Computational adaptive optics for live three-dimensional biological imaging

Light microscopy of thick biological samples, such as tissues, is often limited by aberrations caused by refractive index variations within the sample itself. This problem is particularly severe for live imaging, a field of great current excitement due to the development of inherently fluorescent proteins. We describe a method of removing such aberrations computationally by mapping the refractive index of the sample using differential interference contrast microscopy, modeling the aberrations by ray tracing through this index map, and using space-variant deconvolution to remove aberrations. This approach will open possibilities to study weakly labeled molecules in difficult-to-image live specimens.

Regulation of Growth Anisotropy in Well-Watered and Water-Stressed Maize Roots. II. Role of Cortical Microtubules and Cellulose Microfibrils1

We tested the hypothesis that the degree of anisotropic expansion of plant tissues is controlled by the degree of alignment of cortical microtubules or cellulose microfibrils. Previously, for the primary root of maize (Zea mays L.), we quantified spatial profiles of expansion rate in length, radius, and circumference and the degree of growth anisotropy separately for the stele and cortex, as roots became thinner with time from germination or in response to low water potential (B.M. Liang, A.M. Dennings, R.E. Sharp, T.I. Baskin [1997] Plant Physiol 115:101–111). Here, for the same material, we quantified microtubule alignment with indirect immunofluorescence microscopy and microfibril alignment throughout the cell wall with polarized-light microscopy and from the innermost cell wall layer with electron microscopy. Throughout much of the growth zone, mean orientations of microtubules and microfibrils were transverse, consistent with their parallel alignment specifying the direction of maximal expansion rate (i.e. elongation). However, where microtubule alignment became helical, microfibrils often made helices of opposite handedness, showing that parallelism between these elements was not required for helical orientations. Finally, contrary to the hypothesis, the degree of growth anisotropy was not correlated with the degree of alignment of either microtubules or microfibrils. The mechanisms plants use to specify radial and tangential expansion rates remain uncharacterized.

Changes in Cell Wall Composition during Ripening of Grape Berries1

Cell walls were isolated from the mesocarp of grape (Vitis vinifera L.) berries at developmental stages from before veraison through to the final ripe berry. Fluorescence and light microscopy of intact berries revealed no measurable change in cell wall thickness as the mesocarp cells expanded in the ripening fruit. Isolated walls were analyzed for their protein contents and amino acid compositions, and for changes in the composition and solubility of constituent polysaccharides during development. Increases in protein content after veraison were accompanied by an approximate 3-fold increase in hydroxyproline content. The type I arabinogalactan content of the pectic polysaccharides decreased from approximately 20 mol % of total wall polysaccharides to about 4 mol % of wall polysaccharides during berry development. Galacturonan content increased from 26 to 41 mol % of wall polysaccharides, and the galacturonan appeared to become more soluble as ripening progressed. After an initial decrease in the degree of esterification of pectic polysaccharides, no further changes were observed nor were there large variations in cellulose (30–35 mol % of wall polysaccharides) or xyloglucan (approximately 10 mol % of wall polysaccharides) contents. Overall, the results indicate that no major changes in cell wall polysaccharide composition occurred during softening of ripening grape berries, but that significant modification of specific polysaccharide components were observed, together with large changes in protein composition.

Oxygen supply and oxygen-dependent gene expression in differentiating embryonic stem cells.

Blastocyst-derived pluripotent mouse embryonic stem cells can differentiate in vitro to form so-called embryoid bodies (EBs), which recapitulate several aspects of murine embryogenesis. We used this in vitro model to study oxygen supply and consumption as well as the response to reduced oxygenation during the earliest stages of development. EBs were found to grow equally well when cultured at 20% (normoxia) or 1% (hypoxia) oxygen during the first 5 days of differentiation. Microelectrode measurements of pericellular oxygen tension within 13- to 14-day-old EBs (diameter 510-890 micron) done at 20% oxygen revealed efficient oxygenation of the EBs' core region. Confocal laser scanning microscopy analysis of EBs incubated with fluorescent dyes that specifically stain living cells confirmed that the cells within an EB were viable. To determine the EBs' capability to sense low oxygen tension and to specifically respond to low ambient oxygen by modulating gene expression we quantified aldolase A and vascular endothelial growth factor (VEGF) mRNAs, since expression of these genes is upregulated by hypoxia in a variety of cells. Compared with the normoxic controls, we found increased aldolase A and VEGF mRNA levels after exposing 8- to 9-day-old EBs to 1% oxygen. We propose that EBs represent a powerful tool to study oxygen-regulated gene expression during the early steps of embryogenesis, where the preimplantation conceptus resides in a fluid environment with low oxygen tension until implantation and vascularization allow efficient oxygenation.

