptı. Askıya alınmış gıda partiküllerinin mukozal bir yüzeye yapışmasının, mukusla birbirine bağlanmış partiküllerin birleştirilmiş kümelerinin yönlendirilmiş su akışı ile taşınması ile takip edildiğini belirttiler24. Su akışından kaynaklanan kesme gerinim oranlarına maruz kalan mukus, gıda partiküllerinin sindirim organlarına teslimini kolaylaştırır. Filtrelenmiş parçacıkları gözlemlemek için endoskopik teknikler kullanılmıştır24.
GR mukus reolojik testinde kesme oranları ve pratik sınırlar aralığına ilişkin literatür azdır. Bu nedenle, mide, burun, servikal ve akciğer mukusu, somon derisi mukus, hagfish slime ve kemik-eklem yüzey yağı üzerinde yapılan reolojik çalışmalardan rehberlik arandı ve burada reolojik karakterizasyon ve Newton olmayan özelliklerincelendi 11,12,25 , 26,27,28,29,30,31. Daha yakın zamanda, balık derisi mukusunun hareket ve itici verimlilik üzerindeki etkisi sabit kesme hızı viskometrisi kullanılarak incelenmiştir. Deniz levreği, levrek ve yetersiz ile ilgili cilt mukus reolojisi çalışmaları (herhangi bir seyreltme veya homojenizasyon olmadan) tipik olarak düşük kesme oranlarında Newton dışı davranışlar göstermiştir14.  İlgili başka bir çalışmada, Senegal tabanının dorsal ve ventral taraflarından alınan ham deri mukus örneklerinin Newton olmayan davranışlar sergilediği ve32olarak kabul edilen tüm kesme oranlarında ventral mukusun daha yüksek viskozitesini gösterdiği bulunmuştur. Hidrojel iskele gelişimi ve sabit bir kesme hızı viskometresi kullanılarak yüksek konsantre süspansiyonlar için diğer reolojik protokoller de literatürdebildirilmiştir 33,34.
Bu çalışmada, GR mukus özellikleri, karmaşık biyolojik sıvılar üzerinde yapılan reoloji deneylerinde yaygın olarak kullanılan gerinim hızı kontrollü, rotasyonel reometre kullanılarak araştırılmıştır25. Newton sıvıları için, görünür viskozite sabit kalır, kesme hızından bağımsızdır ve kesme gerilmeleri kesme gerilme oranlarına göre doğrusal olarak değişir (Şekil 3A, B). Newton dışı sıvılar için (kesme inceltme sıvıları gibi) viskozite kesme hızına veya deformasyon geçmişine bağlıdır (Şekil 3A, B). Kayıp modülü (G"), malzemenin akış eğilimine ne ölçüde direndiği ve akışkan viskozitesini temsil ettiği dereceyi temsil eder (Şekil 4). Depolama modülü (G'), malzemenin stres kaynaklı deformasyonu takiben orijinal şeklini geri kazanma eğilimini temsil eder ve elastikiyete eşdeğerdir (Şekil 4). Faz açısı (δ) veya kayıp teğet değeri, G"/G'nin ters tanjantından hesaplanır. Enerji kaybı ve depolama arasındaki dengeyi temsil eder ve ayrıca viskoelastik malzemeleri karakterize etmek için ortak bir parametredir (Bir Hookean katısı için δ = 0° ; viskoz bir sıvı için δ = 90 ° ; viskoelastik bir katı için 45 ° δ < ve viskoelastik bir sıvı için 45 ° δ >) (Şekil 4)25. Yapılandırılmış sıvılardaki belirgin verim stresi (σy),sabit durum süpürme ve dinamik gerilme-gerinim süpürmelerinden reolojik verilerde gözlemlenebilen bir durum değişikliğini temsil eder10. Harici uygulanan stres belirgin verim stresinden daha azsa, malzeme elastik olarak deforme olur. Stres görünür verim stresini aştığında (Şekil 3B'de"ortalama stres" olarak işaretlenmiştir), malzeme elastikten plastik deformasyona geçiş yapacak ve sıvı durumunda akmaya başlayacaktır35. Salınımlı gerilme (veya gerinim) koşulları altında mukus numuneslerindeki depolama modülünün (G') ve kayıp modüllerinin (G") ölçülmesi, jel benzeri sıvı benzeri davranıştan malzeme durumundaki değişimi ölçer.
Depolama modülü (G'), kayıp modülü (G") ve görünür viskozite (η) ile ilgili verileri izlemek için gerçekleştirilen reometre testlerinin türleri burada açıklanmıştır. Dinamik salınım testleri (gerinim süpürme ve frekans taramaları) koni geometrisinin kontrollü salınımı altında G' ve G" izledi. Dinamik gerinim süpürme testleri, içsel malzeme yanıtını izleyerek mukusun doğrusal viskoelastik bölgesini (LVR) belirledi (Şekil 4). Sabit salınım frekansı ve sıcaklığında verim davranışını belirlemek için gerinim süpürmeleri kullanıldı. Dinamik frekans süpürme testleri, sabit bir genlikte (gerinim veya stres) ve sıcaklıkta artan frekansa (deformasyon oranı) malzeme tepkisini izledi. Dinamik frekans süpürme testleri için doğrusal viskoelastik bölgede (LVR) gerinim korundu. Sabit hal kesme hızı testleri, koni geometrisinin sabit dönüşü altında görünür viskoziteyi (η) izledi. GR mukus artımlı stres adımlarına maruz kaldı ve belirgin viskozite (η, Pa.s) değişen kesme hızı (ý, 1/s) için izlendi.
Bu makalede sunulan protokol, GR mukusunu belirli bir lineer viskoelastik tepki aralığına sahip, viskoelastisitesi bilinmeyen karmaşık yapılandırılmış bir malzeme olarak ele almaktadır. Balık mukusu, Missouri Nehri'ndeki Hart creek mevkiinde bir balık avı sırasında gümüş sazan GR'lerinden Profesör L. Patricia Hernandez (Biyolojik Bilimler Bölümü, George Washington Üniversitesi) 1, 2,36tarafından çıkarıldı.  Şekil 5A'da Gümüş sazanın ağzının içindeki bir dizi GR gösterilir ve Şekil 5B'deşematik bir çizim sunulmuştur. Ekscised GR Şekil 5C'degösterilmiştir.  Gümüş sazan GR'lerden mukus çıkarılması şematik çizimlerde örnek olarak sunulmuştur, Şekil 5D, E. Tüm reometre testleri, 22 ± 0.002 ° C sabit, kontrollü bir sıcaklık altında yapıldı, balıkçılık alanında kaydedilen sıcaklık1,2,36.  Her mukus örneği reometre ile üç kez test edildi ve ortalama sonuçlar istatistiksel hata çubuklarıyla birlikte sunuldu.

