Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Bioengineering

Fabricação e Implantação de miniatura de elemento duplo Medidores de tensão para medição Published: September 18, 2014 doi: 10.3791/51739

Introduction

Estudos experimentais que registram in vivo gastrointestinal (GI) motilidade através de um número de condições experimentais continuam a ser um poderoso instrumento para a compreensão dos processos subjacentes normais e patológicos necessários para a homeostase de nutrientes. Tradicionalmente, inúmeras metodologias experimentais, alguns com semelhanças com os encontrados na prática clínica 1, têm sido usadas para quantificar diretamente mudanças na taxa de contração GI 2-5, pressão intraluminal 6, 7, ou o GI trânsito de marcadores não-absorvíveis 8, 9 ou isótopos estáveis ​​10-12. Cada uma destas técnicas apresenta vantagens e desvantagens únicas, as quais foram tratadas previamente na literatura. Por exemplo, o utilitário de manometria balão para quantificar as alterações de pressão tem sido questionada devido ao cumprimento inerente do material do balão enquanto a recuperação gastrointestinal de marcadores não absorvíveis exige eutanásia anima experimentall para um único ponto de dados. Recentemente, tem sido relatada a aplicação e validação de um cateter de pressão arterial em miniatura que oferece um método não-cirúrgico para monitorar contratilidade gástrica em ratos e camundongos 3. Enquanto um transdutor de pressão orogastricamente colocado efetivamente elimina variáveis ​​de confusão sobre a função gastrointestinal, evitando procedimentos cirúrgicos invasivos, tal abordagem só é adequado para preparações anestesiados. Além disso, a falta de orientação visual não permite a colocação do transdutor de acordo dentro de regiões específicas do estômago. Como tal, esta aplicação é limitada ao estômago ou no cólon desde visualização, juntamente com o fio de transdutor relativamente rígido, dentro do duodeno ou íleo não é uma opção.

Da mesma forma, o biossusceptometria atual (ACB) técnica alternativa biomagnética foi validado para análise contração GI 4. Enquanto a técnica proporciona um ACB ap não invasivaProach para medir as contracções gastrointestinais, ACB sofre de uma limitação similar em que o uso de meios de detecção magnética ingerida não permite a gravação precisa de regiões específicas do tracto gastrointestinal. Esta limitação pode ser superada através da implantação cirúrgica de marcadores magnéticos. No entanto, a técnica ACB exige que o animal ser anestesiado para coleta de dados.

Ultrasonomicrometry tem sido empregue em alguns estudos de GI 13, 14, a fim de tirar vantagem do tamanho reduzido, espaciais e temporais de vantagens piezoeléctricos transmissores / receptores de cristal. Ondas de contração do músculo liso gástrico não são um evento de alta freqüência e ocorrem a uma taxa de cerca de 3-5 ciclos / min. Portanto, as vantagens temporais de sonomicrometry pode ser desnecessário para justificar o custo. Além disso, enquanto o movimento linear é medido com precisão com sonomicrometry, as limitações foram apresentados dados sobre gastrointestinal precisointerpretação que pode resultar da implantação de um número insuficiente de cristais 14.

Com base nos desenhos originais de Bass e colegas 2, 15 este protocolo visualizado documenta mais plenamente a fabricação passo-a-passo e aplicação experimental de miniatura, medidores de dupla elemento de tensão que possuem alta sensibilidade e flexibilidade para gravar as contrações do músculo liso ao longo de todo o GI trato. As dimensões dos elementos strain são adequados para qualquer aplicação roedor desde sensibilidade e tamanho de terminado o aferidor de tensão são mais dependentes das folhas de silicone encapsulando os elementos. Estes extensômetros são facilmente adaptados para a aplicação aguda e crônica em modelos animais de laboratório anestesiados e comportando livremente proporcionando assim uma única técnica para quantificar as contrações do músculo liso.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Todos os procedimentos seguiram Institutos Nacionais de Saúde e as orientações foram aprovadas pelo Comitê de Cuidados e Uso de Animais Institucional na Universidade Penn State Hershey College of Medicine. Os ratos foram alojados utilizando práticas comuns biotério. Nota: Este protocolo utiliza ratos machos Wistar ≥8 semanas de idade e pesando inicialmente 175-200 g.

