Summary

Biyolojik Dokuların Uyarılması için Elektrikli ve Manyetik Alan Cihazları

Published: May 15, 2021
doi:

Summary

Bu protokol, biyolojik dokuları uyarmak için kullanılan hem elektriksel hem de manyetik uyarıcılar oluşturmak için adım adım süreci açıklar. Protokol, hesaplamalı olarak elektrik ve manyetik alanları simüle etmek ve uyarıcı cihazların üretimini simüle etmek için bir kılavuz içerir.

Abstract

Elektrik alanları (EF’ler) ve manyetik alanlar (MF’ler) doku mühendisliği tarafından çoğalma, göç, farklılaşma, morfoloji ve moleküler sentez gibi hücre dinamiklerini iyileştirmek için yaygın olarak kullanılmaktadır. Bununla birlikte, hücreleri, dokuları veya iskeleleri uyarırken uyaran gücü ve stimülasyon süreleri gibi değişkenlerin göz önünde bulundurulması gerekir. EF’lerin ve MF’lerin hücresel yanıta göre değiştiği göz önüne alındığında, biyolojik örnekleri uyarmak için yeterli biyofiziksel uyaran üreten cihazların nasıl oluşturulanınğı belirsizliğini korumaktadır. Aslında, biyofiziksel uyaranlar uygulandığında hesaplama ve dağılımla ilgili kanıt eksikliği vardır. Bu protokol, EF’ler ve MF’ler üretecek cihazların tasarımı ve üretimine ve biyolojik numunelerin içindeki ve dışındaki biyofiziksel uyaran dağılımını tahmin etmek için bir hesaplama metodolojisinin uygulanmasına odaklanmıştır. EF cihazı, biyolojik kültürlerin üst ve alt kısmında bulunan iki paralel paslanmaz çelik elektrotlardan oluşuyordu. Elektrotlar, 60 kHz’de voltaj (50, 100, 150 ve 200 Vp-p) üretmek için bir osilatörüne bağlandı. MF cihazı, 60 Hz’de bir akım (1 A) ve voltaj (6 V) oluşturmak için bir transformatörle enerjilendirilmiş bir bobinden oluşuyordu. Bobinin ortasındaki biyolojik kültürleri bulmak için bir polimetil methakrilat desteği inşa edildi. Hesaplamalı simülasyon, EF’lerin ve MF’lerin biyolojik dokuların içinde ve dışında homojen dağılımını aydınlattı. Bu hesaplamalı model, hücresel bir yanıt elde etmek için EF’leri ve MF’leri tahmin etmek için voltajlar, frekanslar, doku morfolojileri, kuyu plaka tipleri, elektrotlar ve bobin boyutu gibi parametreleri değiştirebilen umut verici bir araçtır.

Introduction

EF’lerin ve MF’lerin hücre dinamiklerini değiştirdiği, çoğalmasını teşvik ettiği ve dokuların hücre dışı matrisi ile ilişkili ana moleküllerin sentezini artırdığı gösterilmiştir1. Bu biyofiziksel uyaranlar belirli ayarlar ve cihazlar kullanılarak farklı şekillerde uygulanabilir. EF’ler üretecek cihazlarla ilgili olarak, doğrudan kavrama stimülatörleri, biyolojik örneklerle temas halinde olan veya doğrudan hastaların ve hayvanların dokularına yerleştirilen elektrotları kullanır2; bununla birlikte, temas eden elektrotlar tarafından yetersiz biyouyumbilite, pH ve moleküler oksijen seviyelerinde değişiklikler içeren sınırlamalar ve eksiklikler hala vardır1. Aksine, dolaylı kavrama cihazları, biyolojik örneklere paralel olarak yerleştirilen iki elektrot arasında EF’ler oluşturur3Biyolojik örnekleri uyarmak ve dokular ile elektrotlar arasında doğrudan temastan kaçınmak için invaziv olmayan bir alternatif teknik sağlar. Bu tür bir cihaz, hastaya en az invazyonla işlem yapmak için gelecekteki klinik uygulamalara tahmin edilebilir. MF üreten cihazlarla ilgili olarak, endüktif kavrama stimülatörleri, hücre kültürleri etrafında bulunan bir bobinden akan zaman değişen bir elektrik akımı oluşturur4,5. Son olarak, geçici elektromanyetik alanlar oluşturmak için EF’ler ve statik MF’ler kullanan birleşik cihazlarvardır 1. Biyolojik örnekleri uyarmak için farklı konfigürasyonlar olduğu göz önüne alındığında, biyofiziksel uyaranlar uygulandığında gerginlik ve frekans gibi değişkenleri göz önünde bulundurmak gerekir. Voltaj, biyolojik dokuların davranışını etkilediği için önemli bir değişkendir; örneğin, hücre geçişi, yönelim ve gen ekspresyonunun uygulanan voltaj 3 , 6 , 7,8,9,10genliğine bağlı olduğu gösterilmiştir. Frekans, biyofiziksel stimülasyonda önemli bir rol oynar, çünkü bunların in vivo olarak doğal olarak meydana geldiği kanıtlanmıştır. Yüksek ve düşük frekansların hücreler üzerinde yararlı etkileri olduğu gösterilmiştir; özellikle hücre içi membran gerilim kapılı kalsiyum kanallarında veya endoplazmik retikulumda, hücre içi seviye1, 7 , 11’defarklı sinyal yollarınıtetikler.