<table><tbody><tr><td>&lt;strong&gt;Materials&lt;/strong&gt;</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Kim Wipes</td><td>VWR</td><td>470224-038</td><td>To clean Sample from plate</td></tr><tr><td>Gloves</td><td>VWR</td><td>89428-750</td><td>To prevent contamination of sample</td></tr><tr><td>Pipette</td><td>VWR</td><td>89079-974</td><td>To transport sample from vial to rheometer</td></tr><tr><td>Pipette Tips</td><td>Thermo Scientific</td><td>72830-042</td><td>To transport sample from vial to rheometer</td></tr><tr><td>Shaker</td><td>VWR</td><td>89032-094</td><td>To homogenously mix sample of mucus</td></tr><tr><td>Vials</td><td>VWR</td><td>66008-710</td><td>Contains measured sample volumes</td></tr><tr><td>Weigh Scale</td><td>Ohaus</td><td>Scout &amp;ndash;SPX Balances</td><td>To weigh mass of mucus samples</td></tr><tr><td>&lt;strong&gt;Chemical Reagents&lt;/strong&gt;</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>De-Ionized Water (H20)</td><td>-</td><td>-</td><td>Liquid</td></tr><tr><td>Sterile 70% Isopropanol (C3H8O)</td><td>VWR</td><td>89108-162</td><td>Liquid</td></tr><tr><td>&lt;strong&gt;GR Mucus&lt;/strong&gt;</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>100 mg/mL concentration, 2mL</td><td>-</td><td>-</td><td>Viscoelastic Material</td></tr><tr><td>400 mg/mL concentration, 1mL</td><td>-</td><td>-</td><td>Viscoelastic Material</td></tr><tr><td>200 mg/mL concentration, 1mL</td><td>-</td><td>-</td><td>Viscoelastic Material</td></tr><tr><td>&lt;strong&gt;Software&lt;/strong&gt;</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>MATLAB</td><td>Mathworks</td><td>R2017a</td><td>Data analysis, post-processing and graphical representation</td></tr><tr><td>Trios</td><td>TA Instruments</td><td>v4.5.042498</td><td>Rheometer instrument control and analysis software</td></tr></tbody></table>

macro-rheology characterization of gill raker mucus in the silver carp, hypophthalmichthys molitrix