Anti-nuclear antibody production and immune-complex glomerulonephritis in BALB/c mice treated with pristane.

The pathogenesis of systemic lupus erythematosus is thought to be primarily under genetic control, with environmental factors playing a secondary role. However, it has been shown recently that intraperitoneal injection of pristane (2,6,10,14-tetramethylpentadecane) induces autoantibodies typical of lupus in BALB/c mice, a strain not usually considered to be genetically susceptible to the disease. In this study, the induction of autoimmune disease by pristane was investigated. BALB/c mice receiving pristane were tested for autoantibody production and histopathological evidence of glomerulonephritis. Six of 11 mice developed IgM anti-single-stranded DNA antibodies shortly after receiving pristane and 4 developed IgM anti-histone antibodies, but anti-double-stranded DNA antibodies were absent. IgG anti-DNA and anti-histone antibodies were absent. In contrast, the lupus-associated anti-nuclear ribonucleoprotein/Sm and anti-Su autoantibodies produced by these mice were predominantly IgG. In addition to autoantibodies, most of the mice developed significant proteinuria. Light microscopy of the kidney showed segmental or diffuse proliferative glomerulonephritis. Electron microscopy showed subepithelial and mesangial immune-complex deposits and epithelial foot process effacement. Immunofluorescence revealed striking glomerular deposition of IgM, IgG, and C3 with a mesangial or mesangiocapillary distribution. Thus, pristane induces immune-complex glomerulonephritis in association with autoantibodies typical of lupus in BALB/c mice. These data support the idea that lupus is produced by an interplay of genetic and environmental factors and that unlike the MRL or (NZB x W)F1 mouse models, in which genetic susceptibility factors are of primary importance, environmental factors are of considerable importance in the autoimmune disease of pristane-treated BALB/c mice.

Suppression of retinal neovascularization in vivo by inhibition of vascular endothelial growth factor (VEGF) using soluble VEGF-receptor chimeric proteins.

The majority of severe visual loss in the United States results from complications associated with retinal neovascularization in patients with ischemic ocular diseases such as diabetic retinopathy, retinal vein occlusion, and retinopathy of prematurity. Intraocular expression of the angiogenic protein vascular endothelial growth factor (VEGF) is closely correlated with neovascularization in these human disorders and with ischemia-induced retinal neovascularization in mice. In this study, we evaluated whether in vivo inhibition of VEGF action could suppress retinal neovascularization in a murine model of ischemic retinopathy. VEGF-neutralizing chimeric proteins were constructed by joining the extracellular domain of either human (Flt) or mouse (Flk) high-affinity VEGF receptors with IgG. Control chimeric proteins that did not bind VEGF were also used. VEGF-receptor chimeric proteins eliminated in vitro retinal endothelial cell growth stimulation by either VEGF (P < 0.006) or hypoxic conditioned medium (P < 0.005) without affecting growth under nonstimulated conditions. Control proteins had no effect. To assess in vivo response, animals with bilateral retinal ischemia received intravitreal injections of VEGF antagonist in one eye and control protein in the contralateral eye. Retinal neovascularization was quantitated histologically by a masked protocol. Retinal neovascularization in the eye injected with human Flt or murine Flk chimeric protein was reduced in 100% (25/25; P < 0.0001) and 95% (21/22; P < 0.0001) 0.0001) of animals, respectively, compared to the control treated eye. This response was evident after only a single intravitreal injection and was dose dependent with suppression of neovascularization noted after total delivery of 200 ng of protein (P < 0.002). Reduction of histologically evident neovascular nuclei per 6-microns section averaged 47% +/- 4% (P < 0.001) and 37% +/- 2% (P < 0.001) for Flt and Flk chimeric proteins with maximal inhibitory effects of 77% and 66%, respectively. No retinal toxicity was observed by light microscopy. These data demonstrate VEGF's causal role in retinal angiogenesis and prove the potential of VEGF inhibition as a specific therapy for ischemic retinal disease.

