Switchable hydrogel-layered composite membranes can be used for the analysis of particle size distributions. This functionality is provided by pores with controllable diameter. In order to obtain a device that can be used to measure the cell size distribution in native biological samples, lots of switchable pores are required. In the current work, we model and simulate the mechanical behavior of active composite membranes with switchable pores. This is done in order to find the maximum number of pores that can be integrated into a membrane without cross-influencing effects on the actuation of the pores. Therefore, we investigate (1) the interaction of active pores inside the multifunctional composite and (2) the membrane bending under microfluidic pressure load. We show that through miniaturization, sufficient pores can be added to a permeation control membrane for processing native blood samples. The envisioned device allows a parallelized measurement of cell sizes in a simple lab-on-a-chip setup.

No description available.

幹細胞在組織器官再造中的價值已成共識，由幹細胞體外培養誘導的細胞、組織和器官，用於移植時可避免免疫排斥。未來，幹細胞將在組織工程領域搶盡頭采，逐步取代傳統的異體移植。因為成體幹細胞在人體內的數目通常不多，骨髓中每1 萬個到1 萬5 千個細胞才有一個造血幹細胞(hematopoietic stem cell)，必須要經過特殊的血球分離系統才能取得足夠量，目前醫界與學界所採用的血球分離儀器主要分為螢光細胞免疫分析儀(FACS)，另外，有鑑於使用者對於可攜式的需求加上半導體技術的成熟，目前還有一項全新的微導流技術被開發，因此對於幹細胞的研究，無論是胚胎幹細胞或是造血幹細胞，一個良好適用的血液分流系統都是必須而且重要的，我們也可以看見，隨著幹細胞的運用日趨廣泛，血液分流系統技術未來成長潛力更加可以預期。 本研究係採用SRI情境分析方式，透過包含學界及實務界的專家群會議，輔以腦力激盪的方法討論出關鍵決定因素與驅動力量，並以二個不確定軸面形成情境主軸，發展擴充成為情境內涵，再就各選定之情境(微導流領先，技術導向，美麗舊時光)內容進行SWOT及策略發展分析，並發展出細胞分流技術之市場及技術共同發展策略： 1. 積極推動幹細胞研究，增加市場需求。 2. 與國際同步建立儀器的確效與驗證模式，減少法規對於儀器的限制。 3. 積極推動產業的國際化，增加產業範疇 4. 積極發展奈米技術，同步提昇微小化技術與染色技術。 5. 流體與驅動技術的持續開發。 6. 光電偵測系統的研發方向。 7. 國家介入釋放舊的半導體製程技術。 關鍵字：SRI情境分析法，細胞分流技術，微導流技術，螢光細胞分析儀，情境預測，SWOT分析。 / Stem cell's value in the tissue engineering is given a new lease of life to has already become the common understanding, train the cell , tissue and organ from stem cell, can prevent the immunity from repelling when being used for transplanting. In the near future, the stem cell will rob the end to adopt in the field of tissue engineering, will replace traditional allograft to transplant progressively. Because body stem cell usually few figure having in human body, every ten thousand have a hematopoietic stem cell in the bone marrow, must pass the special cell sorting system to make enough quantity. No matter in clinical use or academic research use, fluorescence active cell sorting system is only way to separate stem cells from blood or bone marrow. For adding the maturity of the technology of the semiconductor to with the demand of the type, a brand-new cell sorting technology with micro fluidic system is developed at present, so the research to the stem cell, no matter embryo stem cell or hematopoietic stem cell, one good suitable cell sorting system must and important, we can see with application of stem cell being becoming extensive, cell sorting systematic technology grow up potentiality may it is expected future too. This research adopts SRI scenario analysis, through include academic researchers and expert groups of meeting, commercial end users, it produce the key decisive factor and drive strength to discuss so as to method that mental work agitate to complement, and with form the situation main shaft the 2 uncertain axle, development expands and becomes situation intension, selected situation content analyzed SWOT and tactics development each, erupt simultaneously and exhibit the market that the cell sorting technology and common development tactics of technology. In this research, our conclusions are as follows: 1. Actively prompt nano- technology research. 2. Actively promote stem-cell research. 3. Actively promote the research of cell's mark. 4. Develop monoclonal antibody commercialized channel and research. 5. Develop Micro fluidics and micro pumping system technology. 6. Develop the photo electricity detecting system. Key word: S R I scenario analysis methods, cell sorting system, micro fluidics system, fluorescence active cell sorting system, technology forecasting, scenario forecasting.