Gümüş sazan, Hypophthalmichthys molitrix, yüksek verimli filtre besleme mekanizması nedeniyle yukarı Mississippi Nehri havzasının doğal su yollarını istilacı bir planktivor filtre besleyici balıktır. Bu tür birçok filtre besleyicide bulunan solungaç tırmıkları (GR) adı verilen karakteristik organlar, birkaç mikron büyüklüğündeki fitoplanktonlar gibi gıda parçacıklarının verimli filtrasyonunu kolaylaştırır.
GR mukusun reolojisini araştırma motivasyonu, gümüş sazandaki filtre besleme sürecine yardımcı olmadaki rolünü anlama isteğimizden kaynaklanmaktadır. Mukus bakımından zengin sıvı, 'kalın ve yapışkan' bir durumda gıda partiküllerinin yapışmalarını kolaylaştırabilir. GR membranındaki geçirgenlik ve taşıma, değişen kesme gerilme hızlarını indükleyen dış kesme kuvvetlerinin etkisiyle kolaylaşır. Bu nedenle, mukus reolojisi, filtre besleme balığı havuzu içindeki gümüş sazanın muazzam rekabet edici doğasına dair hayati bir ipucu sağlayabilir. Buna dayanarak, GR mukus'un gıda parçacıklarına yapışkan bir işlev sağlayabileceği ve filtre besleme işlemine yardımcı olmak için bir taşıma aracı olarak hareket edebileceği ortaya atmıştır.
Protokolün temel amacı, yapılandırılmış viskoelastik bir malzemede geri dönüşü olmayan plastik deformasyonun ilk kez gözlendiği akışı başlatmak için gereken minimum kesme stresine atfedilen mukus verim stresini belirlemektir. Buna göre, GR mukusunun reolojik özellikleri, yani viskozite, depolama ve kayıp modülü, dönme reometresi kullanılarak Newton olmayan, kesme inceltici doğası açısından araştırılmıştır.
Burada sunulan bir protokol, Missouri Nehri'nin Hart Creek mevkiinde avlanan gümüş bir sazan balığının solungaç tırmıklarından çıkarılan mukusun reolojik özelliklerini analiz etmek için kullanılır. Protokol, yapılandırılmış viskoelastik bir malzeme olduğu varsayılan mukusların reolojik test ve malzeme karakterizasyonu için etkili bir strateji geliştirmeyi amaçlamaktadır.

Watch this Scientific Journal Video about Macro-Rheology Characterization of Gill Raker Mucus in the Silver Carp, Hypophthalmichthys molitrix at JoVE.com

Macro-Rheology Characterization of Gill Raker Mucus in the Silver Carp, Hypophthalmichthys molitrix

Bu protokol, gümüş sazan solungaç rakers (GR) üzerinde bulunan mukus reoloji karakterizasyonunu gerçekleştirmek için bir yöntem sunar. Viskozite, depolama ve kayıp modülü ölçülerek elde edilen GR-mukusun viskoelastik özellikleri, GR'lerdeki filtre besleme mekanizmasını anlamak için belirgin verim stresi açısından değerlendirilir.

Gümüş Sazan, Hipoftalmichthys molitrix Gill Raker Mucus Makro-Reoloji Karakterizasyonu

The silver carp, Hypophthalmichthys molitrix, is an invasive planktivorous filter feeder fish that infested the natural waterways of the upper Mississippi ...

macro-rheology-characterization-gill-raker-mucus-silver-carp

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Engineering

Macro-Rheology Characterization of Gill Raker Mucus in the Silver Carp, Hypophthalmichthys molitrix

3.0K Görüntüleme.  The George Washington University. Bu protokol, gümüş sazan solungaç rakers (GR) üzerinde bulunan mukus reoloji karakterizasyonunu gerçekleştirmek için bir yöntem sunar. Viskozite, depolama ve kayıp modülü ölçülerek elde edilen GR-mukusun viskoelastik özellikleri, GR'lerdeki filtre besleme mekanizmasını anlamak için belirgin verim stresi açısından değerlendirilir.

