Oh, Soojung;Kim, Jangho;Ryu, Hyun Ryul;Lim, Ki-Taek;Chung, Jong Hoon;Jeon, Noo Li
Journal of Biosystems Engineering
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v.39
no.3
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pp.244-252
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2014
Purpose: The development of an efficient in vitro cell culture device to process various cells would represent a major milestone in biological science and engineering. However, the current conventional macro-scale in vitro cell culture platforms are limited in their capacity for detailed analysis and determination of cellular behavior in complex environments. This paper describes a microfluidic-based culture device that allows accurate control of parameters of physical cues such as pressure. Methods: A microfluidic device, as a model microbioreactor, was designed and fabricated to culture Saccharomyces cerevisiae and Chlamydomonas reinhardtii under various conditions of physical pressure stimulus. This device was compatible with live-cell imaging and allowed quantitative analysis of physical cue-induced behavior in yeast and microalgae. Results: A simple microfluidic-based in vitro cell culture device containing a cell culture channel and an air channel was developed to investigate physical pressure stress-induced behavior in yeasts and microalgae. The shapes of Saccharomyces cerevisiae and Chlamydomonas reinhardtii could be controlled under compressive stress. The lipid production by Chlamydomonas reinhardtii was significantly enhanced by compressive stress in the microfluidic device when compared to cells cultured without compressive stress. Conclusions: This microfluidic-based in vitro cell culture device can be used as a tool for quantitative analysis of cellular behavior under complex physical and chemical conditions.
Kim, Gye Yeop;Jeong, Hyun Woo;Jeong, Dong Jo;Song, Hyung Bong;Lee, Hong Gyun
Journal of Physiology & Pathology in Korean Medicine
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v.27
no.2
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pp.239-245
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2013
In in vitro study, the anti-platelet aggregation effect of Shiitake mushroom extract was examined by measuring the collagen induced platelet aggregation and the DPPH radical scavenging. In in vitro study, anti-thrombotic effect of Shiitake mushroom extract was examined using the carotid artery thrombosis rat model. Carotid artery thrombosis rat model was made by 35% $FeCl_3$ treatment. After that, we investigate thrombus weight and blood flow. In platelet aggregation test, the extract significantly inhibited platelet aggregation in a concentration dependent manner(p<.001). Also, extract increased DPPH radical scavenging activity in a concentration dependent manner. Extract significantly inhibited thrombus weight to compare with control group. And blood passage time were shorter in the Shiitake mushroom extract supplemented groups than in control group. These results provide experimental evidence that Shiitake mushroom can be used to prevent platelet aggregation and thrombosis, then could apply the clinical diseases such as cardiovascular disease, and so on.
[Purpose] This study evaluated the anti-atopic dermatitis (AD) properties of Cordyceps militaris (CM) aqueous extract in keratinocytes in vitro and in vivo. We investigated the nutraceutical composition of the CM extract, including its protein, carbohydrate, and selected phytochemical content. [Methods] The expression of pathogenic cytokines in keratinocytes was assayed using an in vitro model. The CM extract downregulated extracellular signalregulated kinase 1/2 (ERK1/2) and p38 kinase expression in TNFα/IFNγ-stimulated HaCaT cells. We also established an in vivo AD model by repeatedly exposing the ears of mice to local Dermatophagoides farinae extract (DFE; house dust mite extract) and 2,4-dinitrochlorobenzene (DNCB). The epidermal and dermal ear thickness, mast cell infiltration, and serum immunoglobulin levels were measured following a 4-week oral administration of the CM extract. [Results] Histopathological examination showed reduced epidermal/dermal thickness and mast cell infiltration in mouse ears. The CM extract also suppressed serum immunoglobulin levels and gene expression of T helper (Th)1/Th2 cytokines in mouse ear tissue. [Conclusion] These results suggest that the CM extract may be useful for the treatment of AD-like skin lesions.
This paper describes the results of investigations comparing the relative in vitro responses of different signal processing algorithms for laser Doppler flowmetry(LDF) using self-mixing effect of laser diode(LD). A versatile laser Doppler system is described which enabled complex signal processing to be implemented relatively simply using digital analysis. The flexibility of the system allowed a variety of processing algorithms to be studied by simply characterising the algorithm of interest under software control using a personal computer. Two in-vitro physical models are also presented which was used to maintain reproducible fluid flows Flows of particles were studied in two physical models using a 780nm laser diode source. The results show that frequency weighted algorithms(first and second moments, rate to zero moment) are responsive to particle velocity more than concentration, whereas non-weighted algorithm (zero moment responds to concentration and velocity.
