Bir yüksek-den geçerek soğuk fiziksel plazma tedavi protokolü sıvılar ve hücre gösterilir. Farklı besleme gaz besteleri için plazma ateşleme, plazma ‘s emisyon spectra ve sıvılar ve hücresel hareketlilik daha sonraki analiz plazma tedaviden sonra ölçme kurma içerir.
Plazma tıpta, iyonize gazların sıcaklıkları omurgalı sistemlere yakın hücre ve doku için uygulanır. Soğuk plazmasının reaktif türler oluşturmak Redoks bilinen düzenleyen sağlık ve hastalığında biyolojik süreçlerin. Plazma tedavisinin kronik deri Ülseri iyileşmesinde faydalı etkileri önceden klinik ve klinik kanıtlar gösteriyor. Plazma kanser tedavisi gibi diğer gelişmekte olan konular artan ilgi alıyorsunuz. Plazma tıbbi araştırma Fizik, kimya, biyomedikal disiplinler arası uzmanlık gerektirir. Bir plazma araştırma plazma tedavi hücreleri belirli uygulamalar çeşitli karakterize etmek için hedeftir. Bu içerir, örneğin, hücre sayısı ve hücre yüzey marker ifade ve sitokin yayın canlılığı, hücresel oksidasyon, mitokondrial aktivite, sitotoksisite ve hücre ölümü, hücre döngüsü analizi, modu. Bu çalışmanın temel ekipman ve iş akışları böyle plazma Biyomedikal Araştırma için gerekli açıklar. Özellikle onun temel emisyon spectra izleme ve reaktif tür çıktı modüle için gaz ayarlarını yem bir atmosfer basıncı argon plazma jeti, düzgün çalışmasını açıklar. Bir yüksek-tamlık xyz-tablo ve bilgisayar yazılımı kullanarak, jet milisaniyesini duyarlık mikrometre duyarlıklı maksimal tekrarlanabilirlik için 96-şey levha boşluklar üzerinde süpürdü. Redoks aktif moleküllerin sıvı analizi için aşağı akım deneyleri gösterilir ve plazma tedavi hedef hücrelerdir. Özellikle, Melanom hücreleri farklı ardışık deneyleri ama aynı hücreleri kullanarak verimli bir sýrada analiz edilir: ölçüm metabolik aktivite, toplam hücresini alan ve yüzey marker ifade calreticulin, bir molekül için önemli kanser hücrelerinin immünojenik hücre ölümü. Bu deneyleri plazma etkileri hakkında zengin içerikli biyolojik bilgi tek bir plaka almak. Özet olarak, bu çalışmada temel adımları ve plazma Tıbbi araştırmalar için iletişim kuralları açıklar.
Reaktif türü önemli Redoks düzenleyiciler hastalığında anormal yara iyileşme1 ve kanser de dahil olmak üzere bulunmaktadır. 2 önemli, bu türlerin patoloji yanı sıra tedavi çözünürlüğü söz konusu. 3 , 4 soğuk fiziksel plazma reaktif pek çok tür ihraç etti iyonize bir gazdır. 5 vücut sıcaklığı6‘ faaliyet sözde soğuk plazmasının advent beri soğuk plazmasının hücre ve dokulara termal zarar vermeden uygulanabilir. Etkinlik ve önceden klinik ve klinik gözlemler plazma cihazların güvenli uygulama göstererek, üç Almanya’da Tıbbi cihaz olarak akreditasyon almış. 7 genotoksik güvenliği ile ilgili olarak özellikle, mutajenik olaylar istimal belgili tanımlık ilk aygıt, bir atmosfer basıncı argon plazma jeti yokluğu çeşitli çalışmalar göstermiştir. 8 , 9 , 10 diğer iki sözde Dielektrik bariyer deşarj (DBD), plazma jet daha farklı bir prensibi ile çalışan cihazlardır. Özellikle, jetler DBD plazmasının daha büyük ama yüzeysel doku alanları tedavisinde etkili ise yüzeyler ve boşluklar neşter gibi tedavisi için izin verir. Hücresel Redoks Sinyal11istismar, teknik amacı plazma tarafından oluşturulan reaktif türler Biyomedikal uygulamalar için kullanmaktır. 12 yara iyileşmesi destek klinik plazma tedavisinin özellikle umut verici bir uygulamadır. 13 , 14 , 15 Ayrıca, plazma antikanser etkileri hayvan modellerinde olduğu gösterildi. 16 , 17 , 18