Yukarıda belirtilenlere göre, EF üretmek için bir cihaz iki paralel kapasitöre bağlı bir voltaj jeneratörüoluşur 12. Bu cihaz Armstrong ve arkadaşları tarafından hem proliferatif oranı hem de kondrositlerin moleküler sentezini uyarmak için uygulandı13. Bu cihazın bir uyarlaması, üst ve alt kapaklarını delerek hücre kültürü kuyu plakalarını değiştiren Brighton ve ark. Delikler, alt camların biyolojik dokuları kültüre etmek için kullanıldığı kapak kaydırakları ile dolduruldu. EFs14oluşturmak için her kapak kaydırağından elektrotlar yerleştirildi. Bu cihaz, hücre çoğalmasında14, 15 , 16ve moleküler sentez 3,17’debir artış göstererek kondrositleri, osteoblastları ve kıkırdak eksplantlarını elektriksel olarak uyarmak için kullanılmıştır. Hartig ve arkadaşları tarafından tasarlanan cihaz, paralel kapasitörlere bağlı bir dalga jeneratörü ve bir voltaj amplifikatöründen oluşuyordu. Elektrotlar, bir yalıtım kasasında bulunan yüksek kaliteli paslanmaz çeliktan yapılmıştır. Cihaz, çoğalma ve protein salgısında önemli bir artış göstererek osteoblastları uyarmak için kullanıldı18. Kim ve arkadaşları tarafından kullanılan cihaz, yüksek voltajlı metal oksitin tamamlayıcı yarı iletkenlerinin üretim süreci kullanılarak üretilen bifazik akım uyarıcı çipten oluşuyordu. Bir kültür kuyusu, elektriksel stimülasyon ile iletken bir yüzey üzerindeki hücreleri kültüre etmek için tasarlanmıştır. Elektrotlar silikon plakalar üzerinde altınla kaplandı19. Bu cihaz osteoblastları uyarmak için kullanıldı, çoğalma ve vasküler endotel büyüme faktörü19sentezinde bir artış gösterdi ve alkali fosfataz aktivitesi, kalsiyum birikimi ve kemik morfojenik proteinlerin üretimini teşviketti 20. Benzer şekilde, bu cihaz insan kemik iliği mezenkimal kök hücrelerinin vasküler endotel büyüme faktörünün proliferatif oranını ve ekspresyonunun uyarılması için kullanılmıştır21. Nakasuji ve ark. tarafından tasarlanan cihaz platin plakalara bağlı bir gerilim jeneratöründen oluşuyordu. Elektrotlar, 24 farklı noktadaki elektrik potansiyelini ölçmek için üretildi. Bu cihaz, EF’lerin hücre morfolojisini değiştirmediğini ve çoğalma ve moleküler sentezi artırdığını gösteren kondrositleri uyarmak için kullanıldı22. Au ve arkadaşları tarafından kullanılan cihaz, platin telli bir kardiyak uyarıcıya bağlı iki karbon çubukla donatılmış bir cam odadan oluşuyordu. Bu uyarıcı, kardiyomiyositleri ve fibroblastları uyarmak, hücre uzamasını ve fibroblast hizalamasını iyileştirmek için kullanılmıştır23.