Clonagem molecular, expressão, purificação e caracterização estrutural da endoglucanase de Trichoderma harzianum visando o desenvolvimento de coquetéis enzimáticos para a produção de etanol lignocelulósico

O aumento na demanda mundial por energia, a perspectiva de encolhimento dos recursos energéticos e a preocupação global com a questão ambiental, despertaram o interesse por fontes alternativas de energia. A biomassa lignocelulósica é abundante e de baixo custo, com potencial para complementar a produção em larga escala de combustíveis. A degradação das moléculas constituintes da parede celular à açúcares fermentescíveis e então à etanol, ocorre através da hidrólise enzimática da biomassa. Contudo, a utilização de enzimas para esse fim encontra-se em estágio exploratório e representa um gargalo na implementação de tecnologias de etanol 2G em escala industrial, desencadeando a busca de celulases bioquimicamente mais ativas, estáveis e economicamente viáveis. O presente trabalho visou a caracterização da endoglucanase I do fungo Trichoderma harzianum, e para isso foi realizada expressão, ensaios bioquímicos e biofísicos do domínio catalítico (ThCel7B-CCD) e da proteína inteira (ThCel7B-full). A enzima exibiu um perfil acidofílico, com atividade ótima em pH 3,0 a 55°C. A proteína também se mostrou capaz de hidrolisar uma variedade de substratos, sendo a maior atividade hidrolítica em β-glucano (75 U mg-1). Ao analisar a estabilidade térmica medida a 55°C em pH 5, a atividade residual manteve-se intacta por mais de 2 meses. Outra característica relevante foi o elevado grau de sinergismo entre ThCel7B e ThCel7A. Análises de microscopia eletrônica de flocos de aveia submetidas à hidrólise com ThCel7B evidenciaram os efeitos de degradação do substrato em relação às amostras controle. O conjunto desses resultados, além de importante para a compreensão do mecanismo molecular de ThCel7B e de outras endoglucanases da família GH7, também revelou uma enzima de interesse biotecnológicos uma vez que o comportamento ácido e sua estabilidade térmica são características relevantes para aplicações industriais sob condições extremamente ácidas.

Avaliação in vivo e in vitro de diferentes protocolos no tratamento da hipersensibilidade dentinária cervical

