Intraovarian sperm storage in Helicolenus dactylopterus dactylopterus fertilitzation, crypt formation and maintenance of stored sperm

The females of the bluemouth rockfish, Helicolenus dactylopterus dactylopterus (DelaRoche, 1809), store sperm within their ovaries for periods of up to 10 months. Twenty six females with standard lengths between 152 and 257 mm and six males with standard lengths between 253 and 209 mm were caught storage crypts with stored spermatozoa and to describe their evolution over the year. After internal fertilization and once sperm reaches the ovary, a crypt forms probably by an epithelial inclusion at the base of the lamellae of one or several spermatozoa groups that are floating freely in the interlamellar space of the ovarian lumen. Stored spermatozoa have a large cytoplasm bag surrounding their heads. This bag could serve as a nutritive reservoir during the long storage period. Many desmosonal and tight junctions between the crypt cells ensure tha male sex cells are protected against the female immune system

Spermiogenesis particularities of a sperm storage species: Helicolenus dactylopterus (Teleostei: Scorpaenidae)

A study of the spermiogenesis and spermatozoa of Helicolenus dactylopterus was conducted. Females of this species have the capacity to store sperm within their ovaries, and male gametes have a considerable cytoplasmic mass surrounding their heads to survive the long period of intraovarian sperm storage. Our observations show that early spermatids are round-shaped cells and have a spherical nucleus with diffuse chromatin. The nuclear volume decreases as a result of progressive chromatin condensation during spermiogenesis, causing the nucleus to take on a U-shape. Flagellar insertion is not central to the nucleus but consistently occurs at an oblique angle towards one side of it. The flagellum is inserted into the nuclear fossa, without subsequent nuclear rotation. In mature spermatozoa, the flagellum is adjacent to the nucleus. A comparison of the spermatozoa in the testicular lobules and those in the intraovarian storage structures suggests that the increase in volume of the cytoplasmic mass may occur in the posterior region of the testis, in the testicular duct. Spermatozoa enter the ovary in groups that reach the ovarian lumen and are surrounded by the ovarian epithelium for storage in sperm storage crypts

Anàlisi microscòpica de l'esperma ejaculada i de la maduració epididimària dels espermatozoides de Sus domesticus