Çeşitli biyolojik numune türlerini uyarmak için Helmholtz bobinlerine dayalı farklı MF cihazları üretilmiştir. Örneğin, Helmholtz bobinleri,24 , 25kondrositlerinin çoğalmasını ve moleküler sentezini teşviketmek,eklem kıkırdağı eksplantlarının proteoglikan sentezinigeliştirmek,osteoblast benzeri hücrelerin kemik oluşumu ile ilgili gen yükseltmesini iyileştirmek27ve endotel hücrelerinin çoğalmasını ve moleküler ekspresyonunu artırmak için kullanılmıştır28. Helmholtz bobinleri, biri diğerinin önünde bulunan iki bobin boyunca MF’ler üretir. Bobinler, homojen bir MF sağlamak için bobinlerin yarıçapına eşit bir mesafe ile yerleştirilmelidir. Helmholtz bobinlerini kullanmanın dezavantajı bobin boyutlarında yatmaktadır, çünkü gerekli MF yoğunluğunu oluşturacak kadar büyük olmaları gerekir. Ek olarak, MF’lerin biyolojik dokular etrafında homojen bir dağılımını sağlamak için bobinler arasındaki mesafe yeterli olmalıdır. Helmholtz bobinlerinin neden olduğu sorunları önlemek için, solenoid bobinlerin üretimine farklı çalışmalar odaklanmıştır. Solenoid bobinler, MF üretmek için bakır tel ile yaralanan bir tüpe dayanır. Bakır tel girişleri doğrudan prize veya bobine enerji vermek ve solenoidin merkezinde MF’ler oluşturmak için bir güç kaynağına bağlanabilir. Bobin ne kadar çok dönüşe sahip olursa, MF o kadar büyük bir üretim oluşturur. MF büyüklüğü ayrıca bobine enerji vermek için uygulanan voltaj ve akıma bağlıdır29. Solenoid bobinler HeLa, HEK293 ve MCF730 veya mezenkimal kök hücreler31gibi manyetik olarak farklı hücre türlerini uyarmak için kullanılmıştır.

Farklı yazarlar tarafından kullanılan cihazlar, hem EF’leri hem de MF’leri homojen bir şekilde dağıtmak için yeterli elektrot boyutunu veya bobinin doğru uzunluğunu dikkate almamıştır. Ayrıca, cihazlar belirli biyolojik dokuları uyarmak için kullanımlarını sınırlayan sabit voltajlar ve frekanslar üretir. Bu nedenle, bu protokolde, EF’lerin ve MF’lerin biyolojik numuneler üzerinde homojen dağılımını sağlamak için hem kapasitif sistemleri hem de bobinleri simüle etmek için bir hesaplama simülasyon kılavuzu gerçekleştirilir ve kenar etkisinden kaçınılır. Ek olarak, elektronik devrelerin tasarımının elektrotlar ve bobin arasında voltaj ve frekans oluşturduğu, hücre kültürü kuyu plakalarının ve havanın empedansının neden olduğu sınırlamaların üstesinden gelecek EF’ler ve MF’ler oluşturduğu gösterilmiştir. Bu değişiklikler, herhangi bir biyolojik dokuyu uyarmak için non-invaziv ve adaptif biyoreaktörlerin oluşturulmasına izin verecektir.