1. Procedimentos para fabricação de Strain Gage

  1. Mais ferramentas e componentes permanecem disponíveis a partir das empresas de origem ou sucessores e estão resumidos na Tabela 1.
  2. Preparação e colagem de dois extensômetros um único elemento
    1. Manipular os elementos strain gage (EA-06-031-350) cuidadosamente com água limpa Dumont # 5 fórceps. Para limitar o movimento indesejado dos elementos, usar uma pequena limpo, peça, auto-adesivo de papel com o lado adesivo virado para cima para prender os elementos de superfície de trabalho, sem o risco de contaminação ou a adesão excessiva.
    2. Bond dois strain gage únicoelementos back-to-back, para formar um elemento dual. Limpar a parte de trás de cada elemento de película com álcool isopropílico e permitir a secagem por evaporação (secagem com gaze de fibra frequentemente introduz contaminantes que são difíceis de remover). Sob a orientação estereomicroscópio (1 - 3x), e usando uma escova limpa artista (10-0 pêlo de camelo), aplicar uma fina película de adesivo de epóxi-fenólica para a parte de trás de um elemento e colocar imediatamente a opostos volta do segundo elemento de contacto e alinhar as grades da folha (Figura 1A).
    3. Colocar os elementos ligados em um 50 - 60 ° C forno S / N para curar totalmente o epoxi.
      NOTA: Não fixar os elementos ligados desde o excesso de epóxi pode escoar sobre os elementos e pressão podem causar desalinhamento das grades. O epoxi de duas peças tem uma vida útil de refrigeração apenas 6 semanas após a mistura. Bond e curar uma quantidade suficiente de elementos de uma só vez e armazená-los em um ambiente limpo, livre de poeira, o ambiente para uso posterior.
  3. Dimensionamento e fiaçãoElemento duplo extensômetros
    1. Apare os dois aspectos ligados a um tamanho final de 3 x 3 mm com um bisturi # 11 ou lâmina de barbear única aresta. Atraso aparar a parte superior dos elementos de dupla neste momento, de modo a ter uma área de manipulação segura do elemento (Figura 1A).
    2. Cada elemento requer um fio de quatro condutores fabricados a partir de três condutores, bondable, Teflon fio isolado (P / N 336-FTE). Desmonte um 30 centímetros trançado fio de arame de três condutores em três fios constituintes.
    3. Para fazer um cabo de quatro fios, emparelhar um dos fios individuais resultantes com o fio da mesma cor contido dentro de uma segunda 30 cm de comprimento de fio condutor de três. Nas etapas seguintes, estes fios coloridos correspondentes serão unidas na extremidade do terminal para formar um fio comum para o aferidor de tensão final (Figura 1B).
    4. Retire aproximadamente 1 mm de isolamento de Teflon de ambas as extremidades de cada fio com fio strippers térmicas. Usando ativado sol resinadering fluxo e de baixa temperatura de solda (ponto de fusão 183 ° C), as extremidades dos fios de estanho com um ferro de soldar.
    5. Para o próximo passo, é necessária uma ponta microsoldering para formar uma junta de solda, mais discreto para evitar danos causados ​​pelo calor à camada de película do elemento (Figura 1C). Para fabricar uma ponta microsoldering menor, envolver um pequeno pedaço de fio de cobre (~ 0.25 mm de diâmetro) uma vez em torno da ponta de soldar padrão, assegurando que o fio de cobre se estende para além do comprimento da ponta de soldar padrão.