El present treball analitza la morfologia espermàtica de l'ejaculat de Sus domesticus, la histologia del conducte epididimari i la qualitat de l'esperma epididimari. El material d'estudi prové de mascles reproductors porcins de les races Landrace i Pietrain, sans i sexualment madurs. La metodologia emprada es basa en l'examen al microscopi òptic (camp dar, contrast de fases i contrast interferencial) i al microscopi electrònic (de rastreig i de transmissió). Per a l'anàlisi estadística de les dades s'ha utilitzat el test de la X2 de Pearson (p<0,01). L'estudi de la morfologia espermàtica de l'ejaculat permet distingir diversos tipus de gàmetes que s'han classificat en tres grups: espermatozoides madurs, espermatozoides immadurs i espermatozoides aberrants, així com algunes cèI.lules somàtiques. L'espermatozoide madur de Sus domesticus és un gàmeta típic de mamífer (format per tres parts: cap, peça de connexió i cua) en que destaquen: la forma oval i plana del cap, el desenvolupament d'una protuberància acrosòmica apical en una de les cares del cap i la presencia dels cossos laminars en la peça de connexió. L'espermatozoide immadur es caracteritza per la presencia de la gota citoplasmàtica, el major desenvolupament de la protuberància acrosòmica apical i per la flexibilitat del cap. Els espermatozoides aberrants es descriuen i classifiquen segons la morfologia externa i la morfologia interna, distingint-se una amplia gama de malformacions que afecten les diverses parts de l'espermatozoide. Les cèl·lules somàtiques presents en l'ejaculat ofereixen les característiques pròpies d'un macròfag i se les ha observat englobant espermatozoides immadurs. L'estudi de l'estructura i la ultraestructura de les tres regions anatòmiques de l'epidídim (caput, corpus i cauda) revela que: a) l'epiteli epididimari és pseudoestratificat amb esterocilis, b) cada regió epididimària presenta uns valors característics en relació al diàmetre intern del conducte, a l'alçada de l'epiteli, a la longitud dels esterocilis i al nombre de cèl·lules somàtiques luminals, i c) l'epiteli epididimari esta format per cinc tipus cel·lulars: les cèl·lules principals, les cèl·lules basals, les cèl·lules dares, les cèl·lules estretes i les cèl·lules basòfiles. Dels resultats obtinguts es pot deduir que: a) aquests cinc tipus cel·lulars es distribueixen al llarg del conducte epididimari de forma no homogènia, b) les cèl·lules basals, les cèl·lules principals, les cèI.Iules dares i les cèl·lules estretes són diversos estadis del desenvolupament d'un mateix tipus cel·lular especialitzat en la secreció i reabsorció cel·lular, i c) les cèl·lules basòfiles són les precursores de les cèl·lules somàtiques luminals. La qualitat de l'esperma procedent de les tres regions de l'epidídim ha estat analitzada a partir dels següents paràmetres espermàtics: vitalitat, resistència osmòtica dels acrosomes, estabilitat cefàlica, morfologia, malformacions i aglutinació. La vitalitat espermàtica disminueix progressivament al llarg del conducte epididimari. La resistència osmòtica dels acrosomes s'assoleix en la regió corporal de l'epidídim. L'estabilitat cefàlica dels espermatozoides és més elevada en les dues primeres regions de l'epidídim que en la regió caudal. Cada regió de l'epidídim es caracteritza per una morfologia espermàtica específica: a) el caput es caracteritza per l'elevat percentatge d'espermatozoides immadurs amb gota citoplasmàtica proximal, b) el corpus es caracteritza per l'elevat percentatge d'espermatozoides immadurs amb gota citoplasmàtica distal, i c) el cauda es caracteritza per l'elevat percentatge d'espermatozoides madurs. S'han estudiat les següents malformacions d'origen epididimari: espermatozoides de cua doblegada per l'anell de Jensen (origen en el cauda), espermatozoides de cua enrotllada i espermatozoides de cues fusionades (origen en el corpus). Els espermatozoides perden la capacitat de doblegar la cua per la peça intermèdia a mesura que avancen pel conducte epididimari. L'aglutinació espermàtica tendeix a augmentar progressivament al llarg del conducte epididimari, si bé, no s'han observat variacions significatives en els diversos tipus d'aglutinació. La maduració epididimaria dels espermatozoides de Sus domesticus és un procés lent i complex, i la qualitat de l'ejaculat depèn de que aquesta maduració hagi estat completa. La presencia en l'esperma ejaculat de formes gamètiques pròpies de l'esperma epididimari és un signe d'una incompleta maduració dels espermatozoides; i, pot considerar-se com un paràmetre indicador d'estrés del mascle reproductor, tant més quant més s'assembli a la morfologia espermàtica de la regió cefàlica de l'epidídim.

Efectes del fotoperíode sobre la qualitat espermàtica de mascles porcins Sus domesticus