Video: Macro-Rheology Characterization of Gill Raker Mucus in the Silver Carp, Hypophthalmichthys molitrix

A Time Differential Staining Technique Coupled with Full Bilateral Gill Denervation to Study Ionocytes in Fish

Branchial ionocytes (ICs) are the functional units for ionic regulation in fish. In adults, they are found on the filamental and lamellar epithelia of the gill where they transport ions such as Na+, Cl- and Ca2+ via a variety of ion channels, pumps and exchangers. The teleost gill is extrinsically innervated by the facial (VI), glossopharyngeal (IX) and vagus (X) nerves. The IX and X nerves are also the extrinsic source of branchial IC innervation. Here, two techniques used to study the innervation, proliferation and distribution of ICs are described: a time differential staining technique and a full bilateral gill denervation technique. Briefly, goldfish are exposed to a vital mitochondrion-specific dye (e.g., MitoTracker Red) which labels (red fluorescence) pre-existing ICs. Fish were either allowed to recover for 3 - 5 days or immediately underwent a full bilateral gill denervation. After 3 - 5 days of recovery, the gills are harvested and fixed for immunohistochemistry. The tissue is then stained with an &#945;-5 primary antibody (targets Na+/K+ ATPase containing cells) in conjunction with a secondary antibody that labels all (both new and pre-existing) ICs green. Using confocal imaging, it was demonstrated that pre-existing ICs appear yellow (labelled with both a viable mitochondrion-specific dye and &#945;-5) and new ICs appear green (labelled with &#945;-5 only). Both techniques used in tandem can be applied to study the innervation, proliferation and distribution of ICs on the gill filament when fish are exposed to environmental challenges.

This manuscript describes a protocol to track the re-distribution of branchial ionocytes and their innervation using a time differential staining technique coupled with full bilateral gill denervation.

Tam İkili Gill Denervasyonun ile birleştiğinde A Time Diferansiyel Boyama Tekniği Balık Ionocytes Eğitim için

Branchial ionocytes (ICs) are the functional units for ionic regulation in fish. In adults, they are found on the filamental and lamellar epithelia of the ...

Gelişim Biyolojisi

VacuSIP, an Improved InEx Method for In Situ Measurement of Particulate and Dissolved Compounds Processed by Active Suspension Feeders

Benthic suspension feeders play essential roles in the functioning of marine ecosystems. By filtering large volumes of water, removing plankton and detritus, and excreting particulate and dissolved compounds, they serve as important agents for benthic-pelagic coupling. Accurately measuring the compounds removed and excreted by suspension feeders (such as sponges, ascidians, polychaetes, bivalves) is crucial for the study of their physiology, metabolism, and feeding ecology, and is fundamental to determine the ecological relevance of the nutrient fluxes mediated by these organisms. However, the assessment of the rate by which suspension feeders process particulate and dissolved compounds in nature is restricted by the limitations of the currently available methodologies. Our goal was to develop a simple, reliable, and non-intrusive method that would allow clean and controlled water sampling from a specific point, such as the excurrent aperture of benthic suspension feeders, in situ. Our method allows simultaneous sampling of inhaled and exhaled water of the studied organism by using minute tubes installed on a custom-built manipulator device and carefully positioned inside the exhalant orifice of the sampled organism. Piercing a septum on the collecting vessel with a syringe needle attached to the distal end of each tube allows the external pressure to slowly force the sampled water into the vessel through the sampling tube. The slow and controlled sampling rate allows integrating the inherent patchiness in the water while ensuring contamination free sampling. We provide recommendations for the most suitable filtering devices, collection vessel, and storing procedures for the analyses of different particulate and dissolved compounds. The VacuSIP system offers a reliable method for the quantification of undisturbed suspension feeder metabolism in natural conditions that is cheap and easy to learn and apply to assess the physiology and functional role of filter feeders in different ecosystems.

VacuSIP, an Improved InEx Method for In Situ Measurement of Particulate and Dissolved Compounds Processed by Active Suspension Feeders

We introduce the VacuSIP, a simple, non-intrusive, and reliable method for clean and accurate point sampling of water. The system was developed and evaluated for the simultaneous collection of the water inhaled and exhaled by benthic suspension feeders in situ, to cleanly measure removal and excretion of particulate and dissolved compounds.