Este estudo possui duas partes distintas: 1. in vivo (randomizado e longitudinal) que teve como objetivo avaliar protocolos de tratamento para hipersensibilidade dentinária com laser de baixa potência (com diferentes dosagens), laser de alta potência e agente dessensibilizante, por um período de 12 e 18 meses; e 2. in vitro que teve como objetivo analisar a perda de estrutura de dois dentifrícios distintos (Colgate Total 12 e Colgate Pró Alívio) e analisar a permeabilidade dentinária dos tratamentos da etapa 01, associados aos dentifrícios, após diferentes ciclos de abrasão. Na parte in vivo, as lesões cervicais não cariosas de 32 voluntários, previamente submetidos aos critérios de elegibilidade ou exclusão, foram divididas em nove grupos (n=10): G1: Gluma Desensitizer (Heraeus Kulzer), G2: Laser de baixa potência com baixa dosagem (Photon Lase, DMC) (três pontos de irradiação vestibulares e um ponto apical: 30 mW, 10 J/cm2, 9 seg por ponto com o comprimento de onda de 810nm). Foram realizadas três sessões com um intervalo de 72 horas), G3: Laser de baixa potência com alta dosagem (um ponto cervical e um ponto apical: 100 mW, 90 J/cm2, 11 seg por ponto com o comprimento de onda de 810nm. Foram realizadas três sessões com um intervalo de 72 horas), G4: Laser de baixa potência com baixa dosagem + Gluma Desensitizer, G5: Laser de baixa potência com alta dosagem + Gluma Desensitizer, G6: Laser de Nd:YAG (Power LaserTM ST6, Lares Research®), em contato com a superfície dental: 1,0W, 10 Hz e 100 mJ, ? 85 J/cm2, com o comprimento de onda de 1064nm, G7: Laser de Nd:YAG + Gluma Desensitizer, G8: Laser de Nd:YAG + Laser de baixa potência com baixa dosagem, G9: Laser de Nd:YAG + Laser de baixa potência com alta dosagem. O nível de sensibilidade de cada voluntário foi avaliado através da escala visual analógica de dor (VAS) com auxílio do ar da seringa tríplice e exploração com sonda após 12 e 18 meses do tratamento. Na parte 02, in vitro, foram utilizados terceiros molares humanos não irrompidos e recém-extraídos. Todos foram limpos e tiveram suas raízes separadas das coroas. As raízes foram seccionadas em quadrados de dentina com dimensões de 4x4x2 mm, os quais foram embutidos em resina Epoxi e devidamente polidos até uma curvatura de 0,3 ?m, analisados em perfilometria ótica. Estes foram imersos em solução de EDTA 17% por 2min para abertura dos túbulos e armazenados em uma solução de Soro Fetal Bovino diluído em salina tamponada com fosfato. Os espécimes foram divididos aleatoriamente em 12 grupos (n=10) G1: Sem tratamento de superfície, sem dentifrício; G2: Nd:YAG/sem dentifrício; G3: Gluma/sem dentifrício; G4: Nd:YAG + Gluma/sem dentifrício; G5: Sem tratamento de superfície/Colgate Total 12; G6: Nd:YAG/Colgate Total 12; G7: Gluma/Colgate Total 12; G8: Nd:YAG + Gluma/Colgate Total 12; G9: Sem tratamento de superfície/Colgate Pró Alívio; G10: Nd:YAG/Colgate Pró Alívio; G11: Gluma/Colgate Pró Alívio; G12: Nd:YAG + Gluma/Colgate Pró Alívio. Em seguida, as superfícies receberam a aplicação de fitas adesivas nas duas margens, mantendo uma área central de teste exposta de 4 x 1 mm, onde foram realizados os tratamentos de superfície e os ciclos de abrasão correspondentes a 1, 7, 30 e 90 dias de escovação (52 ciclos, 210 segundos de contato com o slurry; 361 ciclos, 1470 segundos de contato com o slurry; 1545 ciclos, 6300 segundos de contato com o slurry; 4635 ciclos, 18900 segundos de contato com o slurry, respectivamente). A cada etapa de abrasão, foi realizada análise em Perfilometria Ótica. Para as analises de permeabilidade e Microscopia Eletrônica de Varredura, foram utilizadas amostras circulares de 6 mm de diâmetro e 1 mm de espessura de dentina obtidas das coroas dentais. Estas foram divididas aleatoriamente nos mesmos grupos já descritos anteriormente, sendo que 120 espécimes foram utilizados para permeabilidade (n=10) e 36 para MEV (n=3). Ambas as análises foram realizadas após imersão no EDTA; após tratamentos para a sensibilidade; pós 1 dia, 7 dias, 30 dias e 90 dias de escovação. Após análise estatística pode-se concluir que, in vivo, todos os tratamentos foram eficazes para a redução da hipersensibilidade dentinária. Ainda que o nível da sensibilidade dos pacientes aumentou numericamente, estes não são considerados estatisticamente diferentes a partir de 12 meses. Portanto, até a avaliação de 18 meses, podemos concluir que não houve um aumento na sensibilidade dentinária desde a sua diminuição pós-tratamento. In vitro, pode-se concluir que todos os tratamentos foram capazes de diminuir a permeabilidade dentinária. O dentifrício Total 12 apresentou-se como o mais abrasivo em comparação com o dentifrício Pro Alivio, pois este último promoveu uma perda de estrutura menor, porém ambos não apresentaram aumento na permeabilidade nos tempos de escovação. As microscopias eletrônicas de varredura mostram a formação da smear layer, obliterando os túbulos para ambos os dentifricios. Como conclusão, pode-se afirmar que todos os agentes dessensibilizantes foram efetivos, mesmo apresentando estratégias de ação diferentes. Os dentifrícios são igualmente interessantes para o uso caseiro por ocasionarem oclusão tubular e a associação de tratamentos (caseiro e de consultório) parece ser uma alternativa eficaz no tratamento da hipersensibilidade dentinária.