En el presente estudio se analizan los efectos de los fotoperiodos ambientales de otoño e invierno y los fotoperiodos experimentales de 24, 12 y 0 horas de luz artificial sobre la calidad del semen de machos reproductores porcinos de raza Landrace. El estudio se realizó sobre 30 machos postpuberales de 8 meses de edad y testados con el fin de comprobar la homogeneidad. Los machos fueron distribuidos aleatóriamente en los 3 grupos de luz artificial durante 3 meses. El tratamiento de 12 horas de luz artificial fue considerado como grupo control. Previamente al inicio de cada tratamiento, se sometió a cada grupo de machos al fotoperiodo ambiental correspondiente a la época del año; así, se caracterizó también la calidad seminal en otoño e invierno, manteniendo la temperatura constante. La nave experimental que acogió a los machos tiene una superficie de 100 m2 y una altura de 3,5 m. Un pasillo central divide la nave en dos hileras de 5 y 6 celdas respectivamente. En una de las celdas pequeñas se instaló el maniquí y fue utilizada para las extracciones de semen. La iluminación artificial se consiguió con la instalación de 6 lámparas fluorescentes en el techo del pasillo central que proporcionaron una luz homogénea superior a 200 lux. Así mismo, la nave se mantuvo en todo momento a 21±1ºC y la humedad relativa osciló entre el 60-75%. A todos los verracos se les proporcionó una dieta nutritiva y equilibrada y se les sometió a un regimen de extracciones de semen de 2 veces por semana, habiendo sido previamente entrenados en la monta del maniquí. Les muestras de semen fueron recogidas según la técnica de la mano enguantada (Martín, 1982; Daza, 1992) y se analizaron los siguientes parámetros: el volumen y el pH seminales, la concentración, la vitalidad y la motilidad espermáticas, la resistencia acrosómica de los espermatozoides, la morfología espermàtica a partir de la frecuencia de los espermatozoides maduros, inmaduros y aberrantes, la producción testicular y el número de dosis seminales. Se analizó, además, bioquímicamente el plasma seminal al principio y al final de cada tratamiento experimental de luz artificial a partir de la concentración de proteína total, de la identificación de residuos fosforilados de proteína y del contenido de azúcares. También se determinaron los índices de fertilidad y prolificidad. El volumen y el pH de los eyaculados se utilizaron como marcadores del estado funcional de las glándulas sexuales accesorias; la concentración espermàtica como un indicador de la actividad testicular (Pinart y col., 1999). La vitalidad y la motilidad espermáticas fueron estimadores del grado de diferenciación del espermatozoide tanto a nivel testicular como epididimario; la resistencia acrosómica fue utilizada para valorar el nivel de diferenciación de la membrana acrosómica durante la espermiogénesis y/o maduración epididimària (Briz i col., 1996; Pinart i col., 1999). Referente a la morfología espermática, los espermatozoides inmaduros fueron marcadores de anomalías en la maduración de éstos a lo largo del conducto epididimario y los espermatozoides aberrantes se utilizaron como marcadores de una diferenciación defectuosa a nivel de testículo (anomalías primarias) y a nivel de conducto epididimario (anomalías secundarias) (Briz i col., 1996). La concentración de proteína total se utilizó para valorar la integridad funcional de las membranas del espermatozoide y la actividad de las glándulas sexuales accesorias. La identificación de proteínas con residuos de tirosina fosforilados fue un estimador de la viabilidad celular y la actividad de las glándulas sexuales, y el contenido de azúcares como un indicador de la producción de las vesículas seminales. La determinación del volumen y el pH de los eyaculados se realizó en las instalaciones de la granja a partir de semen fresco el mismo día de la extracción. El resto de parámetros se analizaron en el laboratorio durante las 48 horas posteriores a la extracción a partir de semen diluido en BTS (diluyente de Bestville) (Daza, 1992) y transportado y conservado a 15ºC. Las muestras fueron previamente filtradas con el fin de eliminar la tapioca. El estudio estadístico de los resultados obtenidos se realizó a partir del análisis de la varianza (ANOVA) con un nivel de significación de =0,05. En cuanto al estudio comparativo de los fotoperiodos ambientales estacionales se ha observado un incremento significativo del pH del eyaculado en los machos expuestos a otoño (P0,0001), mientras que el volumen seminal se mantiene en valores similares en ambos tratamientos (P=0,1650). La concentración espermàtica, la producción espermàtica y el número de dosis seminales que se pueden preparar a partir de un eyaculado se duplica en los