VacuSIP, bir Geliştirilmiş INEX Yöntemi için<em&gt; In Situ</em&gt; Partikül Ölçümü ve Çözünmüş bileşikler Aktif Süspansiyon besleme üniteleri İşlenmiş

Benthic suspension feeders play essential roles in the functioning of marine ecosystems. By filtering large volumes of water, removing plankton and ...

Çevre

Salinity-dependent Toxicity Assay of Silver Nanocolloids Using Medaka Eggs

Salinity is an important characteristic of the aquatic environment. For aquatic organisms it defines the habitats of freshwater, brackish water, and seawater. Tests of the toxicity of chemicals and assessments of their ecological risks to aquatic organisms are frequently performed in freshwater, but the toxicity of chemicals to aquatic organisms depends on pH, temperature, and salinity. There is no method, however, for testing the salinity dependence of toxicity to aquatic organisms. Here, we used medaka (Oryzias latipes) because they can adapt to freshwater, brackish water, and seawater. Different concentrations of embryo-rearing medium (ERM) (1x, 5x, 10x, 15x, 20x, and 30x) were employed to test the toxicity of silver nanocolloidal particles (SNCs) to medaka eggs (1x ERM and 30x ERM have osmotic pressures equivalent to freshwater and seawater, respectively). In six-well plastic plates, 15 medaka eggs in triplicate were exposed to SNCs at 10 mg/L&#8722;1 in different concentrations of ERM at pH 7 and 25 &#176;C in the dark.
We used a dissecting microscope and a micrometer to measure heart rate per 15 sec and eye diameter on day 6 and full body length of the larvae on hatching day (section 4). The embryos were observed until hatching or day 14; we then counted the hatching rate every day for 14 days (section 4). To see silver accumulation in embryos, we used inductively coupled plasma mass spectrometry to measure the silver concentration of test solutions (section 5) and dechorionated embryos (section 6).The toxicity of the SNCs to medaka embryos obviously increased with increasing salinity. This new method allows us to test the toxicity of chemicals in different salinities.

Embryonic stages are the most susceptible to xenobiotics. Although chemical toxicity depends on salinity, no method exists to test the salinity dependence of toxicity to aquatic organisms. Here, we describe a new and high-throughput method for determining the salinity dependence of toxicity to aquatic embryos.

Medaka Yumurta kullanma Gümüş Nanocolloids tuzluluk bağımlı zehirlilik Deneyi

Salinity is an important characteristic of the aquatic environment. For aquatic organisms it defines the habitats of freshwater, brackish water, and ...

Challenges in Rheological Characterization of Highly Concentrated Suspensions &#8212; A Case Study for Screen-printing Silver Pastes

A comprehensive rheological characterization of highly concentrated suspensions or pastes is mandatory for a targeted product development meeting the manifold requirements during processing and application of such complex fluids. In this investigation, measuring protocols for a conclusive assessment of different process relevant rheological parameters have been evaluated. This includes the determination of yield stress, viscosity, wall slip velocity, structural recovery after large deformation and elongation at break as well as tensile force during filament stretching.
The importance of concomitant video recordings during parallel-plate rotational rheometry for a significant determination of rheological quantities is demonstrated. The deformation profile and flow field at the sample edge can be determined using appropriate markers. Thus, measurement parameter settings and plate roughness values can be identified for which yield stress and viscosity measurements are possible. Slip velocity can be measured directly and measuring conditions at which plug flow, shear banding or sample spillover occur can be identified clearly. 
Video recordings further confirm that the change in shear moduli observed during three stage oscillatory shear tests with small deformation amplitude in stage I and III but large oscillation amplitude in stage II can be directly attributed to structural break down and recovery. For the pastes investigated here, the degree of irreversible, shear-induced structural change increases with increasing deformation amplitude in stage II until a saturation is reached at deformations corresponding to the crossover of G' and G'', but the irreversible damage is independent of the duration of large amplitude shear. 
A capillary breakup elongational rheometer and a tensile tester have been used to characterize deformation and breakup behavior of highly filled pastes in uniaxial elongation. Significant differences were observed in all experiments described above for two commercial screen-printing silver pastes used for front side metallization of Si-solar cells.