Aspectos do desenvolvimento morfológico, morfométrico e ultraestrutural do aparelho ungueal do cavalo Baixadeiro

O cavalo Baixadeiro é encontrado na Baixada Maranhense, região caracterizada por planície, podendo permanecer alagada por até seis meses. Ainda que diante destas condições, o cavalo Baixadeiro pode viver sem apresentar doenças da úngula, tais como, a laminite. Assim, propôs-se identificar elementos morfológicos da úngula desta raça específica de cavalo com o intuito de explicar tal resistência à umidade. Foram utilizadas amostras de úngula provenientes de 4 cavalos Baixadeiros (N=16) e de 4 cavalos Puro Sangue Inglês (N=16). Todas as úngulas foram analisadas por macroscopia, morfometria e por microscopia eletrônica de varredura e de luz. Macroscopicamente, a úngula do cavalo Baixadeiro era cuneiforme, com comprimento médio de 10.22 ± 1.3 cm, largura de 9.83 ± 1.01 cm e comprimento da parede medial de 5.67 ± 0.76 cm. A úngula do cavalo Puro Sangue Inglês teve um comprimento médio de 13.47 ± 0.8 cm, largura de 12.54 ± 0.49 cm e comprimento da parede medial de 7.77 ± 0.54 cm. Na microscopia de luz da camada interna, o tecido que conecta as lamelas epidérmicas primárias às secundárias e ao estrato médio foi visualmente mais espesso no Baixadeiro. Além disso, a região distal das lamelas era mais compacta do que as da região proximal, enquanto que no Puro Sangue Inglês não foram observadas diferenças. Na microscopia eletrônica de varredura, o espaço intertubular do estrato médio foi visualmente maior. A partir desta arquitetura nós sugerimos que existe maior adesão da cápsula da úngula à falange distal no cavalo Baixadeiro, provavelmente diminuindo a incidência de rotação da falange distal e, consequentemente, diminuindo a laminite

Utilização de metanol, etanol e metano como doadores de elétrons para a desnitrificação

Esta tese apresenta e discute os dados obtidos a partir de trabalho experimental projetado para avaliar comparativamente o desempenho de reatores desnitrificantes em batelada, tendo etanol, metanol e gás metano como doadores de elétrons. Os experimentos foram realizados em reatores em escala de bancada. Os ensaios com gás metano objetivaram verificar a efetividade deste sub-produto de reatores anaeróbios em substituir os doadores exógenos de elétrons comumente utilizados, tais como metanol e etanol. Para alcançar o objetivo principal deste trabalho, os parâmetros cinéticos de desnitrificação, para os doadores de elétrons ensaiados, foram determinados nas diferentes condições operacionais. Além disso, as alterações ocorridas na população microbiana, ao longo do período experimental, foram avaliadas em relação à diversidade microbiana, por meio de análises microscópicas (óptica, de fluorescência e eletrônica de varredura) e da técnica de Biologia Molecular de PCR/DGGE. A completa desnitrificação foi alcançada para todos os compostos testados, e o etanol foi o doador de elétrons mais eficiente para a desnitrificação. A melhor razão carbono-nitrogênio para a desnitrificação foi igual a 1,0. Contudo, este parâmetro foi encontrado ser inadequado para utilização no processo de desnitrificação, uma vez que não expressa a capacidade real do composto usado em doar elétrons. A desnitrificação com metano ocorreu tanto na presença como na ausência de oxigênio, embora a baixas velocidades quando comparado com os outros compostos. No entanto, a configuração do reator utilizado neste estudo não foi adequada para promover a efetiva dissolução do gás metano na fase líquida. Por essa razão, sugere-se o desenvolvimento de configurações de reatores apropriadas para minimizar as resistências à transferência de massa da fase gasosa para a líquida e também desta para a biomassa.