The aim of this research was to investigate the potential application of casein phospho-peptide (CPP)/chitosan oligosaccharide (CSO) nanocomplexes to dairy foods. The physical stability of CPP/CSO nanocomplexes during storage in model dairy foods including milk and yogurt was assessed by measuring the size and polydispersity index of the nanocomplexes. Encapsulation efficiency and in vitro vitamin D release from CPP/CSO nanocomplexes during gastrointestinal digestion were determined using HPLC. CPP/CSO nanocomplexes with increased CPP concentrations and decreased pH displayed significantly increased average particle size. During storage in model dairy foods, CPP/CSO nanocomplexes prepared with lower CPP concentrations and raised pH exhibited excellent physical stability. Vitamin D encapsulation efficiency increased significantly (p<0.05) as CPP concentration and/or pH decreased. Less than 3% vitamin D were released under gastric digestion conditions in vitro, while 91% of encapsulated vitamin D was released by 2 h of incubation under intestinal conditions, indicating that CPP/CSO nanocomplexes could effectively protect vitamin D from gastric conditions for delivery to the intestines. In conclusion, CPP/CSO nanocomplexes can be applied to dairy foods as an effective vitamin D delivery system.
In recent years, quantitative ultrasound (QUS) technologies have played a growing role in the diagnosis of osteoporosis. Most of the commercial bone somometers measure speed of sound (SOS) and/or broadband ultrasonic attenuation (EUA) at peripheral skeletal sites. However, the QUS parameters are purely empirical measures that have not yet been firmly linked to physical parameters such as bone strength or porosity. In the present study, the theoretical models for wave propagation in cancellous bone, such as the Biot model, the stratified model, and the modified Biot-Attenborough (MBA) model, were applied to predict the dependence of phase velocity on porosity in cancellous bone. The optimum values for the input parameters of the three models in cancellous bone were determined by comparing the predictions with the previously published measurements in human cancellous bone in vitro. This modeling effort is relevant to the use of QUS in the diagnosis of osteoporosis because SOS is negatively correlated to the fracture risk of bone, and also advances our understanding of the relationship between phase velocity and porosity in cancellous bone.
It is reported that a fermented soybean food, Doenjang, has srong antimutagenic and cytotoxic effect on cancer cells. This study investigated the effect of Chungkookjang, another traditional popular Korean soybean fermented food, on growth of cancer cells: HL-60, SNU-638 and MCF-7, and also its in vivo antitumorigenic effect in DMBA-induced mammary tumor rat model. For the in vitro study, Chungkookjang and steamed soybeans were extracted with ethanol and sequentially fractioned with 5 kinds of solvents differing in grades of polarity such as hexane, dichloromethane, ethylacetate, butanol and water. Almost all Chungkookjang extracts significantly inhibited the growth of HL-60 (human leukemic cancer cell), SNU-638 (human gastric cancer cell) and MCF-7 (human breast cancer cell) when compared to steamed soybean extracts. Butanol fraction of Chungkookjang extract especially showed a remarkable inhibitory effect in all the three kinds of cancer cells. To induce a mammary gland tumor, DMBA (50 mg/BW) was administered to 50 day-old female rats and followed by Chungkookjang or steamed soybean supplemented diets. Freezedried Chungkookjang powder (20% of diet in wet weight) was added to AIN-93G based diet for the Chungkookjang group of rats. Likewise, steamed soybean powder containing equal protein content to that of Chungkookjang powder was supplemented to soybean group of rats. At 13 weeks later, the mammary tumor incidence, average tumor number and tumor weight a rat were lower in Chungkookjang group compared to the control or soybean group. In conclusion, Chungkookjang showed a strong inhibitory effect on cancer cell growth in vitro, as well as a more preventive effect against chemically induced mammary tumorigenesis in vivo, while steamed soybeans did not. Therefore, these results suggest that Chungkookjang acquire its anticancer activity through the fermentation process.