    6. Flux apenas as almofadas de solda de um lado do elemento duplo ligado com uma limpeza 10-0 escova e solda um single e um dos condutores comuns emparelhado com o bloco de solda (Figura 1D). Fluxo residual pode ser removido mais tarde com uma escova limpa embebido em resina de solvente.
    7. Repetir o processo no lado oposto, assegurando que o condutor do fio comum restante é soldada à almofada oposta à ligação comum original.
  4. Testando umnd epoxying duplo elemento extensômetros
    1. Conectores soquete ouro solda (E363 / 0) para as extremidades livres dos fios condutores. Neste momento, conecte o aferidor de tensão a um amplificador de controlo (descrito abaixo), para testar a integridade do conjunto de elemento duplo.
    2. Meça a resistência com uma boa qualidade de um voltímetro. Elementos registrar uma resistência de aproximadamente 350 Ω. Conexões inadequadas resolder neste momento com solda nova.
    3. Se as conexões de solda e montagem do elemento duplo forem considerados satisfatórios, corte o filme elemento restante.
    4. Isolar as juntas de solda sobre as almofadas de elemento de solda com uma camada fina de duas partes de resina de epóxi de silicone-borracha (N / P E211). Para melhores resultados, curar parcialmente a resina para 20 - 30 minutos antes da aplicação (Figura 1E).
  5. Encapsular medidores dupla elemento de tensão em silicone
    1. Cortar três pedaços de 0,5 milímetros de espessura de folha de silicone (P / N 20-20) a 15 mm 2 e cinclinar o silicone com água destilada. Cortar um pedaço de folha de silicone em forma de U, a fim de acomodar a montagem final elemento duplo, sem deformar a encapsulação de silicone (Figura 1F).
    2. Cubra as superfícies internas das folhas de silicone livre de gama com adesivo de silicone transparente.
    3. Sanduíche o conjunto duplo elemento dentro do entalhe e as folhas externas alinhadas, em seguida, pressione suavemente para fora o excesso de silicone, bem como as bolhas de ar, a partir do centro para fora. Apertar cuidadosamente o conjunto encapsulado entre dois blocos de ações barra de metal por 24 horas para assegurar a espessura uniforme e que não ocorrem deformações.
    4. Permitir que o excesso de silicone de permanecer ao longo dos limites da montagem e cura. Este excesso irá ser removida quando a folha de silicone é cortado com as dimensões desejadas finais (frequentemente de 6 mm x 8 mm; Figura 1G).
  6. Conclusão do conector do fio e calibração
    1. Reforçar a junção da soldados conectores soquete ouro sobre o fio do terminal indivíduo lidera com 3 mm (1/8 de polegada) encolher tubo e alinhar dentro de um eletrodo pedestal de plástico (MS363, Figura 1H). Fixe o pedestal do eletrodo e fios com 0,125 e 0,25 polegadas de diâmetro encolher tubulação para evitar a desconexão durante o experimento (Figura 1I).
    2. Sinais Strain Gauge são processadas através de um amplificador de ponte de alto ganho (P / N AMP-01-SG). Conecte o strain gage ao amplificador usando um cabo com um plugue acoplado (363 - SL / 6) para coincidir com o pedestal do eletrodo. A tampa de rosca proporciona uma segurança adicional para manter os sinais ininterruptamente durante todo o experimento.
    3. Ajuste as configurações de ponte, equilíbrio e ganho do amplificador para um strain gage dedicado as instruções do fabricante. Apor o final do extensómetro, onde os fios de saída horizontal para uma pinça rígida e calibrar através da colocação de um 1 g de carga estática na extremidade oposta, como descrito originalmente por Pascaud e colegas2, 16, 17.