Etkinliği ve güvenliği hayvan modelleri, ya da düz insana ilişkin plazma uygulamaların doğrulamadan önce vitro araştırma ihtiyaçlarını plazma cihazları ile gerçekleştirilebilmesi için standart. Bu deneyler plazma uygulamaları keşfetmek için ve mekanizmaları işte betimlemek için gereklidir. Ayrıca, temel araştırma kompozisyon reaktif türler ve sonraki biyolojik etkileri etkisini anlamak için gereklidir. Bu çalışma nasıl plazma daha iyi anlamak ve hücreleri üzerindeki etkilerini kontrol için Biyomedikal Araştırma içine entegre edilebilir gösterir. Ayarlama besleme gaz kompozisyon, reaktif tür çıkışını izleme, sıvılar, hücre ve dokulara ve sonuç kimyasal ve biyolojik sonuçlara plazma uygulamaları açıklar. Ayrıca, örnek olan plazma tıbbi araştırma 96-şey levha yapılan yerleştirilen bir vurgu ile plazma tedavi ve aşağı akım biyolojik deneyleri, standardizasyon talimat verilmiştir. Bu yaklaşım farklı avantajlar vardır: Ben) koşulu, reaktif maliyet ve uygulamalı zaman örnek; başına başına gerekli hücre sayısı indirilmesi II) ödenek olarak çoğaltmak veya tedaviler onaylatılacak sonuçlarının daha doğru kolaylıkla ayarlanabilir; ve III) sorunsuz akış aşağı 96-şey biçimi plaka okuyucu, görüntü ve Akış Sitometresi deneyler raporlaması kolaylaştırma.
Temel araştırma etkinliğini ve plazma ilaç preklinik ve klinik araştırmalarda destek mekanizmaları bir anlayış geliştirmek için esastır. Temel araştırma Ayrıca soruşturma tedaviler için yeni uygulamalar teşvik etmektedir. Plazmaları Reaktif oksijen ve azot türler19nesil aracılığıyla biyolojik etkileri arabuluculuk de oluşturulduktan iken, hala alanına üç ana sorun vardır. İlk olarak, hangi tür önemlidir? Bu kısmen plazmasının optik tanılama ve biyolojik çıktıları ile besleme gaz bileşimi oransal tarafından cevaplanabilir. 20 ikinci olarak, ne etkileri hücreleri gibi biyolojik hedefler görülebilir? Bu en azından kısmen, hücre kültürü deneyleri ve deneyleri bir sayısını kullanarak ele olduğunu. Ökaryotik hücrelerde etkileri pleiotropic dahil olmak üzere hücre döngüsü tutuklama21, Apoptozis22, nekroz23ve cilt hücre stimülasyon24,25,26yanı sıra bir destek vardır veya hücrenin azaltmak motilite veya metabolik aktivite27,28,29. Bu pleiotropic etkileri, ilgili üçüncü meydan okuma, hücresel yanıt için farklı efektler sık görülen farklı hücre tiplerinde açıklamak için plazma kaynaklı oksidanlar belirlemek anahtar molekülleri belirlemektir. Bu omics teknikleri30,31,32 ve/veya kadar yapılabilir veya downregülasyon siRNA (redoks) inhibitörleri, antioksidanlar ve antioksidan enzimler yanı sıra, modülasyon sinyali kullanarak hedef genlerin Plazma’nın reaktif tür çıktı. 33 , 34 , 35 dolayısıyla, çok sayıda yineleme ile daha büyük örnek kümelerini test etmek için aerodinamik tahlil iletişim kurallarına gerek.