Protocol

1. EF ve MF simülasyonları NOT: COMSOL Multifizik’te EF ve MF simülasyonları gerçekleştirildi. Hem alan adlarını hem de elektrikli ve manyetik alanları temsil etmek için bir eksenemetrik 2B yapılandırma seçin. Fizik yapılandırmada, EF’leri paralel elektrotlarla hesaplamak için Elektrik Akımı arabirimini veya bobinler etrafındaki MF’leri hesaplamak için Manyetik Alan arabirimini seçin. Çalışma yapılandırma…

Representative Results

Hesaplamalı simülasyonEF ve MF dağıtımları Şekil 3’tegösterilmiştir. Bir yandan, EF’lerin kapasitif sistemde homojen dağılımını gözlemlemek mümkündü (Şekil 3A). EF, biyolojik numunenin içindeki alanın büyüklüğünü ayrıntılı olarak gözlemlemek için çizilmiştir (Şekil 3B). Bu simülasyon, elektrotların boyutunu parametrize etmek ve kenar etkisini önlemek için üretmek için yar…

Discussion

İnsan dokularını etkileyen farklı patolojileri iyileştirmek için kullanılan tedaviler farmakolojik tedaviler32 veya cerrahi müdahaleler 33 Ağrıyı lokal olarak hafifletmeye veya etkilenen dokuları eksplant veya nakillerle değiştirmeye çalışan33. Son zamanlarda, otolog hücre tedavisi, hücrelerin hastadan izole edildiği ve in vitro tekniklerle genişletildiği yaralı dokuların tedavi edilmesi için alternatif bir tedavi olarak önerilmiştir<sup class="xr…

Divulgations

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Yazarlar tarafından sağlanan mali desteğe teşekkür eder “Fondo Nacional de Financiamiento para la Ciencia, la Tecnología, y la Innovación -Fondo Francisco José de Caldas- Minciencias” ve Universidad Nacional de Colombia 80740-290-2020 sayılı hibe ve valteam Tech – Research and Innovation tarafından videonun baskısında ekipman ve teknik destek sağlamak için alınan destek aracılığıyla.

Materials

Electrical stimulator
Operational amplifier Motorola LF-353N —-
Quantity: 1
Resistors —- —- 22 kΩ
Quantity: 1
Resistors —- —- 10 kΩ
Quantity: 3
Resistors —- —- 2.6 kΩ
Quantity: 2
Resistors —- —- 2.2 kΩ
Quantity: 1
Resistors —- —- 1 kΩ
Quantity: 1
Resistors —- —- 220 Ω
Quantity: 2
Resistors —- —- 22 Ω
Quantity: 5
Resistors —- —- 10 Ω
Quantity: 1
Resistors —- —- 6.8 Ω
Quantity: 1
Resistors —- —- 3.3 Ω
Quantity: 2
Polyester capacitors —- —- 1 nF
Quantity: 2
Polyester capacitors —- —- 100 nF
Quantity: 1
VHF Band Amplifier Transistor JFET Toshiba 2SK161 —-
Quantity: 1
Power transistor BJT NPN Mospec TIP 31C —-
Quantity: 1
Zener diode Microsemi 1N4148 —-
Quantity: 1
Switch Toogle Switch SPDT – T13 —-
Quantity: 3
Toroidal ferrite core Caracol —- T*22*14*8
Quantity: 1
Cooper wire Greenshine —- AWG – 24
Quantity: 1
Relimate header with female housing ADAFRUIT —- 8 pin connectors
Quantity: 1
Relimate header with female housing ADAFRUIT —- 2 pin connectors
Quantity: 1
Female plug terminal connector JIALUN —- 4mm Lantern Plugs (Plug + Socket) 15 A
Quantity: 1
Aluminum Heat Sink AWIND —- For TIP 31C transistor
Quantity: 1
Led CHANZON —- 5 mm red
Quantity: 1
Integrated circuit socket connector Te Electronics Co., Ltd. —- Double row 8-pin DIP
Quantity: 1
3 pin connectors set STAR —- JST PH 2.0
Quantity: 3
2 pin screw connectors STAR —- For PCB
Quantity: 1
3 pin screw connectors STAR —- For PCB
Quantity: 1
Banana connector test lead JIALUN —- P1041 – 4 mm – 15 A
Quantity: 7
Bullet connectors to banana plug charge lead JIALUN —- 4 mm male-male/female-female adapters – 15 A
Quantity: 1
Case —- —- ABS
Quantity: 1
Electrodes —- —- Stainless – steel
Quantity: 2
Electrode support —- —- Teflon
Quantity: 2
Printed circuit board Quantity: 1
Magnetic stimulator
Cooper wire Greenshine —- AWG – 18
Quantity: 1
AC power plugs —- —- 120 V AC – 60 Hz
Quantity: 1
Banana female connector test lead JIALUN —- 1Set Dual Injection – 4 mm – 15 A
Quantity: 2
Banana male connector test lead JIALUN —- 1Set Dual Injection – 4 mm 15 A
Quantity: 1
Cell culture well plate support —- —- PMMA
Quantity: 1
Fuse Bussmann 2A —-
Quantity: 1
Transformer —- —- 1A – 6 V AC
Quantity: 1
Tube —- —- PVC
Quantity: 1
Variable rheostat MCP BXS150 10 Ω
Quantity: 1
General equipment
Digital dual source  PeakTech DG 1022Z 2 x 0 – 30 V / 0 – 5 A CC / 5 V / 3 A fijo
Quantity: 1
Digital Oscilloscope Rigol DS1104Z Plus 100 MHz, bandwidth, 4 channels
Quantity: 1
Digital multimeter Fluke F179 Voltage CC – CA (1000 V). Current CC – CA 10 A. Frequency 100 kHz
Quantity: 1