Many normal and cancerous cell lines exhibit a stable composition of cells in distinct states which can, e.g., be defined on the basis of cell surface markers. There is evidence that such an equilibrium is associated with stochastic transitions between distinct states. Quantifying these transitions has the potential to better understand cell lineage compositions. We introduce CellTrans, an R package to quantify stochastic cell state transitions from cell state proportion data from fluorescence-activated cell sorting and flow cytometry experiments. The R package is based on a mathematical model in which cell state alterations occur due to stochastic transitions between distinct cell states whose rates only depend on the current state of a cell. CellTrans is an automated tool for estimating the underlying transition probabilities from appropriately prepared data. We point out potential analytical challenges in the quantification of these cell transitions and explain how CellTrans handles them. The applicability of CellTrans is demonstrated on publicly available data on the evolution of cell state compositions in cancer cell lines. We show that CellTrans can be used to (1) infer the transition probabilities between different cell states, (2) predict cell line compositions at a certain time, (3) predict equilibrium cell state compositions, and (4) estimate the time needed to reach this equilibrium. We provide an implementation of CellTrans in R, freely available via GitHub (https://github.com/tbuder/CellTrans).

The process of cell-sorting is essential for development and maintenance of tissues. With the Differential Adhesion Hypothesis, Steinberg proposed that cellsorting is determined by quantitative differences in cell-type-specific intercellular adhesion strengths. An implementation of the Differential Adhesion Hypothesis is the Differential Migration Model by Voss-Böhme and Deutsch. There, an effective adhesion parameter was derived analytically for systems with two cell types, which predicts the asymptotic sorting pattern. However, the existence and form of such a parameter for more than two cell types is unclear. Here, we generalize analytically the concept of an effective adhesion parameter to three and more cell types and demonstrate its existence numerically for three cell types based on in silico time-series data that is produced by a cellular-automaton implementation of the Differential Migration Model. Additionally, we classify the segregation behavior using statistical learning methods and show that the estimated effective adhesion parameter for three cell types matches our analytical prediction. Finally, we demonstrate that the effective adhesion parameter can resolve a recent dispute about the impact of interfacial adhesion, cortical tension and heterotypic repulsion on cell segregation. / Der Prozess der Zellsortierung ist für die Entwicklung und Erhaltung von Geweben unerlässlich. Mit der Differentiellen Adhäsionshypothese schlug Steinberg vor, dass die Zellsortierung durch quantitative Unterschiede in den zelltypspezifischen interzellulären Adhäsionsstärken bestimmt wird. Eine Umsetzung der Differentiellen Adhäsionshypothese ist das Differentielle Migrationsmodell von Voss-Böhme und Deutsch. In diesem wurde für Systeme mit zwei Zelltypen ein effektiver Adhäsionsparameter analytisch hergeleitet, der das asymptotische Sortiermuster vorhersagt. Die Existenz und Form eines solchen Parameters für mehr als zwei Zelltypen ist jedoch unklar. Hier verallgemeinern wir analytisch das Konzept eines effektiven Adhäsionsparameters für drei und mehr Zelltypen und zeigen numerisch seine Existenz für drei Zelltypen auf der Basis von in silico Zeitreihendaten, die von einem zellulären Automaten des Differentiellen Migrationsmodells erzeugt werden. Darüber hinaus klassifizieren wir das Segregationsverhalten mithilfe statistischer Lernverfahren und zeigen, dass der geschätzte effektive Adhäsionsparameter für drei Zelltypen mit unserer analytischen Vorhersage übereinstimmt. Schließlich zeigen wir, dass der effektive Adhäsionsparameter eine kürzlich aufgekommene Diskussion über den Einfluss von Grenzflächenadhäsion, Kortikalspannung und heterotypischer Abstoßung auf die Zellsegregation lösen kann.