A protocol for a robust and application relevant rheological characterization of highly concentrated suspensions is presented. Silver pastes used for screen-printing application in solar cell production are employed as model systems.

Son derece Konsantre Süspansiyonlarının reolojik Karakterizasyonunda Zorluklar - Ekran-baskı Gümüş Pastaları için bir Vaka Çalışması

A comprehensive rheological characterization of highly concentrated suspensions or pastes is mandatory for a targeted product development meeting the ...

Mühendislik

Characterization Of Multi-layered Fish Scales (Atractosteus spatula) Using Nanoindentation, X-ray CT, FTIR, and SEM

The hierarchical architecture of protective biological materials such as mineralized fish scales, gastropod shells, ram&#8217;s horn, antlers, and turtle shells provides unique design principles with potentials for guiding the design of protective materials and systems in the future. Understanding the structure-property relationships for these material systems at the microscale and nanoscale where failure initiates is essential. Currently, experimental techniques such as nanoindentation, X-ray CT, and SEM provide researchers with a way to correlate the mechanical behavior with hierarchical microstructures of these material systems1-6. However, a well-defined standard procedure for specimen preparation of mineralized biomaterials is not currently available. In this study, the methods for probing spatially correlated chemical, structural, and mechanical properties of the multilayered scale of A. spatula using nanoindentation, FTIR, SEM, with energy-dispersive X-ray (EDX) microanalysis, and X-ray CT are presented.

Characterization Of Multi-layered Fish Scales Atractosteus spatula Using Nanoindentation, X-ray CT, FTIR, and SEM

This paper presents the methods used for probing spatially correlated chemical, structural, and mechanical properties of the multilayered scale of Atractosteus spatula (A. spatula) using nanoindentation, Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy, scanning electron microscopy (SEM), and X-ray computed tomography (X-ray CT). The experimental results have been used to investigate the design principles of protective biological materials.

Çok katmanlı Balık Ölçekler (Of Karakterizasyonu<em&gt; Atractosteus spatula</em&gt;) Nanoindentation, X-ray CT, FTIR ve SEM kullanma

The hierarchical architecture of protective biological materials such as mineralized fish scales, gastropod shells, ram&#8217;s horn, antlers, and turtle ...

Biyomühendislik

Modeling the Size Spectrum for Macroinvertebrates and Fishes in Stream Ecosystems

The size spectrum is an inverse, allometric scaling relationship between average body mass (M) and the density (D) of individuals within an ecological community or food web. Importantly, the size spectrum assumes that individual size, rather than species&#8217; behavioral or life history characteristics, is the primary determinant of abundance within an ecosystem. Thus, unlike traditional allometric relationships that focus on species-level data (e.g., mean species&#8217; body size vs. population density), size spectra analyses are &#8216;ataxic&#8217; &#8211; individual specimens are identified only by their size, without consideration of taxonomic identity. Size spectra models are efficient representations of traditional, complex food webs and can be used in descriptive as well as predictive contexts (e.g., predicting responses of large consumers to changes in basal resources). Empirical studies from diverse aquatic ecosystems have also reported moderate to high levels of similarity in size spectra slopes, suggesting that common processes may regulate the abundances of small and large organisms in very different settings. This is a protocol to model the community-level size spectrum in wadable streams. The protocol consists of three main steps. First, collect quantitative benthic fish and invertebrate samples that can be used to estimate local densities. Second, standardize the fish and invertebrate data by converting all individuals to ataxic units (i.e., individuals identified by size, irrespective of taxonomic identity), and summing individuals within log2 size bins. Third, use linear regression to model the relationship between ataxic M and D estimates. Detailed instructions are provided herein to complete each of these steps, including custom software to facilitate D estimation and size spectra modeling.

This is a protocol to model the size spectrum (scaling relationship between individual mass and population density) for combined fish and invertebrate data from wadable streams and rivers. Methods include: field techniques to collect quantitative fish and invertebrate samples; lab methods to standardize the field data; and statistical data analysis.

Akış ekosistemlerinde Makroomurgasızlar ve balıklar için boyut spektrumunu modelleme

The size spectrum is an inverse, allometric scaling relationship between average body mass (M) and the density (D) of individuals within an ecological ...