2. Procedimentos cirúrgicos para aguda Implantação de Strain Gage

  1. Animal Care e Preparação:
    1. Alimentos privar animais experimentais na noite anterior implante cirúrgico (água podem ser fornecidas ad libitum).
    2. Profundamente anestesiar o animal. Tiobutabarbital (100 - 150 mg / kg; ip em ratos) é o preferido para a implantação de terminais extensómetro e experimentação, devido ao efeito anestésico sustentada e alteração mínima de reflexos gástricas no rato 10 (ou seja, não sobrevivência.). Teste para a ausência de pata pitada reflexo para determinar a profundidade da anestesia.
    3. Prepare o rato para cirurgia asséptica, como ditado pelo projeto experimental e aprovou as orientações IACUC incluindo esterilização instrumentos cirúrgicos, raspando locais de incisão, a aplicação de pomada vet olho e desinfecção de todas as áreas cirúrgicas. NOTA: Se o strain gage está sendo adaptado para uso crônico, esterilizar oo strain gage apenas com óxido de etileno esterilização (gás). O uso de técnicas de calor ou de esterilização química pode danificar o aferidor de tensão.
  2. A intubação traqueal para experimentos de terminal:
    1. Para longa duração, terminal, experimentos entubar o rato com um tubo traqueal para manter as vias respiratórias abertas. Faça um 1 - cm incisão mediana 2 no lado ventral do pescoço da borda inferior da mandíbula até a fúrcula.
    2. Separa-se os músculos de cinta subjacentes, utilizando uma dissecção romba na linha média para expor a traqueia. Isolar a traquéia eo esôfago subjacentes e coloque um laço de 3-0 ethilon sutura entre a traqueia eo esófago para formar uma ligadura.
    3. Abra a traquéia anteriormente, fazendo uma pequena Realizado incisão na membrana entre dois dos anéis cartilaginosos da traquéia apenas distais à glândula tireóide. Inserir um pequeno pedaço de tubo de polietileno (P / N de PE-270), 5 mm de comprimento (e chanfrado numa extremidade) na traqueiae fixá-lo no lugar com a ligadura.
    4. Coloque os músculos da cinta de volta no lugar e suturar a pele sobrejacente com 3-0 ethilon.
  3. Strain Gauge instrumentação para a superfície gastrointestinal:
    1. Passe os quatro cantos do strain gage com 4-5 cm de comprimento de 4-0, ou menor, fio de seda estéril usando um # 14 ponto estreitamento 3/8 círculo agulha antes da cirurgia. Sutura de seda proporciona um elevado grau de flexibilidade e é menos susceptível de danificar o silicone encapsular o elemento de extensómetro.
      NOTA: fio de seda é aceitável para cirurgias não-sobrevivência e para aplicações internas, onde a absorção de bactérias através de uma barreira epitelial não é um risco. Em aplicações que necessitam de cirurgia de sobrevivência, uma sutura prolene é necessária a fim de reduzir o risco de infecção inerente às fibras de tecido trançado da sutura de seda.
    2. Realize uma laparotomia por incisão de pele abdominal ao longo da linha média. Seção da musculatura reto abdominal ao longolinha alba ligação (avascular) para evitar sangramento. Em seguida, faça uma incisão na linha média muito superficial no peritônio parietal para evitar lacerar vísceras abdominais subjacente.
    3. Exteriorizar o estômago com o auxílio de solução salina com ponta de algodão embebido aplicadores. Manter o estômago em posição por cuidadosamente colocando-o numa solução salina almofada de gaze embebida na extremidade caudal da incisão abdominal.
    4. Alinhar a grade do extensómetro encapsulado em paralelo com as fibras do músculo liso circular. Usando as suturas anteriormente rosca (passo 2.3.1), anexar os cantos do medidor à superfície serosa ventral do corpo gástrico usando um # 14 ponto estreitamento 3/8 círculo agulha. A fim de minimizar o dano tecidual e sangramento potencial, não use agulhas gumes cortantes e não perfurar quaisquer vasos sanguíneos superficiais na superfície do estômago.
    5. Comece o padrão de sutura do calibre ao longo da curvatura maior do estômago, perto do fundo / limite corpus e prossigaseguinte ao longo do fundo / corpus boundary direção da curvatura menor. A serosa subjacente ao strain gage deve ser nem folga nem excessivamente esticada, a fim de obter os melhores resultados.
    6. Voltar cuidadosamente o estômago a sua posição anatômica utilizando algodão derrubado aplicadores embebidos com solução salina.
    7. Num modelo agudo, exteriorizar o extensómetro leva na extremidade caudal da incisão na linha antes do fecho da incisão abdominal. Fixar os fios livres para o animal (por exemplo,., Pata traseira), a fim de proporcionar alívio de tensão durante a manipulação do animal ou do conector de fio do terminal. Feche os músculos reto abdominal e da pele abdominal separadamente com 3-0 nylon sutura. Num modelo crónico, fixar os fios por via subcutânea, ao longo do lado dorsal do rato e exterioriza-las por cima do crânio 18.
    8. Depois da instrumentação cirúrgica, colocar os animais numa moldura estereotáxica para suportar a cabeça e elevar a parte superior do tronco. O último passo ajuda a reduzir a reartefato spiration durante a gravação. Monitorar a temperatura rectal e mantida a 37 ± 1 ° C por meio de um almofada de aquecimento controlada por realimentação.
    9. Na conclusão de experimentos terminais utilizando anestesia tiobutabarbital, o animal deve ser sacrificado de forma consistente com a American Veterinary Medical Association (AVMA) Orientações sobre a eutanásia.
  4. Gravações motilidade gástrica:
    1. Amplificar o sinal de strain gage com qualquer amplificador ponte DC disponível comercialmente.
    2. Anote os sinais de saída DC em um computador com a função de gravador de gráficos de qualquer sistema de aquisição de dados disponíveis no mercado.
      Observação: Uma cópia impressa da saída do amplificador pode ser gerado por meio de um registador de polígrafo.