Tesis por compendio / [ES] Antecedentes: Los patrones de colonización microbiana alterados durante la infancia pueden ser en parte responsables del aumento de enfermedades alérgicas en los países desarrollados. La microbiota intestinal difiere en composición y diversidad durante los primeros meses de vida en niños que luego desarrollan o no una enfermedad alérgica. Sin embargo, poco se sabe sobre la importancia de las respuestas inmunitarias tempranas de la mucosa a la microbiota intestinal en el desarrollo de alergias infantiles. Además, los estudios con respecto al efecto protector de la microbiota de la leche materna en el riesgo de desarrollar alergias no han sido concluyentes. Aunque la cavidad bucal es el primer lugar de encuentro entre la mayoría de los antígenos exógenos y el sistema inmunológico, no existen datos sobre la influencia de las bacterias orales en el desarrollo de alergias durante la infancia. Objetivos: El objetivo general de esta tesis fue evaluar la composición y diversidad microbiana en muestras orales, intestinales y de leche materna, junto con su interacción con IgA, para estudiar el papel de la colonización microbiana durante edades tempranas de la vida en condiciones de salud y de enfermedad alérgica. Sujetos: Los bebés y las madres incluidas en este estudio forman parte del ensayo aleatorio doble ciego más grande de Suecia, entre 2001 y 2003, donde se evaluaron los posibles efectos preventivos sobre la alergia de Lactobacillus reuteri ATCC 55730 hasta los 2 y 7 años. En esta tesis, utilizamos muestras de heces recogidas a los 1 y 12 meses, y muestras orales de bebés, obtenidas longitudinalmente a los 3, 6, 12, 24 meses y 7 años. Además, analizamos muestras de leche materna, recogidas a un mes después del parto de las madres correspondientes. Métodos: Se utilizaron tecnologías de secuenciación de segunda generación dirigidas al gen 16S rARN, en combinación con citometría de células marcadas por fluorescencia, para abordar las respuestas de IgA de la mucosa hacia las bacterias intestinales y de la leche materna. Además, se utilizó la secuenciación del gen 16S para describir la colonización oral de la microbiota, en muestras de saliva, de niños que desarrollaron alergias o de aquellos que se mantuvieron sanos. Los niveles de carga bacteriana en diferentes hábitats microbianos se obtuvieron mediante la metodología de qPCR y los niveles totales de IgA de las muestras de heces se determinaron mediante inmuno-ensayo ELISA. Resultados y conclusión: La colonización de la cavidad bucal durante la infancia temprana es progresiva, aumenta en complejidad con el tiempo, y varios factores externos parecen influir en gran medida en la maduración de la microbiota oral, ya sea con un impacto a corto o largo plazo. Los cambios tempranos en la composición microbiana oral parecen influir en la maduración inmune y el desarrollo de alergias en la infancia, y la presencia de especies bacterianas específicas puede ser importante para este proceso. Además, las respuestas de IgA alteradas hacia la microbiota intestinal durante la infancia precedieron a las manifestaciones de asma y alergia durante los primeros 7 años de vida, y el consumo de leche materna con una riqueza microbiana reducida en el primer mes de vida puede aumentar el riesgo de desarrollar alergia durante la infancia. Los hallazgos observados en la presente tesis deben confirmarse en cohortes más grandes y la importancia de los factores ambientales postnatales para el desarrollo temprano de la microbiota debe abordarse más a fondo. Las investigaciones futuras deben ir más allá de la caracterización de la composición de la comunidad bacteriana e investigar los mecanismos funcionales entre los microorganismos colonizadores tempranos, la maduración inmunitaria y la alergia, así como el desarrollo del asma durante la infancia. / [CA] Antecedents: S'ha proposat que els patrons de colonització microbiana alterats durant la infància podrien ser en part els responsables de l'augment de malalties al·lèrgiques als països desenvolupats. La microbiota intestinal difereix en composició i diversitat durant els primers mesos de vida en els nens que després van desenvolupar una malaltia al·lèrgica. No obstant això, poc es sap sobre la importància de les respostes immunes de la mucosa a la microbiota intestinal en el desenvolupament d'al·lèrgies infantils. A més, les investigacions amb relació a l'efecte protector de la microbiota de la llet materna en el risc de desenvolupar al·lèrgies no han sigut concloents. Encara que la cavitat bucal és el primer lloc de trobada entre la majoria dels gèneres externs i el sistema immunològic, encara no s'ha descobert la influència dels bacteris en el desenvolupament d'una al·lèrgia durant la infància. Objectius: L'objectiu general d'aquesta tesi va ser avaluar la composició microbiana i la diversitat de mostres orals, fecals i llet materns, juntament amb la seva interacció amb IgA, per estudiar el paper del desenvolupament microbià durant el període de la infància primerenca a la salut i la malaltia al·lèrgica. Subjectes: Les mares i xiquets inclosos en aquest estudi formen part d'un estudi aleatori doble-cec a Suècia, entre el 2001 i el 2003, on es van avaluar els possibles efectes preventius de la suplementació amb Lactobacillus ATCC 55730 fins als 2 i 7 anys. En aquesta tesi, s'utilitzaren mostres de bebès arreplegades longitudinalment, obtinguts a 1 i 12 mesos, 3, 6, 12, 24 mesos i 7 anys, respectivament. A més, s'analitzaren les mostres de llet materna, arreplegades a un mes postpart de les corresponents mares. Mètodes: S'han utilitzat tecnologies de seqüenciació de nova generació dirigides al ARNr 16S, en combinació amb la classificació de les cèl·lules activades, per abordar les respostes de la mucosa cap als bacteris intestinals i de la llet materna. A més, s'utilitzà la seqüenciació d'Illumina MiSeq del gen 16S per descriure la colonització microbiana oral, i es van obtenir mostres longitudinals de saliva de menuts que varen desenvolupar al·lèrgies i d'alguns que es van mantenir saludables. Els nivells de càrrega bacteriana en diferents nínxols microbians s'han obtingut mitjançant la metodologia de qPCR i els nivells totals d'IgA de les mostres fecals es determinaren mitjançant l'immunoassaig ELISA. Resultats i conclusions: La colonització de la cavitat bucal durant la primera infància és transitòria, augmenta la seva complexitat amb el temps, i diversos factors externs influeixen en gran mesura el procés de maduració de la microbiota oral, amb un impacte a curt i llarg termini. Els canvis primerencs en la composició microbiana oral pareixen influir en la maduració del sistema immunològic i el desenvolupament d'al·lèrgies a la infància, així com la presència d'espècies bacterianes específiques pot ser important per a aquest progrés. A més, les respostes d'IgA alterades cap a la microbiota intestinal durant la infància precedeixen a les manifestacions relatives a la malaltia asmàtica i al·lèrgiques durant els primers 7 anys de vida. Per altra banda, el consum de llet materna amb una microbiota de riquesa reduïda al primer mes de vida podria augmentar el risc de desenvolupar al·lèrgia durant la infància. Els resultats observats en aquest estudi haurien de confirmar-se en cohorts humanes més grans i la importància dels factors ambientals post natals que influeixen en el desenvolupament de la microbiota primerenca han de ser més estudiats. Les investigacions futures deuen anar més enllà de la caracterització de la composició de la comunitat bacteriana i investigar els mecanismes funcionals entre els microorganismes colonitzadors primerencs, la maduració del sistema immunològic i el desenvolupament de l'al·lèrgia i l'asma durant la in / [EN] Background: It has been proposed that altered microbial colonization patterns during infancy may be partly responsible for the increase of allergic diseases in developed countries. The gut microbiota differs in composition and diversity during the first months of life in children who later do or do not develop allergic disease. However, little is known about the significance of early mucosal immune responses to the gut microbiota in childhood allergy development, and the findings regarding the protective effect of breastmilk microbiota in the risk of allergy development have been inconclusive. Furthermore, even though the oral cavity is the first site of encounter between a majority of foreign antigens and the immune system, the influence of oral bacteria on allergy development during childhood has not yet been reported. Objectives: The general aim of this thesis was to assess the microbial composition and diversity of oral, fecal and breastmilk samples, together with its interaction with IgA, in order to study the role of microbial development during early childhood in health and allergic disease. Subjects: The infants and mothers included in this study were part of a larger randomized double-blind trial in Sweden, between 2001 and 2003, where potential allergy preventive effects of Lactobacillus reuteri ATCC 55730 were evaluated until 2 and 7 years of age. In this thesis, we used longitudinally collected stool and oral samples from infants, obtained at 1 and 12 months and 3, 6, 12, 24 months and 7 years of age, respectively. Furthermore, we analyzed breastmilk samples, collected at one month post partum, from the corresponding mothers. Methods: Next-generation sequencing technologies targeting the 16S rRNA gene, in combination with cell activated cell sorting, were used in order to address mucosal IgA responses towards gut and breastmilk bacteria. Furthermore, sequencing of the 16S rRNA gene was used in order to describe oral microbiota colonization, in longitudinally obtained saliva samples, from children developing allergy or staying healthy. Bacterial load levels in different microbial habitats were obtained by qPCR methodology and total IgA levels of stool samples were determined by ELISA immunoassays. Results and conclusion: Colonization of the oral cavity during early childhood is transitional, increasing in complexity with time, and several external factors appear to greatly influence oral microbiota maturation, having either a short or a long-term impact. Early changes in oral microbial composition seem to influence immune maturation and allergy development in childhood, and the presence of specific bacterial species may be important for this progress. Furthermore, altered IgA responses towards the gut microbiota during infancy preceded asthma and allergy manifestations during the first 7 years of life, and consumption of breastmilk with a reduced microbial richness in the first month of life may increase the risk for allergy development during childhood. Findings observed here need to be confirmed in larger cohorts and the importance of postnatal environmental factors for early microbiota development should be addressed further. Future research should go beyond characterization of bacterial community composition and investigate the functional mechanisms between early colonizing microorganisms, immune maturation and allergy and asthma development during childhood. / Dzidic, M. (2019). Microbiota development and mucosal IgA responses during childhood in health and allergic disease [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/125479 / Compendio