Produção e caracterização de guias de onda dopados com terras-raras contendo nanopartículas semicondutoras.

O presente trabalho tem como objetivo estudar a produção e caracterização de filmes finos do tipo GeO2-Bi2O3 (BGO) produzidos por sputtering-RF com e sem nanopartículas (NPs) semicondutoras, dopados e codopados com íons de Er3+ ou Er3+/Yb3+ para a produção de amplificadores ópticos. A produção de guias de onda do tipo pedestal baseados nos filmes BGO foi realizada a partir de litografia óptica seguida por processo de corrosão por plasma e deposição física a vapor. A incorporação dos íons de terras-raras (TRs) foi verificada a partir dos espectros de emissão. Análises de espectroscopia e microscopia foram indispensáveis para otimizar os parâmetros dos processos para a construção dos guias de onda. Foi observado aumento significativo da luminescência do Er3+ (região do visível e do infravermelho), em filmes finos codopados com Er3+/Yb3+ na presença de nanopartículas de Si. As perdas por propagação mínimas observadas foram de ~1,75 dB/cm para os guias pedestal em 1068 nm. Para os guias dopados com Er3+ foi observado aumento significativo do ganho na presença de NPs de silício (1,8 dB/cm). O ganho óptico nos guias de onda amplificadores codopados com Er3+/Yb3+ e dopados com Er3+ com e sem NPs de silício também foi medido. Ganho de ~8dB/cm em 1542 nm, sob excitação em 980 nm, foi observado para os guias pedestal codopados com Er3+/Yb3+ (Er = 4,64.1019 átomos/cm3, Yb = 3,60.1020 átomos/cm3) com largura de 80 µm; para os guias codopados com concentração superior de Er3+/Yb3+ (Er = 1,34.1021 átomos/cm3, Yb = 3,90.1021 átomos/cm3) e com NPs de Si, foi observado aumento do ganho óptico de 50% para guia com largura de 100 µm. Os resultados apresentados demonstram que guias de onda baseados em germanatos, com ou sem NPs semicondutoras, são promissores para aplicações em dispositivos fotônicos.

The SEIQS stochastic epidemic model with external source of infection

This paper deals with a stochastic epidemic model for computer viruses with latent and quarantine periods, and two sources of infection: internal and external. All sojourn times are considered random variables which are assumed to be independent and exponentially distributed. For this model extinction and hazard times are analyzed, giving results for their Laplace transforms and moments. The transient behavior is considered by studying the number of times that computers are susceptible, exposed, infectious and quarantined during a period of time (0, t] and results for their joint and marginal distributions, moments and cross moments are presented. In order to give light this analysis, some numerical examples are showed.

Los mármoles comerciales “Marrón Imperial” y “Marrón Emperador” (S.E. España). Caracterización petrológica y criterios de exploración

Los mármoles comerciales "Marrón Imperial" y "Marrón Emperador" son dolomías brechoides que de acuerdo con la clasificación del MIA pertenece al Grupo C de mármoles comerciales. Se determinan sus parámetros petrofísicos según la norma UNE. Sus rasgos petrológicos se estudian mediante microscopio petrográfico de luz transmitida y microscopio electrónico de barrido (MEB) (en modo de electrones secundarios y electrones retrodispersados). Estas rocas son básicamente dolomías mesocristalinas con abundantes vénulas calcíticas politexturales relacionadas con procesos de brechificación y de dolomitización. Rasgos kársticos aumentan la complejidad petrológica de estas rocas ornamentales cuyo litosoma son las dolomías masivas del Cretácico Superior (¿Turoniense?) del dominio Prebético Externo. El material explotado pertenece a una alineación morfoestructural que va desde Jumilla hasta el NE de Caudete y está relacionado con la falla Jumilla-Yecla-Caudete-Font de la Figuera. La relación entre esta falla y las dolomías turonienses son el principal criterio de exploración de estas rocas ornamentales.