Apoptosis is one of main types of neural cell death and is reversible and is a major target of therapeutic interventions. However, detailed apoptotic cascades still need to be recognized. In present study, we determined the promotion of HIF-$1{\alpha}$ and survivin in brain samples of a mouse model of hypoxic-ischemia and in neuroblastoma SH-SY5Y cells post hypoxia treatment. Then gain-of-function and loss-of-function strategies were adopted to manipulate the HIF-$1{\alpha}$ in SH-SY5Y cells, and hypoxia-induced survivin upregulation and cell apoptosis were determined. Results demonstrated that the HIF-$1{\alpha}$ and survivin were significantly promoted in a mouse model of hypoxic-ischemia or in SH-SY5Y cells post hypoxia in vitro. Manually upregulated HIF-$1{\alpha}$ could promote the hypoxia-induced survivin upregulation and improve the hypoxia-induced SH-SY5Y cell apoptosis. On the other hand, the HIF-$1{\alpha}$ knockdown by RNAi reduced the hypoxia-induced survivin upregulation and cell apoptosis. Therefore, the present study confirmed the protective role of HIF-$1{\alpha}$ and survivin in the hypoxia-induced SH-SY5Y cell apoptosis, and the survivin upregulation by hypoxia is HIF-$1{\alpha}$-dependent. Promotion of HIF-$1{\alpha}$ and survivin might be a valuable stragegy for therapeutic intervention for hypoxic-ischemic encephalopathy.
Chatterjee, Nivedita;Yang, Ji Su;Park, Kwangsik;Oh, Seung Min;Park, Jeonggue;Choi, Jinhee
Environmental Analysis Health and Toxicology
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v.30
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pp.7.1-7.7
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2015
Objectives The widely promising applications of graphene nanomaterials raise considerable concerns regarding their environmental and human health risk assessment. The aim of the current study was to evaluate the toxicity profiling of graphene family nanano-materials (GFNs) in alternative in vitro and in vivo toxicity testing models. Methods The GFNs used in this study are graphene nanoplatelets ([GNPs]-pristine, carboxylate [COOH] and amide [$NH_2$]) and graphene oxides (single layer [SLGO] and few layers [FLGO]). The human bronchial epithelial cells (Beas2B cells) as in vitro system and the nematode Caenorhabditis elegans as in vivo system were used to profile the toxicity response of GFNs. Cytotoxicity assays, colony formation assay for cellular toxicity and reproduction potentiality in C. elegans were used as end points to evaluate the GFNs' toxicity. Results In general, GNPs exhibited higher toxicity than GOs in Beas2B cells, and among the GNPs the order of toxicity was pristine > $NH_2$ > COOH. Although the order of toxicity of the GNPs was maintained in C. elegans reproductive toxicity, but GOs were found to be more toxic in the worms than GNPs. In both systems, SLGO exhibited profoundly greater dose dependency than FLGO. The possible reason of their differential toxicity lay in their distinctive physicochemical characteristics and agglomeration behavior in the exposure media. Conclusions The present study revealed that the toxicity of GFNs is dependent on the graphene nanomaterial's physical forms, surface functionalizations, number of layers, dose, time of exposure and obviously, on the alternative model systems used for toxicity assessment.
Applications of liposomes as a drug carrier for the oral delivery of poorly-absorbable macromolecular drugs have been limited, because of their instability in gastrointestinal environments including pH, bile salts, and digestive enzymes. Two polysaccharides, dextran(DX) and pullulan(PL), were introduced to the preformed liposomes in order to enhance the stability. Palmitoyl derivatives of polysaccharides, palmitoyldextran(PalDX) and palmitoylpullulan(PalPL), were synthesizd and introduced to the liposomes during preparation for the same purpose of stability. The effects of these polysaccharides coating were evaluated basically by physical properties of particle size distribution and optical microscopy, then compared with uncoated liposomes by the observations of both in vitro stability and in vovo absorption characteristics. The geometric mean diameters of polysaccharide-coated liposomes were greater than that of uncoated liposome, showing the outermost polysaccharide-coated layer under the optical microscopy. In vitro stabilities of uncoated or polysaccharides-coated liposomes were measured by turbidity changes in various pH buffer solutions containing sodium choleate as bile salts. While uncoated liposome was very sensitive to bile salts, polysaccharides-coated liposomes were stable in relatively higher concentrations of sodium choleate, giving the results of better stability of PalDX- and PalPL-coated liposomes than that of DX- and PL-coated liposomes. After liposomal encapsulation of acyclovir(ACV), an antiviral agent as a model drug, it has been administered orally to rats as dose of ACV 40 mg/kg. Plasma concentrations of ACV were assayed by HPLC and analyzed by model-independent pharmacokinetics. Pharmacokinetic parameters of Cmax, tmax, and [AUC] have been compared.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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