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Artigo de método

Ajuste magnético da pós-carga em tecidos cardíacos projetados

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DOI:

10.3791/60811

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5 de maio de 2020

 ,  ,  ,  ,  , 

* These authors contributed equally

Neste artigo

Resumo

Este protocolo fornece métodos detalhados descrevendo a fabricação e a implementação de uma plataforma de ajuste pós-carga baseada em magnéticos para tecidos cardíacos projetados.

Resumo

O pós-carga é conhecido por impulsionar o desenvolvimento de estados cardíacos fisiológicos e patológicos. Como tal, estudar os resultados de estados pós-carga alterados poderia produzir insights importantes sobre os mecanismos que controlam esses processos críticos. No entanto, uma técnica experimental para ajustar precisamente a pós-carga no tecido cardíaco ao longo do tempo está atualmente em falta. Aqui, uma técnica recém-desenvolvida baseada em magnéticos para alcançar esse controle em tecidos cardíacos projetados (EHTs) é descrita. Para produzir EHTs magneticamente responsivos (MR-EHTs), os tecidos são montados em postes de silicone oco, alguns dos quais contêm pequenos ímãs permanentes. Um segundo conjunto de ímãs permanentes é encaixe em uma placa de acrílico de tal forma que eles são orientados com a mesma polaridade e estão alinhados axialmente com os ímãs post. Para ajustar a pós-carga, esta placa de ímãs é traduzida para (pós-carga mais alta) ou para longe (pós-carga inferior) dos ímãs postais usando um estágio piezoelétrico equipado com um codificador. O software de controle de movimento usado para ajustar o posicionamento de palco permite o desenvolvimento de regimes de pós-carga definidos pelo usuário, enquanto o codificador garante que o estágio corrija qualquer inconsistência em sua localização. Este trabalho descreve a fabricação, calibração e implementação deste sistema para permitir o desenvolvimento de plataformas semelhantes em outros laboratórios ao redor do mundo. Resultados representativos de dois experimentos separados são incluídos para exemplificar a gama de diferentes estudos que podem ser realizados usando este sistema.

Introdução

Pós-carga é a carga sistólica no ventrículo depois de ter começado a ejetar sangue1. Durante o desenvolvimento cardíaco, uma pós-carga adequada é de importância crítica para a maturação de cardiomiócitos2. Na idade adulta, baixos níveis de pós-carga ventricular (por exemplo, em pacientes acamados com lesão medular de alto nível3 ou em casos muito especiais como o vôo espacial4) podem resultar em hipotrofia do coração. Por outro lado, a alta carga posterior pode levar à hipertrofia cardíaca5. Embora a hipertrofia cardíaca em atletas de resistência ou ....

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Protocolo

1. Preparação da plataforma de ajuste pós-carga

NOTA: As etapas envolvidas nesta parte do protocolo não são sensíveis ao tempo.

  1. Fabricação dos racks de silicone magneticamente responsivos
    NOTA:
    Esses racks servem como plataforma de cultura para EHTs. Cada EHT é suspenso entre dois postes de silicone, que transmitem pós-carga ao tecido. O grau de pós-carga está diretamente relacionado com a rigidez desses postos. Para permitir a sintonia magnética pós-carga, alguns dos postes precisam ser magneticamente responsivos.
    1. Adquira racks compatíveis com placas de 24 poços de postes de silicone (....

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Resultados

Quantificação de rigidez pós-ímã
Um poste de silicone magneticamente responsivo orientado horizontalmente foi montado em uma posição fixa, e um ímã de calibração alinhado axialmente foi colocado a várias distâncias definidas ("espaçamentos de ímã") a partir deste poste. Cargas de teste de peso conhecido foram suspensas da extremidade do poste de silicone, fazendo com que o poste se dobrasse. Esta deflexão foi quantificada opticamente. Observou-se uma relação linear entre a força gravitacional da carga.......

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Discussão

O protocolo aqui descrito descreve uma nova técnica para alterar magneticamente pós-carga em tecidos cardíacos projetados. Esta técnica se baseia no uso de um estágio piezoelétrico para traduzir uma placa de ímãs fortes para e longe de racks magneticamente responsivos de postes de silicone. Quanto mais próximos os dois conjuntos de ímãs, mais forte a pós-carga experimentada pelos EHTs cultivados sobre eles.

Existem várias etapas que são fundamentais para o sucesso da produção e uso deste siste.......

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Divulgações

Te e MNH são co-fundadores da EHT Technologies GmbH. Todos os outros autores não têm nada a revelar.

Agradecimentos

Os autores agradecem a Jutta Starbatty pelo apoio no trabalho de cultura de tecidos, Axel Kirchhof pela fotografia, Alice Casagrande Cesconetto pelo trabalho de edição, e um agradecimento especial a Bülent Aksehirlioglu pelo apoio técnico no desenvolvimento deste dispositivo. B.B. foi apoiado por um DZHK (German Centre for Cardiovascular Research) Scholar Grant, M.L.R. por um Whitaker International Postdoctoral Scholar Grant e M.N.H. por fundos do DZHK.

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Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo
NomeEmpresaNúmero de catálogoComentários
Ímãs de placa cilíndricaHKCM9962-55184h = 14 mm, d = 13 mm
Ímãs cilíndricos HKCM9962-63571h = 2 mm, d = 0,5 mm
Fio dentalOrmco266-1316d = 0,016 polegadas (0,406 mm)
GraphPadGraphPad Software, La Jolla, Califórnia, EUAversão 6.00 para Windows
Software de controle de movimento para motor piezoelétricoMicronix USAdownload gratuito na página inicial do fabricante
Controlador de movimento para motor piezoelétricoMicronix USAstrong>MMC-100-01000
Plataforma de análise de contratilidade ópticaEHT technologiesA0001
Motor linear piezoelétricoMicronix USAPPS-20-15206equipado com codificador óptico linear, incubadora-ambiente compatível
Styrene RodPlastructMR-15d = 0.015 polegadas (0.381 mm)
câmera USBReichelt ElektronikREFLECTA 66142
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Referências

  1. Zipes, D. P., Libby, P., Bonow, R. O., Mann, D. L., Tomaselli, G. F. Braunwald's Heart Disease: A Textbook of Cardiovascular Medicine. 11th edn. , Elsevier. (2018).
  2. McCain, M. L., Yuan, H., Pasqualini, F. S., Campbell, P. H., Parker, K. K.

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Reimpressões e permissões

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