scholarly journals Genetically encoded nanostructures enable acoustic manipulation of engineered cells

2019 ◽  
Author(s):  
Di Wu ◽  
Diego Baresch ◽  
Colin Cook ◽  
Dina Malounda ◽  
David Maresca ◽  
...  

ABSTRACTThe ability to mechanically manipulate and control the spatial arrangement of biological materials is a critical capability in biomedicine and synthetic biology. Ultrasound has the ability to manipulate objects with high spatial and temporal precision via acoustic radiation force, but has not been used to directly control biomolecules or genetically defined cells. Here, we show that gas vesicles (GVs), a unique class of genetically encoded gas-filled protein nanostructures, can be directly manipulated and patterned by ultrasound and enable acoustic control of genetically engineered GV-expressing cells. Due to their differential density and compressibility relative to water, GVs experience sufficient acoustic radiation force to allow these biomolecules to be moved with acoustic standing waves, as demonstrated within microfluidic devices. Engineered variants of GVs differing in their mechanical properties enable multiplexed actuation and act as sensors of acoustic pressure. Furthermore, when expressed inside genetically engineered bacterial cells, GVs enable these cells to be selectively manipulated with sound waves, allowing patterning, focal trapping and translation with acoustic fields. This work establishes the first genetically encoded nanomaterial compatible with acoustic manipulation, enabling molecular and cellular control in a broad range of contexts.

2017 ◽  
Vol 74 (3) ◽  
pp. 79-86
Author(s):  
Leona von Köckritz ◽  
Andrea De Gottardi

Zusammenfassung. Im klinischen Alltag werden häufig erhöhte Leberwerte beobachtet. In der Regel erfordern sie weitere Abklärungen bezüglich der möglichen Ätiologie und des Schweregrad einer akuten oder chronischen Lebererkrankung. Die Abklärung sollte dabei neben einer gezielten Anamnese und sorgfältigen klinischen Untersuchung, auch die Bestimmung von laborchemischen Markern für Cholestase und Leberfunktionsstörungen (wie Alkalische Phosphatase, gamma-Glutamyltransferase, Bilirubin, Albumin und Gerinnungsfaktoren) umfassen. Die Bestimmung weiterer Parameter wie Ferritin und Transferrinsättigung, Autoimmunantikörper, Virusserologien, alpha-1 Antitrypsin und Coerulolasmin können weitere Hinweise für die kausalen Zusammenhänge der Leberfunktionsstörung liefern. Bei Patienten mit Lebererkrankungen ist eine sonografische Beurteilung der Leber obligat. Ergänzend zur Sonografie werden heute weitere nicht-invasive Methoden wie Fibroscan, Acoustic Radiation Force Impulse Elastometrie und Magnet-Resonanz-Elastografie zur Beurteilung der Leberfibrose eingesetzt. In ausgewählten Fällen ist eine Leberbiopsie notwendig, um den Grad der Fibrose und die Ätiologie der Lebererkrankung zu eruieren. Mithilfe eines Fallbeispiels, diskutieren die Autoren im Folgenden die rationale Anwendung diagnostischer Tests und deren korrekte Interpretation und schlagen eine Orientierungshilfe zur rationalen Abklärung von Patienten mit Lebererkrankungen vor.


Praxis ◽  
2012 ◽  
Vol 101 (18) ◽  
pp. 1161-1166
Author(s):  
Hagara ◽  
Schwarzenbach ◽  
Cerny

Dank technologischer Verbesserungen und einer immer besser werdenden klinischen Evidenzlage wird der diagnostische Ultraschall im Vergleich zu den Röntgen- und Magnetresonanzverfahren vermehrt eingesetzt. Dies nicht nur aus Kostengründen, sondern auch um der Zunahme der Strahlenbelastung der Bevölkerung durch diagnostische ionisierende Strahlen entgegenzuwirken. In der folgenden Übersichtsarbeit versuchen die Autoren die neuesten Entwicklungen im Bereich des Leberultraschalls vorzustellen. Bemerkenswert sind Verfahren, die eine dynamische Untersuchung der Leberdurchblutung mittels Kontrastmittelultraschall (Schwefelhexafluorid SonoVue®) und damit Verbesserungen bei der Charakterisierung von fokalen Leberläsionen wie Metastasen extrahepatischer Tumoren, Regeneratsknoten bei Leberzirrhose, fokaler nodulärer Hyperplasie, hepatozellu-lärem Karzinom, Leberhämangiom, Leberadenom sowie fokaler Mehr- oder Minderverfettung ermöglichen. Ebenfalls wichtig sind Techniken, die eine Bestimmung der Gewebekonsistenz mittels transienter Elastographie (Fibroscan), ARFI (Acoustic Radiation Force Impulse) oder Echtzeit-Gewebe-Elastographie erlauben. Die Quantifizierung des Steatosegrads ist für Diagnose und Verlaufsbeurteilung von Leberpathologien unabdingbar.


2009 ◽  
Vol 22 (01) ◽  
Author(s):  
M Friedrich-Rust ◽  
K Wunder ◽  
F Sotoudeh ◽  
S Kriener ◽  
S Martens ◽  
...  

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