3. Representante Medição de gástricas Contrações Após Brainstem Estimulação

  1. Exposição de tronco cerebral e quarto ventrículo
    1. Após a instrumentação cirúrgica e placement do animal tiobutabarbital anestesiados em um quadro estereotáxico, faça de 1,5 - 2 cm da incisão na linha média do osso occipital em direção à base do pescoço.
    2. Separe o tecido conjuntivo que une as barrigas musculares bilaterais dos músculos do pescoço subjacentes ao longo da linha média (músculos de superficial a profunda são auris longus porção cranial, levantador da porção caudal auris longus e platisma porção cranial levantador).
    3. Retire a longus levantador auris do osso occipital uma vez a linha média está claramente definido e exposto.
    4. Expor cuidadosamente a região caudal do crânio por meio de dissecção romba para separar músculo platisma da dura-máter subjacente.
    5. Use uma nova agulha de 25 G para separar cuidadosamente a dura-máter ao longo do forame magno estendendo bilateralmente para os côndilos occipitais.
    6. Use # 5 fórceps Dumont para remover a pia e meninges aracnóide que cobre o quarto ventrículo e expor o tronco cerebral.
  2. Quarta thyrotropin ventrículo hormônio liberador de administrar ou nitroprussiato de sódio por via intravenosa
    1. Pesar e dissolver hormona libertadora da tirotropina (TRH) em solução salina estéril para obter uma concentração final de 50 uM TRH.
    2. Pesar e dissolver o nitroprussiato de sódio (SNP) em solução salina estéril para obter uma concentração final de 150 uM de SNP.
    3. Usando uma seringa de 10 mL, administrar 2 ul de TRH (dose final é igual a 100 pmol) para a superfície dorsal do tronco cerebral quarto ventrículo para facilitar a gravação de contracções gástricas.
    4. Usando uma seringa esterilizada e 27 L de agulha, administrar 150 umol / kg de SNP através da veia da cauda, ​​para facilitar a gravação do relaxamento gástrico.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Os dados representativos de um rato anestesiado tiobutabarbital-são mostrados na Figura 2. O traço superior representa as contracções corpo gástrico do rato durante a administração do tronco cerebral de hormona libertadora da tirotropina (TRH, 100 pmol), um péptido que aumentam a motilidade do conhecido 3, 19. Ele mostra contrações iniciais anteriores ao aumento da atividade do músculo liso gástrico fásica. Nota: A análise desses picos de contrações gástricas seguir a fórmula original concebido por Ormsby and Bass 20

Motilidade Índice = (N 1 x 1) + (2 x 2 N) + (N 3 x4) + (N 4 x8)

Com base nesta fórmula, N é igual ao número total de picos numa gama miligrama particular. Por conseguinte, supondo que o sinal de 0 mg é indicativa de não haver a motilidade gástrica, o agrupamento de sinais sinusoidais de pico-a-pico pode ser calculado como 25 - 50 mg, 60 - 100 mg, 110-200 mg e mais sinais de 210 mg de N 1 a 4 N, respectivamente. Esta fórmula é menos sensível a flutuações de tom de base que ocorrem naturalmente em vários segundos ou minutos. Tais flutuações teria que ser subtraídos, a fim de gerar a área sob válido utilizando as medições da curva 3.