References

  1. Balint, R., Cassidy, N. J., Cartmell, S. H. Electrical Stimulation: A Novel Tool for Tissue Engineering. Tissue Engineering Part B: Reviews. 19 (1), 48-57 (2013).
  2. Ercan, B., Webster, T. J. The effect of biphasic electrical stimulation on osteoblast function at anodized nanotubular titanium surfaces. Biomaterials. 31 (13), 3684-3693 (2010).
  3. Brighton, C., Wang, W., Clark, C. The effect of electrical fields on gene and protein expression in human osteoarthritic cartilage explants. The Journal of Bone and Joint Surgery-American. 90 (4), 833-848 (2008).
  4. Baerov, R. M., Morega, A. M., Morega, M. Analysis of magnetotherapy effects for post-traumatic recovery of limb fractures. Revue Roumaine des Sciences Techniques- Série électrotechnique et énergétique. 65 (1-2), 145-150 (2020).
  5. Escobar, J. F., et al. In Vitro Evaluation of the Effect of Stimulation with Magnetic Fields on Chondrocytes. Bioelectromagnetics. 41 (1), 41-51 (2019).
  6. Brighton, C., Wang, W., Clark, C. Up-regulation of matrix in bovine articular cartilage explants by electric fields. Biochemical and Biophysical Research Communications. 342 (2), 556-561 (2006).
  7. Xu, J., Wang, W., Clark, C., Brighton, C. Signal transduction in electrically stimulated articular chondrocytes involves translocation of extracellular calcium through voltage-gated channels. Osteoarthritis and Cartilage. 17 (3), 397-405 (2009).
  8. Xia, Y., et al. Magnetic field and nano-scaffolds with stem cells to enhance bone regeneration. Biomaterials. 183, 151-170 (2018).
  9. Richter, A., Bartoš, M., Ferková, &. #. 3. 8. 1. ;. Physical Analysis of Pulse Low-Dynamic Magnetic Field Applied in Physiotherapy BT. World Congress on Medical Physics and Biomedical Engineering 2018. , 239-245 (2019).
  10. Miyakoshi, J. Effects of static magnetic fields at the cellular level. Progress in Biophysics and Molecular Biology. 87, 213-223 (2005).
  11. Zhang, K., Guo, J., Ge, Z., Zhang, J. Nanosecond Pulsed Electric Fields (nsPEFs) Regulate Phenotypes of Chondrocytes through Wnt/β-catenin Signaling Pathway. Scientific Reports. 4 (5836), 1-8 (2014).
  12. Brighton, C. T., Unger, A. S., Stambough, J. L. In vitro growth of bovine articular cartilage chondrocytes in various capacitively coupled electrical fields. Journal of Orthopaedic Research. 2 (1), 15-22 (1984).
  13. Armstrong, P. F., Brighton, C., Star, A. M. Capacitively coupled electrical stimulation of bovine growth plate chondrocytes grown in pellet form. Journal of Orthopaedic Research. 6 (2), 265-271 (1988).
  14. Brighton, C., Townsend, P. Increased cAMP production after short-term capacitively coupled stimulation in bovine growth plate chondrocytes. Journal of Orthopaedic Research. 6 (4), 552-558 (1988).
  15. Brighton, C. T., Jensen, L., Pollack, S. R., Tolin, B. S., Clark, C. Proliferative and synthetic response of bovine growth plate chondrocytes to various capacitively coupled electrical fields. Journal of Orthopaedic Research. 7 (5), 759-765 (1989).
  16. Brighton, C. T., Okereke, E., Pollack, S. R., Clark, C. In vitro bone-cell response to a capacitively coupled electrical field. The role of field strength, pulse pattern, and duty cycle. Clinical Orthopaedics and Related Research. 285, 255-262 (1992).
