のための周期的圧力のバイオリアクターの設計生体外で研究
Summary
生理学的および病理学的圧力の条件に心臓弁組織を施すことのできる周期的圧力のバイオリアクターを設計されています。 LabVIEWプログラムは、ユーザーが圧力の大きさ、振幅と周波数を制御することができます。このデバイスは、心臓弁の組織または単離された細胞のmechanobiologyを研究するために使用することができます。
Abstract
左心室と大動脈の間にある大動脈弁は、心室に逆流を防止する、単方向の血流が可能になります。大動脈弁尖は、細胞外マトリックス（ECM）内に懸濁し、そして内皮細胞単層で裏打ちされています間質細胞で構成されています。バルブは、過酷な、動的な環境に耐え、絶えずせん断、屈曲、緊張、および圧縮にさらされています。研究は、内皮中断や間質マトリックスの損傷1-3の結果として、高い機械的応力の領域で発生する病気の弁に石灰化病変を示している。したがって、それは疫学的研究は、大動脈弁疾患4の発症の主要な危険因子であることが高血圧を示していることは驚くべきことではない。
弁疾患のため現在入手可能な唯一の治療法の選択肢はbioprostheticまたは機械的なバルブ5と病気の弁の手術の代替品です。物理的なストレスに応答して、バルブの生物学の理解の向上には、バルブの病因のメカニズム解明に役立つだろう。ターンでは、このような薬剤介入や予防などの非侵襲的な治療法の開発に役立つ可能性があります。いくつかのバイオリアクターは、以前はネイティブまたは人工心臓弁6-9のmechanobiologyを研究するために開発されている。拍動性バイオリアクターは、軟骨10、骨11、膀胱12を含む組織の範囲を研究するために開発されている。この作業の目的は、上昇圧力荷重に対する大動脈弁尖の生物学的応答を解明するために使用することができる周期的圧力のシステムを開発することでした。
システムはサンプルを配置し、電気機器を制御するために周期的な圧力、圧力サイクルのタイミングを制御するためにバイトンダイヤフラム電磁弁、およびコンピュータを生産するのアクリルチャンバーから成っていた。圧力は圧力変換器を用いてモニターし、信号はロードセルのコンディショナーを使用して調整した。 LabVIEWプログラムは、適切な速度でシステムに圧縮空気をポンプするために、アナログデバイスを使用して圧力を調節。システムは、大動脈弁に関連付けられている動的な圧較圧レベルを模倣し、鋸歯状の波がでバルブの開度を描いた急激な圧力降下が続く拡張期の間にバルブ前後存在していることを圧較圧力勾配の典型的な圧力が徐々に増加し、生産収縮。 LabVIEWプログラムは、ユーザーが周期的圧力の大きさと周波数を制御することを可能にしました。システムは、生理学的および病理学的圧力の条件に組織サンプルを施すことができた。このデバイスは、心臓弁は、ローカルの機械環境の変化に対応方法についての我々の理解を高めるために使用することができます。
Protocol
Discussion
圧力システムが正常に拡張期圧較圧力の代表だった周期圧力に大動脈弁尖を露呈した。圧力は40 mmHgにドロップされたとしてしかし、それは、収縮期圧較圧力を模倣することができませんでした。圧較圧力は上行大動脈の圧力と左心室の間の差である。拡張期の間に、バルブが閉じているときに、圧力差は、正常血圧の条件と90 mmHgの下で80mmHgされており、I期およびII期の高血圧は、それぞれ?…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
著者は、原稿を準備するための支援システムとValtresaのマイルズの設計と製造とその支援のためのシャッドSchipkeとダニエルチェサーに感謝しています。
Materials
| Name of the reagent | Company | Catalogue number | Comments (optional) |
|---|---|---|---|
| DMEM | Sigma | D5671 | |
| Dulbecco’s PBS | Sigma | D5652 | |
| Anti-mycotic/antibiotic solution | Sigma | A5955 | |
| Fetal Bovine Serum | ThermoScientific | SH30070 | |
| Viton diaphragm solenoid valves | McMaster Carr | 4868K11 | |
| Pressure Transducer | Omega Engineering, Inc. | PX302-200GV | |
| Load cell conditioner | Encore Electronics, Inc. | 4025-101 | |
| Data Acquisition (DAQ) Module | Measurement Computing | PMD1608 |
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