O segundo traço demonstra uma diminuição do tónus do músculo liso gástrico basal a partir do mesmo animal em resposta ao dador de óxido nítrico, o nitroprussiato de sódio (150 mmol / kg iv). Os dados que representam uma inibição da actividade do músculo liso gástrico são prontamente analisados ​​pela redução na tensão do sinal entre a linha de base e a resposta máxima. Este sinal de tensão pode então ser utilizada para derivar a carga estática equivalente, em gramas, se o extensómetro foi calibrado antes da experiência. Estes dados representativos demonstrar as capacidades bidirecionais de um Strain Gauge duplo elemento que foi devidamente anexado ao serosa gástrica.

e_content "> O terceiro traço representa basais contracções musculares lisas gravados por um medidor de tensão suturado subminiatura para a superfície serosa do duodeno de um rato em jejum. A orientação dos elementos extensómetro também em paralelo com o músculo circular do duodeno.

Figura 1
Figura 1: Principais etapas de fabricação de strain gage. (A) os dois aspectos ligados que foram cortadas em três dos quatro lados de dimensões finais. (B) fins de representação de fios configurado para fixação de calibrar elementos (à esquerda) e conectores terminais (à direita ). Note-se que fios vermelho duplas são unidas apenas na parte final (seta). (C) colocação Representante de um fio de arame de cobre na proximidade de multa (1,5 mm) solderiponta ng. A manutenção de solda nova ao longo desta junção (seta) garante a transferência de calor suficiente através da ponta micro para derreter 63% Tin: 36,65% de chumbo: 0,35% de antimônio solda (D) medida Representante das junções de solda entre fios condutores e pastilhas de solda sobre o elemento Gage. (E). juntas de solda Adequadamente envasadas. (F) representativas entalhe na folha laminada de silicone interna para acomodar o elemento de tensão calibre sem deformar elemento concluído. (L) camadas coladas de folhas de silicone (três no total) a formação de um aferidor de tensão antes de completada dimensionamento final. (H) conexões fio para banhado a ouro soquetes são reforçadas com camadas de succeedingly maior diâmetro encolher tubulação antes da inserção no pedestal do eletrodo. (I) envoltório do psiquiatra final aposição de conectores terminais e pedestal eletrodo. Barras de calibração: (A - D), 5 mm; (E), a 2 mm; E (F - I), A 5 mm. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 2
Figura 2. vestígios de motilidade representativos gerado com fabricados dupla elem ento extensômetros. Gravações feitas a partir do corpo gástrico anterior durante um aumento de contrações gástricas (top-traço) e durante uma inibição das contrações gástricas (traço médio) e duodeno (traço inferior) ratos em jejum (200 - 250 g).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Os procedimentos aqui apresentados permitem laboratórios individuais para fabricar extensómetros miniatura sensíveis para aplicações biológicas, incluindo, mas não limitado a, a motilidade gastrointestinal em animais pequenos de laboratório. Uma vez que a produção comercial destes extensômetros cessou, os laboratórios que investigam a função gastrointestinal estão limitados a outras técnicas que podem não permitir a gama completa de aplicações experimentais que estão disponíveis. Este relatório fornece uma descrição atualizada e mais detalhada das técnicas descritas anteriormente 15. O texto e vídeo que acompanha abordar especificamente soluções para problemas comuns que nós reconhecidos durante o desenvolvimento e domínio do processo de fabricação.

Cada passo, tal como descrito, apresenta as técnicas de fabricação de sucesso. Atenção especial para limpa e segura soldar todas as conexões, bem como evitar danos ao elemento com o calor excessivo do soldering processo são os desafios mais freqüentes para o sucesso. O fio de calibre fino é propenso a quebrar se não for devidamente reforçado com tubulação do psiquiatra ou epóxi silicone e resultará em uma ausência de sinal quando o calibre é flexionado suavemente. Um extensómetro com um fio quebrado ou desligado na vizinhança dos conectores de ouro no suporte de plástico do terminal é a falha mais frequente de um calibre anteriormente funcional. Calibres individuais podem ser cuidadosamente desmontado através da remoção do tubo de aperto, a fim de expor o fio quebrado. Após resoldering o fio ao conector de ouro, todo o calibre é remontado com nova tubulação do psiquiatra.