Bu çalışmada bir verimli deneysel iş akışı, biyoloji, söz konusu sorunları ile ilgili olarak plazma Tıbbi araştırmalar için fizik örneğidir. Plazma kaynağı ve plazma üretimi mühendisliği yönleri ile ilgili ayrıntılar daha önce tarif edilmistir. 36 , 37 , 38 birçok avantajı vardır 96well levha, tüm bu deneyleri yapılmaktadır. Örneğin, hücre kültürü supernatants gibi örnekleri kolayca tahlil koleksiyonu plakaları araştırmaya, örneğin, protein konsantrasyonları ile enzim-bağlantılı-immunosorbent-tahlil için yapılabilir. Bilimsel ekipman 96-kuyulardan doğrudan okuma yeteneğine varsa, böyle bir yaklaşım örnek ve handsontime maliyeti en aza indirir ve sonuçları aynı örnekten farklı deneyleri çoğullama tarafından en üst düzeye çıkarır. Çok kanallı kullanımı Ayrıca Pipetler örnek işleme hızlandırır. Bu ek pipetting adımlar diğer tüpler ve aşağı akım deneyleri kapları gerektirir rağmen prensip olarak, burada açıklanan tahlil de büyük iyi çapları ile iyi plaka biçimleri kullanarak yürütülen olabilir. 384well levha gibi daha küçük tabak türleri ancak, geometri jetleri ile büyük besleme gaz Cerayanlar kullanarak Biyomedikal plazma araştırma için uygun mevcut değil. Özellikle, yalnızca tek ama değil bitişik wells bir tedavi sırasında etkilenir garanti edilemez.
Sıvı analiz tür ifade tarafından plazma araştırmak için esastır. Uzman analizleri içinde farklı deneyleri paralel bir kurulumunu aynı anda plasmatreated sıvılar farklı oksidanlar ile ilgili olarak karakterize olabilir. Bu çoklama plasmaderived türlerin farklı bir resim geliştirme sağlar. Açıklanan yaklaşım hidrojen peroksit konsantrasyonları39, hangi genellikle gerekli ancak plazma etkileri açıklamak her zaman yeterli olduğunu araştırmak için son derece duyarlıdır. 40 , 41 , 42 biyolojik ilgili etkileri de sıvı burada bulunmayan bir glutatyon tahlil ile değerlendirilebilir. 43 belirli nitrit tahlil 10fold daha yüksek tahlil hassasiyet (veri gösterilmez) nedeniyle konvansiyonel Griess deneyleri üzerinde önemle önerilir. Plasmatreated sıvı Hipokloröz asit DTNB tahlil kullanarak oluşumu için soruşturma olması. Henüz, önceki sonuçları plazma kaynağımız bu türü oluşumu işaret vermedi. 19 , 39 , 44 plazma tedavi bittikten sonra tür bozulma zaman içinde yer alır. Nitrit nitrat için tepki verir; Ayrıca, peroksit zaman içinde tüketilmektedir. Ancak, bu işlem birkaç saat sürebilir. 35 sitokrom c emme birkaç saat içinde de durumu iyi. Bu nedenle, işlemleri tedaviden sonra ilk 30 dk içinde oluşursa, burada açıklanan uzun ömürlü tür konsantrasyonları varyasyon ihmal edilebilir. Medya (örneğin, Dulbecco’nın modifiye kartal orta) belirli türde maddeler soruşturma kadar % 90 peroksit 1 h (veri gösterilmez) içinde için kayıt atmak ancak, bakım alınmalıdır peroksit plazma yükünün bir küçümseme önde gelen sıvılar.