  17. Wang, W., Wang, Z., Zhang, G., Clark, C., Brighton, C. T. Up-regulation of chondrocyte matrix genes and products by electric fields. Clinical Orthopaedics and Related Research. 427, 163-173 (2004).
  18. Hartig, M., Joos, U., Wiesmann, H. P. Capacitively coupled electric fields accelerate proliferation of osteoblast-like primary cells and increase bone extracellular matrix formation in vitro. European Biophysics Journal. 29 (7), 499-506 (2000).
  19. Kim, I. S., et al. Biphasic electric current stimulates proliferation and induces VEGF production in osteoblasts. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) – Molecular Cell Research. 1763 (9), 907-916 (2006).
  20. Kim, I., et al. Novel Effect of Biphasic Electric Current on In Vitro Osteogenesis and Cytokine Production in Human Mesenchymal Stromal Cells. Tissue Engineering Part A. 15, 2411-2422 (2009).
  21. Kim, I., et al. Novel action of biphasic electric current in vitro osteogenesis of human bone marrow mesenchymal stromal cells coupled with VEGF production. Bone. 43, 43-44 (2008).
  22. Nakasuji, S., Morita, Y., Tanaka, K., Tanaka, T., Nakamachi, E. Effect of pulse electric field stimulation on chondrocytes. Asian Pacific Conference for Materials and Mechanics. 1, 13-16 (2009).
  23. Au, H. T. H., Cheng, I., Chowdhury, M. F., Radisic, M. Interactive effects of surface topography and pulsatile electrical field stimulation on orientation and elongation of fibroblasts and cardiomyocytes. Biomaterials. 28 (29), 4277-4293 (2007).
  24. Vanessa, N., et al. In vitro exposure of human chondrocytes to pulsed electromagnetic fields. European Journal of Histochemistry. 51 (3), 203-211 (2007).
  25. Pezzetti, F., et al. Effects of pulsed electromagnetic fields on human chondrocytes: An in vitro study. Calcified Tissue International. 65 (5), 396-401 (1999).
  26. De Mattei, M., et al. Effects of electromagnetic fields on proteoglycan metabolism of bovine articular cartilage explants. Connective Tissue Research. 44 (3-4), 154-159 (2003).
  27. Sollazzo, V., Massari, L., Caruso, A., Mattei, M., Pezzetti, F. Effects of Low-Frequency Pulsed Electromagnetic Fields on Human Osteoblast-Like Cells In Wtro. Electromagnetobiology. 15, 75-83 (2009).
  28. Martino, C. F., Perea, H., Hopfner, U., Ferguson, V. L., Wintermantel, E. Effects of weak static magnetic fields on endothelial cells. Bioelectromagnetics. 31 (4), 296-301 (2010).
  29. Wada, K., et al. Design and implementation of multi-frequency magnetic field generator producing sinusoidal current waveform for biological researches. 2016 18th European Conference on Power Electronics and Applications (EPE’16 ECCE Europe). 2016, 1-8 (2016).
  30. Cho, H., Kim, S., Kim, K. K., Kim, K., Kim, K. Pulsed Electromagnetic Fields Stimulate Cellular Proliferation in Different Types of Cells. IEEE Transactions on Magnetics. 52 (7), 1-4 (2016).
  31. Yan, J., Dong, L., Zhang, B., Qi, N. Effects of extremely low-frequency magnetic field on growth and differentiation of human mesenchymal stem cells. Electromagnetic Biology and Medicine. 29 (4), 165-176 (2010).
  32. Enoch, S., Grey, J. E., Harding, K. G. ABC of wound healing. Non-surgical and drug treatments. BMJ. 332 (7546), 900-903 (2006).
  33. Bhosale, A. M., Richardson, J. B. Articular cartilage: Structure, injuries and review of management. British Medical Bulletin. 87 (1), 77-95 (2008).
