An inverse finite element (FE) model parameter estimation algorithm can be used to characterize mechanical properties of biological tissues. Using this algorithm, we can consider the influence of material nonlinearity, contact mechanics, complex boundary conditions, and geometrical constraints in the modeling. In this study, biomechanical experiments on macro and micro samples are conducted and characterized with the developed algorithm. Macro scale experiments were performed to measure the force response of porcine livers against mechanical loadings using one-dimensional indentation device. The force response of the human liver cancer cells was also measured by the atomic force microscope (AFM). The mechanical behavior of porcine livers (macro) and human liver cancer cells (micro) were characterized with the algorithm via hyperelastic and linear viscoelastic models. The developed models are suitable for computing accurate reaction force on tools and deformation of biomechanical tissues.
Large quantities of porcine hepatocyte aggregates with various degrees of aggregation (DA) could be obtained by controlling the suspension periods (0,9,24, and 48 h), and by entrapping the hepatocyte aggregates in model materials of encapsulation such as Ca-alginate and type-I collagen gels. The effects of DA on liver-specific functions of hepatocytes were evaluated in order to obtain optimum DA for the cell source of bioartificial liver (BAL) systems. Irregular rugged aggregates (size $75 \pm 28$$\mu\textrm{m}$) farmed by 24 h of suspension culturing showed peak viability and hepatic functions such as ammonia removal and albumin secretion in the two types of entrapment systems, thus offering themselves as a stable cell source of a BAL system for hepatic functions and scale-up.
To consider the iliac fossa as the vascular anastomosis site of kidney transplantation for the short-term study of acute rejection in pigs. Twelve domestic pigs weighing 39~48 kg underwent heterotopic renal allgraft transplantation. The experimental animals were divided into 2 groups in terms of renal vascular anastomosis site; the external iliac artery and vein were used in iliac fossa model (n = 6), the abdominal aorta and the caudal vena cava inferior to the kidney were used in abdominal cavity model (n = 6). Renal function was evaluated by daily measurement of plasma creatinine and BUN concentrations. The experiments' health including postoperative complications was also assessed daily for 8 days after transplantation. After euthanazation gross and histopathologic analysis was performed. All six pigs in iliac fossa model developed neuropraxia and lameness of the ipsilateral pelvic limb. However, no necrosis was observed in any pigs. In the abdominal cavity model, durations of both the surgical operation and the vascular anastomosis were significantly longer than those in the iliac fossa model. Furthermore, ischemia injury of the transplanted kidney was increased in abdominal cavity model, which induced accelerated-acute immune response from day 4 after transplantation. Despite of pelvic limb complication, the iliac fossa model showed more advantages including not only less ischemia time related to easy vascular anastomosis, but also less immune response during the acute rejection period. The results indicate that the iliac fossa model may be appropriate to the study of acute rejection in porcine kidney transplantation.
Yang, Myeon-Sik;Zhou, Zixiong;Khatun, Amina;Nazki, Salik;Jeong, Chang Gi;Kim, Won Il;Lee, Sang Myeong;Kang, Seog-Jin;Lim, Chae Woong;Kim, Bumseok
한국동물위생학회지
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제41권4호
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pp.263-269
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2018
Developing drugs targeting respiratory pathogen is essential to control respiratory diseases. Many experiments have been performed under in vivo situation. However, in vivo experiments have economical and ethical issues. The objective of this study was to determine the possibility of developing an ex vivo lung culture system with possible application for respiratory infection studies. After isolating lungs from naïve pigs, agarose-inflated lung tissues were prepared and sliced manually. These sliced lung tissues were then subsequently placed on 24-well plates. Eight different combinations of media were used to determine the optimum ex vivo lung culture condition. In addition, lung tissues were infected with porcine reproductive and respiratory syndrome (PRRS) virus at a titer of $1{\times}10^4\;TCID_{50}/mL$. Virus growth was confirmed by titration in MARC-145 cells at 2, 4, 6 days post infection (dpi). We found that ex vivo lung culture in physiological environment was not media specific based on histopathology and cytotoxicity. However, under virus-infected condition, thickened alveolar walls in the lung tissues and stable virus titers at 2, 4, 6 dpi were shown in F12K medium suggesting that it was useful for tissue maintenance and virus infection using PRRS virus infected lung tissues. The present study shows the possibility of using porcine ex vivo lung model for respiratory infection studies.