Establishment of a confluent monolayer model with human primary trophoblast cells: novel insights into placental glucose transport

STUDY HYPOTHESIS Using optimized conditions, primary trophoblast cells isolated from human term placenta can develop a confluent monolayer in vitro, which morphologically and functionally resembles the microvilli structure found in vivo. STUDY FINDING We report the successful establishment of a confluent human primary trophoblast monolayer using pre-coated polycarbonate inserts, where the integrity and functionality was validated by cell morphology, biophysical features, cellular marker expression and secretion, and asymmetric glucose transport. WHAT IS KNOWN ALREADY Human trophoblast cells form the initial barrier between maternal and fetal blood to regulate materno-fetal exchange processes. Although the method for isolating pure human cytotrophoblast cells was developed almost 30 years ago, a functional in vitro model with primary trophoblasts forming a confluent monolayer is still lacking. STUDY DESIGN, SAMPLES/MATERIALS, METHODS Human term cytotrophoblasts were isolated by enzymatic digestion and density gradient separation. The purity of the primary cells was evaluated by flow cytometry using the trophoblast-specific marker cytokeratin 7, and vimentin as an indicator for potentially contaminating cells. We screened different coating matrices for high cell viability to optimize the growth conditions for primary trophoblasts on polycarbonate inserts. During culture, cell confluency and polarity were monitored daily by determining transepithelial electrical resistance (TEER) and permeability properties of florescent dyes. The time course of syncytia-related gene expression and hCG secretion during syncytialization were assessed by quantitative RT-PCR and enzyme-linked immunosorbent assay, respectively. The morphology of cultured trophoblasts after 5 days was determined by light microscopy, scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM). Membrane makers were visualized using confocal microscopy. Additionally, glucose transport studies were performed on the polarized trophoblasts in the same system. MAIN RESULTS AND THE ROLE OF CHANCE During 5-day culture, the highly pure trophoblasts were cultured on inserts coated with reconstituted basement membrane matrix . They exhibited a confluent polarized monolayer, with a modest TEER and a size-dependent apparent permeability coefficient (Papp) to fluorescently labeled compounds (MW ∼400-70 000 Da). The syncytialization progress was characterized by gradually increasing mRNA levels of fusogen genes and elevating hCG secretion. SEM analyses confirmed a confluent trophoblast layer with numerous microvilli, and TEM revealed a monolayer with tight junctions. Immunocytochemistry on the confluent trophoblasts showed positivity for the cell-cell adhesion molecule E-cadherin, the tight junction protein 1 (ZO-1) and the membrane proteins ATP-binding cassette transporter A1 (ABCA1) and glucose transporter 1 (GLUT1). Applying this model to study the bidirectional transport of a non-metabolizable glucose derivative indicated a carrier-mediated placental glucose transport mechanism with asymmetric kinetics. LIMITATIONS, REASONS FOR CAUTION The current study is only focused on primary trophoblast cells isolated from healthy placentas delivered at term. It remains to be evaluated whether this system can be extended to pathological trophoblasts isolated from diverse gestational diseases. WIDER IMPLICATIONS OF THE FINDINGS These findings confirmed the physiological properties of the newly developed human trophoblast barrier, which can be applied to study the exchange of endobiotics and xenobiotics between the maternal and fetal compartment, as well as intracellular metabolism, paracellular contributions and regulatory mechanisms influencing the vectorial transport of molecules. LARGE-SCALE DATA Not applicable. STUDY FUNDING AND COMPETING INTERESTS This study was supported by the Swiss National Center of Competence in Research, NCCR TransCure, University of Bern, Switzerland, and the Swiss National Science Foundation (grant no. 310030_149958, C.A.). All authors declare that their participation in the study did not involve factual or potential conflicts of interests.