verracos sometidos al fotoperiodo de primavera (P0,0001). La vitalidad y la motilidad espermáticas no experimentan cambios significativos entre tratamientos (P=0,3440 y P=0,9220, respectivamente). La resistencia osmótica de los acrosomas desciende únicamente en los machos expuestos a condiciones estacionales de otoño (P0,0001). En referencia a la morfología espermàtica aunque no se observan diferencias entre primavera y otoño (P0,05), sí se detecta un incremento de los porcentajes de espermatozoides inmaduros y aberrantes en ambos fotoperiodos estacionales, y en especial en los machos expuestos a condiciones fotoperiódicas de otoño. Según los resultados obtenidos en este estudio la calidad seminal de los verracos es inferior en el fotoperiodo de otoño debido a un descenso de la concentración y la producción espermáticas, un aumento del pH seminal, una disminución de la resistencia de la membrana acrosómica y a un incremento en la frecuencia de espermatozoides inmaduros y aberrantes. Parece ser, pues, que en el otoño tiene lugar la disminución de la producción testicular, cambios en la actividad de las glándulas sexuales accesorias y disfunciones en el proceso de diferenciación testicular y epididimària de los espermatozoides y especialmente del acrosoma. En relación a los resultados obtenidos en el estudio de los diferentes fotoperiodos artificiales se observa que la iluminación continua provoca un aumento significativo del volumen del eyaculado en el primer y segundo mes de tratamiento (P0,0001), disminuyendo en el tercer mes. La oscuridad absoluta no modifica este parámetro (P0,05). En cuanto al pH seminal la iluminación continua provoca un incremento progresivo del valor del pH a lo largo del periodo experimental (P0,0001), mientras que la oscuridad absoluta tiene un efecto más irregular. La exposición de los machos a iluminación continua y a oscuridad absoluta se manifiesta en un descenso de la concentración y la producción espermáticas que se mantiene hasta el segundo mes de tratamiento (P0,0001), observándose un incremento en el tercer mes de exposición de los machos a oscuridad absoluta (P=0,1010). De todas maneras, este descenso es mas severo en los machos sometidos a iluminación continua ya que no presentan recuperación. La vitalidad y la motilidad espermáticas no se ven alteradas por la iluminación continua y la oscuridad absoluta, ni tampoco el contenido de los azúcares mayoritarios del plasma seminal (P0,005). La glucosa aparece como un azúcar minoritario y sí que presenta concentraciones inferiores en los tratamientos experimentales de luz continua y de oscuridad absoluta (P0,0001 y P=0,0002, respectivamente). La resistencia osmótica de los acrosomas desciende en ambos tratamientos artificiales extremos de luz continua y oscuridad total (P0,0001), aunque en los machos expuestos a iluminación continua se produce una recuperación a partir del segundo mes de tratamiento (P=0,4930). Dado que tampoco se han observado diferencias significativas en las concentraciones de proteína total (P0,05), es probable que las anomalías de la membrana acrosómica se originen durante el proceso de espermiogénesis y/o maduración epididimària. La exposición de los verracos a oscuridad absoluta no altera la morfología espermàtica de los eyaculados, aunque se observa un aumento de la frecuencia de espermatozoides con anomalías en la forma de la cola en el primer mes (P0,0001), y un aumento de la frecuencia de espermatozoides inmaduros con gota distal y de espermatozoides con anomalías en el número de colas en el tercer mes de experimentación (P=0,0030 y P0,0001). La luz continua, sin embargo, provoca un incremento de la frecuencia de espermatozoides inmaduros con gota distal (P0,0001) y de espermatozoides con anomalías en la forma de la cola (P=0,0040) ya en el primer mes. El fotoperiodo provoca un descenso de la fertilidad de los machos expuestos a oscuridad absoluta en el tercer mes de tratamiento (P0,0001) y un incremento de ésta en los machos sometidos a iluminación continua (P=0,0005). La prolificidad no se ve modificada por ambas condiciones extremas de luz artificial (P0,05). Así pues, los resultados obtenidos demuestran que el fotoperiodo afecta la actividad testicular, provoca alteraciones en la actividad de las glándulas sexuales accesorias, altera el proceso de expulsión de la gota citoplasmática y provoca anomalías en el proceso de diferenciación de la cola tanto a nivel testicular como epididimario, siendo los verracos expuestos a luz continua más sensibles a estos parámetros que los verracos sometidos a oscuridad absoluta. El fotoperiodo, sin embargo, no altera de forma esencial la integridad de las membranas del espermatozoide ni la capacidad fecundante de éste.