  34. Al Hamed, R., Bazarbachi, A. H., Malard, F., Harousseau, J. -. L., Mohty, M. Current status of autologous stem cell transplantation for multiple myeloma. Blood Cancer Journal. 9 (4), 44 (2019).
  35. Massari, L., et al. Biophysical stimulation of bone and cartilage: state of the art and future perspectives. International Orthopaedics. 43 (3), 539-551 (2019).
  36. Naskar, S., Kumaran, V., Basu, B. Reprogramming the Stem Cell Behavior by Shear Stress and Electric Field Stimulation: Lab-on-a-Chip Based Biomicrofluidics in Regenerative Medicine. Regenerative Engineering and Translational Medicine. 5 (2), 99-127 (2019).
  37. Hunckler, J., de Mel, A. A current affair: electrotherapy in wound healing. Journal of Multidisciplinary Healthcare. 10, 179-194 (2017).
  38. Henry, S. L., Concannon, M. J., Yee, G. J. The effect of magnetic fields on wound healing: experimental study and review of the literature. Eplasty. 8, 393-399 (2008).
  39. Hiemer, B., et al. Effect of electric stimulation on human chondrocytes and mesenchymal stem cells under normoxia and hypoxia. Molecular Medicine Reports. 18 (2), 2133-2141 (2018).
  40. Chao, P. H., et al. Chondrocyte translocation response to direct current electric fields. Journal of Biomechanical Engineering. 122 (3), 261-267 (2000).
  41. Zhao, M., Bai, H., Wang, E., Forrester, J., McCaig, C. Electrical stimulation directly induces pre-angiogenic responses in vascular endothelial cells by signaling through VEGF receptors. Journal of Cell Science. 117 (3), 397-405 (2004).
  42. Li, X., Kolega, J. Effects of direct current electric fields on cell migration and actin filament distribution in bovine vascular endothelial cells. Journal of Vascular Research. 39 (5), 391-404 (2002).
  43. Singh, B., Dixit, A. Multistage amplifier and tuned amplifier. Analog Electronics. , 87-131 (2007).
  44. Esfandiari, E., et al. The effect of high frequency electric field on enhancement of chondrogenesis in human adipose-derived stem cells. Iranian Journal Basic Medical Sciences. 4 (3), 571-576 (2014).
  45. Mardani, M., et al. Induction of chondrogenic differentiation of human adipose-derived stem cells by low frequency electric field. Advanced Biomedical Research. 5 (97), 1-7 (2016).
  46. Karaman, O., Gümüşay, M., Demirci, E. A., Kaya, A. Comparative assessment of pulsed electromagnetic fields (PEMF) and pulsed radio frequency energy (PRFE) on an in vitro wound healing model. International Journal of Applied Electromagnetics and Mechanics. 57, 427-437 (2018).
  47. Glinka, M., et al. Test chambers for cell culture in static magnetic field. Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 331, 208-215 (2013).
  48. Vacek, T. P., et al. Electrical stimulation of cardiomyocytes activates mitochondrial matrix metalloproteinase causing electrical remodeling. Biochemical and Biophysical Research Communications. 404 (3), 762-766 (2011).
  49. Okutsu, S., et al. Electric Pulse Stimulation Induces NMDA Glutamate Receptor mRNA in NIH3T3 Mouse Fibroblasts. The Tohoku Journal of Experimental Medicine. 215 (2), 181-187 (2008).
check_url/fr/62111?article_type=t

Play Video

Citer Cet Article
Saiz Culma, J. J., Escobar Huertas, J. F., Garzón-Alvarado, D. A., Vaca-Gonzalez, J. J. Electric and Magnetic Field Devices for Stimulation of Biological Tissues. J. Vis. Exp. (171), e62111, doi:10.3791/62111 (2021).

View Video