Combining Microfluidics and Microrheology to Determine Rheological Properties of Soft Matter during Repeated Phase Transitions

The microstructure of soft matter directly impacts macroscopic rheological properties and can be changed by factors including colloidal rearrangement during previous phase changes and applied shear. To determine the extent of these changes, we have developed a microfluidic device that enables repeated phase transitions induced by exchange of the surrounding fluid and microrheological characterization while limiting shear on the sample. This technique is &#181;2rheology, the combination of microfluidics and microrheology. The microfluidic device is a two-layer design with symmetric inlet streams entering a sample chamber that traps the gel sample in place during fluid exchange. Suction can be applied far away from the sample chamber to pull fluids into the sample chamber. Material rheological properties are characterized using multiple particle tracking microrheology (MPT). In MPT, fluorescent probe particles are embedded into the material and the Brownian motion of the probes is recorded using video microscopy. The movement of the particles is tracked and the mean-squared displacement (MSD) is calculated. The MSD is related to macroscopic rheological properties, using the Generalized Stokes-Einstein Relation. The phase of the material is identified by comparison to the critical relaxation exponent, determined using time-cure superposition. Measurements of a fibrous colloidal gel illustrate the utility of the technique. This gel has a delicate structure that can be irreversibly changed when shear is applied. &#181;2rheology data shows that the material repeatedly equilibrates to the same rheological properties after each phase transition, indicating that phase transitions do not play a role in microstructural changes. To determine the role of shear, samples can be sheared prior to injection into our microfluidic device. &#181;2rheology is a widely applicable technique for the characterization of soft matter enabling the determination of rheological properties of delicate microstructures in a single sample during phase transitions in response to repeated changes in the surrounding environmental conditions.

We demonstrate the fabrication and use of a microfluidic device that enables multiple particle tracking microrheology measurements to study the rheological effects of repeated phase transitions on soft matter.

Havacilik ve Microrheology tekrarlanan faz geçişleri sırasında yumuşak madde Rheological özellikleri belirlemek için birleştirme

The microstructure of soft matter directly impacts macroscopic rheological properties and can be changed by factors including colloidal rearrangement ...

Automatic Image Processing to Determine the Community Size Structure of Riverine Macroinvertebrates

Body size is an important functional trait that can be used as a bioindicator to assess the impacts of perturbations in natural communities. Community size structure responds to biotic and abiotic gradients, including anthropogenic perturbations across taxa and ecosystems. However, the manual measurement of small-bodied organisms such as benthic macroinvertebrates (e.g., &gt;500 &#181;m to a few centimeters long) is time-consuming. To expedite the estimation of community size structure, here, we developed a protocol to semi-automatically measure the individual body size of preserved river macroinvertebrates, which are one of the most commonly used bioindicators for assessing the ecological status of freshwater ecosystems. This protocol is adapted from an existing methodology developed to scan marine mesozooplankton with a scanning system designed for water samples. The protocol consists of three main steps: (1) scanning subsamples (fine and coarse sample size fractions) of river macroinvertebrates and processing the digitized images to individualize each detected object in each image; (2) creating, evaluating, and validating a learning set through artificial intelligence to semi-automatically separate the individual images of macroinvertebrates from detritus and artifacts in the scanned samples; and (3) depicting the size structure of the macroinvertebrate communities. In addition to the protocol, this work includes the calibration results and enumerates several challenges and recommendations to adapt the procedure to macroinvertebrate samples and to consider for further improvements. Overall, the results support the use of the presented scanning system for the automatic body size measurement of river macroinvertebrates and suggest that the depiction of their size spectrum is a valuable tool for the rapid bioassessment of freshwater ecosystems.

The article is based on the creation of an adapted protocol to scan, detect, sort, and identify digitized objects corresponding to benthic river macroinvertebrates using a semi-automatic imaging procedure. This procedure allows the acquisition of the individual size distributions and size metrics of a macroinvertebrate community in about 1 h.

Riverine Makroomurgasızlarının Topluluk Boyut Yapısını Belirlemek için Otomatik Görüntü İşleme

Body size is an important functional trait that can be used as a bioindicator to assess the impacts of perturbations in natural communities. Community ...