New insights into boar sperm function and survival from integrated field and laboratory studies

En aquesta tesi s'han dut a terme dos tipus d'estudis diferents. L'objectiu del primer era la preservació del semen de porcí a 15ºC i el del segon eren els co-cultius homòlegs de cèl·lules epitelials de l'oviducte i espermatozoides de porcí. Pel que fa al primer estudi, s'ha observat que l'addició de la prostaglandina F2α i àcid hialurònic a les dosis seminals no malmena la qualitat espermàtica i que la tolerància dels espermatozoides als canvis d'osmolalitat del medi es pot correlacionar proves de fertilitat i prolificitat.. Respecte el segon, s'ha determinat que les cèl·lules oviductals afecten els paràmetres espermàtics i que la presència d'espermatozoides sobreexpressa els gens que codifiquen per les proteïnes de xoc tèrmic. Així, se suggereix que aquestes proteïnes tenen algun paper en els processos reproductius que tenen lloc a l'oviducte, malgrat que s'hagi observat, mitjançant la tècnica de la interferència de l'RNA, que la HSP90AA1 no està implicada en el perllongament de la viabilitat espermàtica.

Ecological analysis of periphytic diatoms in Mediterranean coastal wetlands (Empordà wetlands, NE Spain)

S'han estudiat els efectes dels factors ambientals sobre el perífiton dels sistemes lenític fluctuants del aiguamolls de l'Empordà. L'estudi s'ha realitzat als tres nivells d'integració: nivell d'ecosistema considerant el rol del perífiton envers els altres productors primaris; a nivell de comunitat, estudiant la composició específica de les diatomees i a nivell de població estudiant la plasticitat fenotípica d'una espècie de diatomea (Nitzschia frustulum). A nivell d'ecosistema s'observa que els factors que afavoreixen el predomini dels diferents tipus de productors primaris (perífiton, fitoplàncton i macròfits) són la renovació i el grau d'eutròfia de l'aigua. A nivell de comunitat els factors determinants en la composició i distribució de les espècies de diatomees són els gradients confinament-inundació així com la productivitat del sistema. En funció d'aquest factors s'han establert 5 associacions de diatomees. A nivell de població es demostra que tant la salinitat, com la relació N : P a l'aigua com el moviment de l'aigua afecten la morfologia i ultraestructura de la valva de N. frustulum. De forma interessant s'observa que la salinitat, considerada com a factor individual, afecta N. frustulum a nivell poblacional provocant-li modificacions en la morfologia de la valva, per en canvi, no afecta a nivell de comunitat, ja que totes les espècies de diatomees presents en ambients de salinitat fluctuant són eurihalines.

L'emmagatzematge intraovàric d'esperma en Helicolenus dactylopterus (Pisces: Scorpaeniformes)

El penegal, Helicolenus dactylopterus dactylopterus (Pisces: Scorpaeniformes), és una espècie que habita profunditats d'entre els 200 i 1000 m i presenta una clara distribució batimètrica en funció de la seva talla. Presenta fecundació interna i a l'interior de l'ovari conté estructures d'emmagatzematge que permeten emmagatzemar l'esperma durant períodes de temps considerablement llargs. Les cèl·lules sexuals masculines es mantenen viables gràcies a diverses substàncies nutritives que obtenen de la bossa citoplasmàtica i de l'epiteli criptal que delimita les estructures d'emmagatzematge. Aquest epiteli és també responsable de la seva protecció. Un cop els ous han assolit la maduresa, els espermatozoides són alliberats al lumen ovàric i es dóna la fertilització. És una espècie zigòpara: allibera òvuls fecundats que han estat retinguts al tracte reproductiu femení durant un curt període de temps i, per tant, els embrions són alliberats en estadis molt primerencs de desenvolupament. Així, el penegal presenta una estratègia reproductiva evidentment eficaç.

Estudi citològic i bioquímic del fluid epididimari de "Sus domesticus"

En aquest estudi s'ha determinat que al augmentar el ritme d'extraccions de semen es produeixen canvis en el patró d'absorció i secreció del fluid epididimari, que provoquen alteracions en la maduració epididimaria dels espermatozoides i un desenvolupament anòmal de la motilitat espermàtica. La concentració de glutamat i carnitina al fluid epididimari augmenten al llarg del conducte epididimari, alhora que la concentració de myo-inositol disminueix. El contingut de myo-inositol a l'interior dels espermatozoides disminueix, mentre que el contingut de glutamat augmenta a partir del caput distal i el contingut de carnitina no varia al llarg del conducte. S'ha determinat la presència de la ruta del poliol a l'epidídim de porcí. Els resultats obtinguts indiquen que la glucosa difon de la sang cap al fluid epididimari, és convertida a sorbitol per l'aldosa reductasa, i aquest sorbitol s'acumula al fluid luminal i és convertit a fructosa per l'acció de la sorbitol deshidrogenasa.

Purification and electron cryomicroscopy of coronavirus particles

Intact, enveloped coronavirus particles vary widely in size and contour, and are thus refractory to study by traditional structural means such as X-ray crystallography. Electron microscopy (EM) overcomes some problems associated with particle variability and has been an important tool for investigating coronavirus ultrastructure. However, EM sample preparation requires that the specimen be dried onto a carbon support film before imaging, collapsing internal particle structure in the case of coronaviruses. Moreover, conventional EM achieves image contrast by immersing the specimen briefly in heavy-metal-containing stain, which reveals some features while obscuring others. Electron cryomicroscopy (cryo-EM) instead employs a porous support film, to which the specimen is adsorbed and flash-frozen. Specimens preserved in vitreous ice over holes in the support film can then be imaged without additional staining. Cryo-EM, coupled with single-particle image analysis techniques, makes it possible to examine the size, structure and arrangement of coronavirus structural components in fully hydrated, native virions. Two virus purification procedures are described.