Cell separation based on antibody-targeted magnetic beads has been widely used in a number of applications in immunology, microbiology, oncology and more recently, in the isolation of circulating tumour cells (CTCs) in cancer patients. Although other cell separation techniques such as size based cell filtration and Fluorescence Activated Cell Sorting have also been in popular use, immunomagnetic cell isolation possesses the advantages of high throughput, good specificity and reduced cell stress. However, certain fundamental features of the cell-bead interface are still unknown. In this study, some of the key features of the cell-bead synapse were investigated in an effort to improve the efficiency of immunomagnetic cell isolation and reduce its dependence on high expressing cell surface markers. A clinically relevant antibody fragment (Fab) against tyrosine kinase receptor HER2 was applied to study the immunomagnetic isolation of HER2 expressing cancer cells. First, the minimum number of target proteins required on a cell for it to be isolated was determined. Second, the importance of the primary antibody affinity was investigated, using a series of Fab mutants with known kinetics and it was shown that despite starting with sub-nanomolar affinity, improving Fab affinity increased cell isolation. Third, the influence of the connection between the primary antibody and the bead was studied by comparing Fab bridged to the magnetic bead via a secondary antibody, Protein L or streptavidin; the high affinity biotin-streptavidin linkage increased isolation sensitivity by an order of magnitude. Fourth, the effect of manipulating cytoskeletal polymerization and cell membrane fluidity using small molecules was tested; cholesterol depletion decreased isolation and cholesterol loading increased cell isolation. The insights from these observations were then applied to isolate a panel of cell lines expressing a wide range of surface HER2. While the standard approach isolated less than 10% of low HER2 expressing cancer cells from spiked rabbit and human blood, our enhanced approach with the optimized cholesterol level, antibody affinity and antibody-bead linkage could specifically isolate more than 80% of such cells. The final part of this work focussed on developing an antibody clamp that could physically restrict the antigen within its binding site on the Fab and prevent antigen dissociation, using the HER2-Fab complex and the anti-myc peptide antibody 9E10. Work from this thesis provides useful insights into the molecular and cellular parameters guiding immunomagnetic cell isolation and can be used to extend the range of target receptors and biomarkers for tumour cell isolation and other types of cell separation, thereby enhancing the power and capacity of this approach.