Perri, Amanda M.;Poljak, Zvonimir;Dewey, Cate;Harding, John CS.;O'Sullivan, Terri L.
Journal of Veterinary Science
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제21권2호
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pp.25.1-25.16
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2020
Porcine epidemic diarrhea virus (PEDV) emerged into Canada in January 2014, primarily affecting sow herds. Subsequent epidemiological analyses suggested contaminated feed was the most likely transmission pathway. The primary objective of this study was to describe general biosecurity and management practices implemented in PEDV-positive sow herds and matched control herds at the time the virus emerged. The secondary objective was to determine if any of these general biosecurity and farm management practices were important in explaining PEDV infection status from January 22, 2014 to March 1, 2014. A case herd was defined as a swine herd with clinical signs and a positive test result for PEDV. A questionnaire was used to a gather 30-day history of herd management practices, animal movements on/off site, feed management practices, semen deliveries and biosecurity practices for case (n = 8) and control (n = 12) herds, primarily located in Ontario. Data was analyzed using descriptive statistics and random forests (RFs). Case herds were larger in size than control herds. Case herds had more animal movements and non-staff movements onto the site. Also, case herds had higher quantities of pigs delivered, feed deliveries and semen deliveries on-site. The biosecurity practices of case herds were considered more rigorous based on herd management, feed deliveries, transportation and truck driver practices than control herds. The RF model found that the most important variables for predicting herd status were related to herd size and feed management variables. Nonetheless, predictive accuracy of the final RF model was 72%.
Hyun-Chang Lim;Kyeong-Won Paeng;Ui-Won Jung;Goran I. Benic
Journal of Periodontal and Implant Science
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제53권6호
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pp.429-443
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2023
Purpose: The aim of this study was to determine 1) the bone-regenerative effect of porcine bone block materials with or without collagen matrix incorporation, 2) the effect of a collagen barrier, and 3) the effect of adding recombinant human bone morphogenetic protein-2 (rhBMP-2) to the experimental groups. Methods: Four treatment modalities were applied to rabbit calvaria: 1) deproteinized bovine bone mineral blocks (DBBM), 2) porcine bone blocks with collagen matrix incorporation (PBC), 3) porcine bone blocks alone without collagen matrix incorporation (PB), and 4) PBC blocks covered by a collagen membrane (PBC+M). The experiments were repeated with the addition of rhBMP-2. The animals were sacrificed after either 2 or 12 weeks of healing. Micro-computed tomography (micro-CT), histologic, and histomorphometric analyses were performed. Results: Micro-CT indicated adequate volume stability in all block materials. Histologically, the addition of rhBMP-2 increased the amount of newly formed bone (NB) in all the blocks. At 2 weeks, minimal differences were noted among the NB of groups with or without rhBMP-2. At 12 weeks, the PBC+M group with rhBMP-2 presented the greatest NB (P<0.05 vs. the DBBM group with rhBMP-2), and the PBC and PB groups had greater NB than the DBBM group (P>0.05 without rhBMP-2, P<0.05 with rhBMP-2). Conclusions: The addition of rhBMP-2 enhanced NB formation in vertical augmentation using bone blocks, and a collagen barrier may augment the effect of rhBMP-2.