A dual role for integrin-linked kinase in platelets: regulating integrin function and alpha-granule secretion

Integrin-linked kinase (ILK) has been implicated in the regulation of a range of fundamental biological processes such as cell survival, growth, differentiation, and adhesion. In platelets ILK associates with beta 1- and beta 3-containing integrins, which are of paramount importance for the function of platelets. Upon stimulation of platelets this association with the integrins is increased and ILK kinase activity is up-regulated, suggesting that ILK may be important for the coordination of platelet responses. In this study a conditional knockout mouse model was developed to examine the role of ILK in platelets. The ILK-deficient mice showed an increased bleeding time and volume, and despite normal ultrastructure the function of ILK-deficient platelets was decreased significantly. This included reduced aggregation, fibrinogen binding, and thrombus formation under arterial flow conditions. Furthermore, although early collagen stimulated signaling such as PLC gamma 2 phosphorylation and calcium mobilization were unaffected in ILK-deficient platelets, a selective defect in alpha-granule, but not dense-granule, secretion was observed. These results indicate that as well as involvement in the control of integrin affinity, ILK is required for alpha-granule secretion and therefore may play a central role in the regulation of platelet function. (Blood. 2008; 112: 4523-4531)

Microgemma vivaresi n. sp (Microsporidia, Tetramicridae), infecting liver and skeletal muscle of sea scorpions, Taurulus bubalis (Euphrasen 1786) (Osteichthyes, Cottidae), an inshore, littoral fish

The ultrastructure of a new microsporidian species Microgemmia vivaresi n. sp. causing liver cell xenoma formation in sea scorpions, Taurulus bubalis, is described. Stages of merogony, sporogony, and sporogenesis are mixed in the central cytoplasm of developing xenomas. All stages have unpaired nuclei. Uninucleate and multinucleate meronts lie within vacuoles formed from host endoplasmic reticulum and divide by binary or multiple fission. Sporonts, no longer in vacuoles, deposit plaques of surface coat on the plasma membrane that cause the surface to pucker. Division occurs at the Puckered stage into sporoblast mother cells, on which plaques join up to complete the surface coat. A final binary fission gives rise to sporoblasts. A dense globule, thought to be involved in polar tube synthesis, is gradually dispersed during spore maturation. Spores are broadly ovoid, have a large posterior vacuole, and measure 3.6 mu m x 2.1 pint (fresh). The polar tube has a short wide anterior section that constricts abruptly, then runs posteriad to coil about eight times around the posterior vacuole with granular contents. The polaroplast has up to 40 membranes arranged in pairs mostly attached to the wide region of the polar tube and directed posteriorty around a cytoplasm of a coarsely granular appearance. The species is placed alongside the type species Microgemmia hepaticus Ralphs and Matthews 1986 within the family Tetramicridae, which is transferred from the class Dihaplophasea to the class Haplophasea, as there is no evidence for the occurrence of a diplokaryotic phase.

Photochemical cross-linking of plastically compressed collagen gel produces an optimal scaffold for corneal tissue engineering

The experiments were designed to use photochemically cross-linked plastically compressed collagen (PCPCC) gel to support corneal epithelial cells. A plastically compressed collagen (PCC) scaffold was photo cross-linked by UVA in the presence of riboflavin to form a biomaterial with optimal mechanical properties. The breaking force, rheology, surgical suture strength, transparency, ultrastructure, and cell-based biocompatibility were compared between PCPCC and PCC gels. The breaking force increased proportionally with an increased concentration of riboflavin. The stress required to reach breaking point of the PCPCC scaffolds was over two times higher compared to the stress necessary to break PCC scaffolds in the presence of 0.1% riboflavin. Rheology results indicated that the structural properties of PCC remain unaltered after UVA cross-linking. The PCC gels were more easily broken than PCPCC gels when sutured on to bovine corneas. The optical density values of PCPCC and PCC showed no significant differences (p > 0.05). SEM analyses showed that the collagen fibres within the PCPCC gels were similar in morphology to PCC gels. No difference in cell-based biocompatibility was seen between the PCPCC and PCC scaffolds in terms of their ability to support the ex vivo expansion of corneal epithelial cells or their subsequent differentiation evidenced by similar levels of cytokeratin 14. In conclusion, PCPCC scaffold is an optimal biomaterial for use in therapeutic tissue engineering of the cornea.