Rapid Viscoelastic Characterization of Airway Mucus Using a Benchtop Rheometer

In muco-obstructive lung diseases (e.g., asthma, chronic obstructive pulmonary disease, cystic fibrosis) and other respiratory conditions (e.g., viral/bacterial infections), mucus biophysical properties are altered by goblet cell hypersecretion, airway dehydration, oxidative stress, and the presence of extracellular DNA. Previous studies showed that sputum viscoelasticity correlated with pulmonary function and that treatments affecting sputum rheology (e.g., mucolytics) can result in remarkable clinical benefits. In general, rheological measurements of non-Newtonian fluids employ elaborate, time-consuming approaches (e.g., parallel/cone-plate rheometers and/or microbead particle tracking) that require extensive training to perform the assay and interpret the data. This study tested the reliability, reproducibility, and sensitivity of Rheomuco, a user-friendly benchtop device that is designed to perform rapid measurements using dynamic oscillation with a shear-strain sweep to provide linear viscoelastic moduli (G&#39;, G&#34;, G*, and tan &#948;) and gel point characteristics (&#947;c&#160;and &#963;c) for clinical samples within 5 min. Device performance was validated using different concentrations of a mucus simulant, 8 MDa polyethylene oxide (PEO), and against traditional bulk rheology measurements. A clinical isolate harvested from an intubated patient with status asthmaticus (SA) was then assessed in triplicate measurements and the coefficient of variation between measurements is &#60;10%. Ex vivo use of a potent mucus reducing agent, TCEP, on SA mucus resulted in a five-fold decrease in elastic modulus and a change toward a more &#34;liquid-like&#34; behavior overall (e.g., higher tan &#948;). Together, these results demonstrate that the tested benchtop rheometer can make reliable measures of mucus viscoelasticity in clinical and research settings. In summary, the described protocol could be used to explore the effects of mucoactive drugs (e.g., rhDNase, N-acetyl cysteine) onsite to adapt treatment on a case-by-case basis, or in preclinical studies of novel compounds.

The viscoelastic properties of mucus play a critical role in mucociliary clearance. However, traditional mucus rheological techniques require complex and time-consuming approaches. This study provides a detailed protocol for the use of a benchtop rheometer that can rapidly and reliably perform viscoelastic measurements.

Masaüstü Reometre Kullanarak Hava Yolu Mukusunun Hızlı Viskoelastik Karakterizasyonu

In muco-obstructive lung diseases (e.g., asthma, chronic obstructive pulmonary disease, cystic fibrosis) and other respiratory conditions (e.g., ...

Tıp

Standardizing a Non-Lethal Method for Characterizing the Reproductive Status and Larval Development of Freshwater Mussels (Bivalvia: Unionida)

Actively monitoring the timing, development, and reproductive patterns of endangered species is critical when managing for population recovery. Freshwater mussels are among the most imperiled organisms in the world, but information about early larval (glochidial) development and brooding periods is still lacking for many species. Previous studies have focused on the complex life history stage when female mussels are ready to parasitize host fish, but few studies have focused on the brooding period and timing of larval development. The protocol described here allows researchers to non-lethally evaluate the state of gravidity for female mussels. The results of this study show that this method does not affect a female mussel&rsquo;s ability to stay gravid or become gravid again after sampling has been performed. The advantage of this method may permit its use on federally threatened or endangered species or other populations of high conservation concern. This protocol can be adapted for use on both preserved or live individuals and was tested on a variety of mussel species. The database provided is a repository for a breadth of information on timing of reproductive habits and will facilitate future freshwater mussel research, conservation, and recovery efforts.

Standardizing a Non-Lethal Method for Characterizing the Reproductive Status and Larval Development of Freshwater Mussels Bivalvia: Unionida

Freshwater mussel conservation is dependent on monitoring reproductive patterns and processes of species. This study standardizes a non-lethal protocol for sampling gill contents, characterizing larval development, and providing a digital repository for data collected. This protocol-database package will be an important tool for mussel researchers in recovery of imperiled species.

Tatlı Su Midyelerinin Üreme Durumunu ve Larval Gelişimini Karakterize Etmek Için Ölümcül Olmayan Bir Yöntemin Standartlaştırılması (Bivalvia: Unionida)

Actively monitoring the timing, development, and reproductive patterns of endangered species is critical when managing for population recovery. Freshwater ...

Gümüş Sazan, Hipoftalmichthys molitrix Gill Raker Mucus Makro-Reoloji Karakterizasyonu

Özet

Daha Fazla Video Keşfet

Bu videodaki bölümler