본 연구의 목적은 랫드의 두개결손부 모델에서 돼지 해면질골을 지지체로 사용했을 때의 효과를 평가해보고자 하였다. 임계결손부의 형성은 30마리의 수컷 Sprague-Dawley 랫드에서 실시하였으며 동물들은 임계결손군(CD group, n=10), 베타 삼인산칼슘군(BT group, n=10) 및 돼지 해면질골군(PCB group, n=10)으로 나누었다. 각각의 결손부위는 피브린 글루와 혼합시킨 베타 삼인산칼슘 또는 돼지 해면질골로 채워졌으며 CD군은 결손부위에 이식재를 이식하지 않았다. 모든 랫드들은 골이식 수술 8주 후에 희생되었으며 희생 후 육안검사, 단순 방사선촬영, micro-CT 촬영 및 조직검사를 통해 골형성 정도를 평가하였다. 결과에서 골결손부의 치유는 CD군에서 가장 낮았으며 PCB군에서는 유의성 있는 새로운 골형성을 확인할 수 있었다. 또한 방사선촬영 결과, 조직학적 평가 및 micro CT 촬영 결과에서 골이식 시 돼지 해면질골이 베타 삼인산칼슘보다 새로운 골형성에 있어 더욱 효과적임을 관찰할 수 있었다.
Response surface methodology was adopted to model and optimize the effects of microbial transglutaminase (TG) and calcium alginate (CA) systems of various ratios on the gelation characteristics of porcine myofibrillar protein (MP) at various salt levels. The CA system consisting of sodium alginate (SA), calcium carbonate (CC) and glucono-$\delta$-lactone (GdL) showed no remarkable changes in the salt-soluble fraction, and only minor effects on electrostatic interactions were observed. Increasing CA concentration caused acid-induced hydrophobic interactions in MPs, resulting in increased MP gel strength. The TG system, containing TG and sodium caseinate (SC), induced cold-set MP gelation by formation of covalent bonding. The main advantage of the combined system was a higher cooking yield when the MP gel was heated. These results indicated that 0.7% TG combined with 0.8% CA system can form a viscoelastic MP gel, regardless of salt levels.
Se-A Lee;Hye Jeong Lee;Na-Yeon Gu;Yu-Ri Park;Eun-Ju Kim;Seok-Jin Kang;Bang-Hun Hyun;Dong-Kun Yang
Journal of Veterinary Science
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제24권4호
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pp.53.1-53.12
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2023
Background: Mammalian orthoreovirus type 3 (MRV3), which is responsible for gastroenteritis in many mammalian species including pigs, has been isolated from piglets with severe diarrhea. However, the use of pig-derived cells as an infection model for swine-MRV3 has rarely been studied. Objectives: This study aims to establish porcine intestinal organoids (PIOs) and examine their susceptibility as an in vitro model for intestinal MRV3 infection. Methods: PIOs were isolated and established from the jejunum of a miniature pig. Established PIOs were characterized using polymerase chain reaction (PCR) and immunofluorescence assays (IFAs) to confirm the expression of small intestine-specific genes and proteins, such as Lgr5, LYZI, Mucin-2, ChgA, and Villin. The monolayered PIOs and three-dimensional (3D) PIOs, obtained through their distribution to expose the apical surface, were infected with MRV3 for 2 h, washed with Dulbecco's phosphate-buffered saline, and observed. Viral infection was confirmed using PCR and IFA. We performed quantitative real-time reverse transcription-PCR to assess changes in viral copy numbers and gene expressions linked to intestinal epithelial genes and antiviral activity. Results: The established PIOs have molecular characteristics of intestinal organoids. Infected PIOs showed delayed proliferation with disruption of structures. In addition, infection with MRV3 altered the gene expression linked to intestinal epithelial cells and antiviral activity, and these effects were observed in both 2D and 3D models. Furthermore, viral copy numbers in the supernatant of both models increased in a time-dependent manner. Conclusions: We suggest that PIOs can be an in vitro model to study the infection mechanism of MRV3 in detail, facilitating pharmaceutical development.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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