No description available.

No description available.

L'activació sostinguda de Hog1 porta a una inhibició del creixement cel·lular. En aquest treball, hem observat que el fenotip de letalitat causat per l'activació sostinguda de Hog1 és parcialment inhibida per la mutació del complexe SCFCDC4. La inhibició de la mort causada per l'activació sostinguda de Hog1 depèn de la via d'extensió de la vida. Quan Hog1 s'activa de manera sostinguda, la mutació al complexe SCFCDC4 fa que augmenti l'expressió gènica depenent de Msn2 i Msn4 que condueix a una sobreexpressió del gen PNC1 i a una hiperactivació de la deacetilassa Sir2. La hiperactivació de Sir2 és capaç d'inhibir la mort causada per l'activació sostinguda de Hog1. També hem observat que la mort cel·lular causada per l'activació sostinguda de Hog1 és deguda a una inducció d'apoptosi. L'apoptosi induïda per Hog1 és inhibida per la mutació al complexe SCFCDC4. Per tant, la via d'extensió de la vida és capaç de prevenir l'apoptosi a través d'un mecanisme desconegut. / Sustained Hog1 activation leads to an inhibition of cell growth. In this work, we have observed that the lethal phenotype caused by sustained Hog1 activation is prevented by SCFCDC4 mutants. The prevention of Hog1-induced cell death by SCFCDC4 mutation depends on the lifespan extension pathway. Upon sustained Hog1 activation, SCFCDC4 mutation increases Msn2 and Msn4 dependent gene expression that leads to a PNC1 overexpression and a Sir2 deacetylase hyperactivation. Then, hyperactivation of Sir2 is able to prevent cell death caused by sustained Hog1 activation. We have also observed that cell death upon sustained Hog1 activation is due to an induction of apoptosis. The apoptosis induced by Hog1 is decreased by SCFCDC4 mutation. Therefore, lifespan extension pathway is able to prevent apoptosis by an unknown mechanism.