In vivo study of the biocompatibility of a novel compressed collagen hydrogel scaffold for artificial corneas

The experiments were designed to evaluate the biocompatibility of a plastically compressed collagen scaffold (PCCS). The ultrastructure of the PCCS was observed via scanning electron microscopy. Twenty New Zealand white rabbits were randomly divided into experimental and control groups that received corneal pocket transplantation with PCCS and an amniotic membrane, respectively. And the contralateral eye of the implanted rabbit served as the normal group. On the 1st, 7th, 14th, 21st, 30th, 60th, 90th, and 120th postoperative day, the eyes were observed via a slit lamp. On the 120th postoperative day, the rabbit eyes were enucleated to examine the tissue compatibility of the implanted stroma. The PCCS was white and translucent. The scanning electron microscopy results showed that fibers within the PCCS were densely packed and evenly arranged. No edema, inflammation, or neovascularization was observed on ocular surface under a slit lamp and few lymphocytes were observed in the stroma of rabbit cornea after histological study. In conclusion, the PCCS has extremely high biocompatibility and is a promising corneal scaffold for an artificial cornea. (c) 2013 Wiley Periodicals, Inc. J Biomed Mater Res Part A, 2013.

Helium ion microscopy visualizes lipid nanodomains in mammalian cells

Cell membranes are composed of two-dimensional bilayers of amphipathic lipids, which allow a lateral movement of the respective membrane components. These components are arranged in an inhomogeneous manner as transient micro- and nanodomains, which are believed to be crucially involved in the regulation of signal transduction pathways in mammalian cells. Because of their small size (diameter 10-200 nm), membrane nanodomains cannot be directly imaged using conventional light microscopy. Here, we present direct visualization of cell membrane nanodomains by helium ion microscopy (HIM). We show that HIM is capable to image biological specimens without any conductive coating, and that HIM images clearly allow the identification of nanodomains in the ultrastructure of membranes with 1.5 nm resolution. The shape of these nanodomains is preserved by fixation of the surrounding unsaturated fatty acids while saturated fatty acids inside the nanodomains are selectively removed. Atomic force microscopy, fluorescence microscopy, 3D structured illumination microscopy and direct stochastic optical reconstruction microscopy provide additional evidence that the structures in the HIM images of cell membranes originate from membrane nanodomains. The nanodomains observed by HIM have an average diameter of 20 nm and are densely arranged with a minimal nearest neighbor distance of ~15 nm.

A scanning electron microscopy study of diseased root surfaces conditioned with EDTA gel plus Cetavlon after scaling and root planing

In the present investigation, a scanning electron microscopy analysis was performed to evaluate the effects of the topical application of ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) gel associated with Cetavlon (EDTAC) in removing the smear layer and exposing collagen fibers following root surface instrumentation. Twenty-eight teeth from adult humans, single rooted and scheduled for extraction due to periodontal reasons, were selected. Each tooth was submitted to manual (scaling and root planing) instrumentation alone or combined with ultrasonic instruments, with or without etching using a 24% EDTAC gel. Following extraction, specimens were processed and examined under a scanning electron microscope. A comparative morphological semi-quantitative analysis was performed; the intensity of the smear layer and the decalcification of cementum and dentinal surfaces were graded in 12 sets using an arbitrary scale ranging from 1 (area covered by a smear layer) to 4 (no smear layer). Root debridement with hand instruments alone or combined with ultrasonic instruments resulted in a similar smear layer covering the root surfaces. The smear layer was successfully removed from the surfaces treated with EDTAC, which exhibited numerous exposed dentinal tubules and collagen fibers. This study supports the hypothesis that manual instrumentation alone or instrumentation combined with ultrasonic instrumentation is unable to remove the smear layer, whereas the subsequent topical application of EDTAC gel effectively removes the smear layer, uncovers dentinal openings and exposes collagen fibers.