Çok katmanlı bir tahlil hangi aralıkları hücre alana (Morfoloji) metabolik aktivite soruşturma hücre yüzey marker ifade için sunulmaktadır. Bu deneyleri kombinasyonu ilginç sonuçlar ortaya çıkarabilir. Örneğin, biz daha önce THP1 monosit metabolik aktivite ve hücre sayımları plazma maruz takip doğrusal bir biçimde azaltamaz olduğunu göstermiştir. Plazma tedavi süresi, artan ile 45 aksine, bu boyut olarak büyütülmüş ve böylece daha yüksek metabolik oranları bir percell olarak önde gelen bir daha yüksek mitokondrial kitle vardı hücreleri tespit edildi. Esasen, multiplate okuyucu, mikroskobu ve Akış Sitometresi hücresel yanıt plazma tedavi aşağıdaki hakkında bilgi multiplexes. Melanom hücreleri, sitotoksik efekt ve calreticulin tarafından aracılı onların immünojenisite üzerinde odaklanabilir. 46 prensip olarak, diğer pek çok soru metabolik aktivite görüntüleme ve Akış Sitometresi sonuçları ile bağlama Bu yaklaşımla saptanabilir. Örneğin, hücre farklılaşması (örneğin makrofaj polarizasyon), mitokondri zar potansiyeli, hücre döngüsü analizi, hücre hareketliliği, biyomekanik veya çözümleme için Mikronukleus oluşumu genotoxicity da içinde araştırılması hücreler plazma tedavi. Çok renkli Akış Sitometresi aynı anda farklı hücre popülasyonlarının içinde bile daha fazla uygulama için izin verir. Bu, örneğin, proteinler transkripsiyon faktörleri, mRNA miktar, hücre içi sitokinler ölçümü ve/veya tek hücre düzeyinde toplam azaltılmış thiols değerlendirilmesi gibi sinyal fosforilasyon durumu analizini içerir. Her örnek için kullanılabilir ek biyolojik ilgili bilgi daha fazla plazma Redoks etkileri resmini geliştirmede mevcut ve gelecekteki plazma uygulamaları daha iyi anlamak için yardımcı olur.
The authors have nothing to disclose.
Alman Federal Bakanlığı Eğitim ve araştırma fon (BMBF vermek numaraları 03Z22DN11 ve 03Z22DN12) minnetle kabul edilmektedir.
accutase | BioLegend | 423201 | |
amplex Ultra Red detection kit (includes horse-radish peroxidase and H2O2) | Thermo | A36006 | |
argon gas | Air Liquide | N50 | |
B16F10 murine melanoma cells | ATCC | CRL-6475 | |
catalase | Sigma | C30 | |
cell culture incubator | Binder | CB210 | |
cell culture plastic | NUNC | 156545 | |
cytochrome c, oxidized | Sigma | C2037 | |
data analysis | GraphPad software | prism 7.03 | |
fetal bovine serum | Sigma | batch-tested | |
fine scale | any with resolution of 0.01mg | ||
flow cytometer | Beckman-Coulter | CytoFlex S | |
flow cytometry data analysis | Beckman-Coulter | Kaluza 1.5a | |
Glutamine | Sigma | G7513 | |
imaging quantification software | PerkinElmer | Harmony 4.5 | |
laminar flow hood | Thermo | Maxisafe 2020 | |
mass flow controller | MKS | G-series | |
Measure-iT nitrite detection kit | Thermo | M36051 | |
microscope | PerkinElmer | Operetta CLS | |
optical emssion spectroscopy | Avantes | AvaSpec-DDDD-2-USB2 | |
penicilin/streptomycin | Thermo | 15140122 | |
pipettes | Eppendorf/Brand | single/multi chanel | |
plate reader | Tecan | M200pro | |
propidium iodide | BioLegend | 421301 | |
resazurin | VWR | B21187.06 | |
RPMI1640 cell culture media | PanbioTech | P04-16500 | |
xyz table | CNC step | HIGH-Z S-400/T |