Com um pouco de prática e muita atenção para a fabricação de medidores de deformação de dimensões uniformes, a aposição extensômetros relativos para limpar marcos (por exemplo., Maior curvatura gástrica, fundo de olho / contorno corpus), e evitando danos ao sistema vascular, os usuários novatos vão se desenvolver rapidamente o capacidade de alcançar resultados consistentes. Encapsular o elemento duplo em três camadas de silicone cria um strain gage durável e flexível, mas altamente sensível, que vai durar ao longo do uso repetido com o cuidado adequado. A elevada sensibilidade de um aferidor de tensão não encapsulado é minimamente afectada por qualquer resistência que é dada pelo laminado de silício. Folhas de silicone mais finas (P / N 20-05) são recomendados, a fim de modificar o manômetro para aplicações intestinais ou para a fabricação de medidores de menores para ratos e regiões do intestino discreto como esfíncteres e esôfago. O cuidado extra é necessário, pois calibres mais finos têm diminuído a resistência ao rasgo da folha de silicone durante a implantação.

Surgical dificuldades com a utilização destes calibres, muitas vezes o resultado de manipulação excessiva dos órgãos viscerais or desalinhamento do medidor durante a implantação. O ex-provável inicia neural e processos inflamatórios que levam diretamente para deficiente motilidade GI, 9, 21 embora ambosarmadilhas são facilmente sanado pelo refinamento da técnica cirúrgica. Isto pode incluir alteração da extensão e o ponto de incisão na linha média do abdómen para iniciar, bem como minimizar a manipulação das vísceras durante exteriorização e substituição do estômago.

A validade e fidelidade destes extensômetros foram discutidos anteriormente 2, 15. Nós, e outros, rotineiramente medir a atividade do músculo liso gástrico em, preparações anestesiados agudos 16, 22. Utilizando instrumentos adequados, um único investigador pode instrumento e adquirir dados de cima para quatro animais em um único dia. Além disso, o implante de múltiplas bitolas dentro do mesmo animal permite medir a relação entre as regiões adjacentes, ou distantes, do tracto gastrointestinal.

Em resumo, a fabricação destes calibres de tensão subminiatura permite uma ampla gama de estudos, utilizando uma variedade de técnicas de implantação comum, instrumentation e análise de dados. Entre as aplicações em todo o trato gastrointestinal, estes medidores permitem a comparação entre os dados recolhidos a partir de A) designs experimentais agudas e / ou crônicas; B) locais múltipla (simultânea) de gravação de dentro de um único animal; e C) uma ampla gama de intervenções experimentais.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Acknowledgments

O financiamento da investigação foi recebida por meio do Instituto Nacional de Distúrbios Neurológicos e Derrame (NS049177 e NS087834). Os autores gostariam de agradecer as contribuições intelectuais do falecido Dr. Paul Bass e seus colegas ao projeto original dos medidores de deformação; e Carol Tollefsrud para a fabricação e comercialização dos medidores de deformação até a cessação da produção em 2010, bem como para a sua correspondência perspicaz.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Strain gage element Micro-Measurements (Vishay Product Group) EA-06-031-350  Linear pattern, foil, stress analysis strain gage (2 required)
www.vishaypg.com/micro-measurements/
or
http://www.vishaypg.com/docs/11070/031ce.pdf
Epoxy-phenolic adhesive M-bond 610 General purpose adhesive for bonding strain gage elements http://www.vishaypg.com/docs/11024/wirecable.pdf
3 conductor insulated wire 336-FTE Fine gage, flexible general purpose wire http://www.vishaypg.com/docs/11024/wirecable.pdf
Flux and rosin solvent kit FAR-2 M-Flux AR kit Liquid solder flux http://www.vishaypg.com/docs/11023/soldacce.pdf
Solder 361A-20R-25 Optimized and recommended for strain gage applications http://www.vishaypg.com/docs/11023/soldacce.pdf
Gold socket connector PlasticsOne E363/0 Socket contact for electrode pedestal
http://www.plastics1.com/PCR/Catalog/Item.php?item=407
Electrode pedestal MS363 Secure platform for wire contacts http://www.plastics1.com/PCR/Catalog/Item.php?item=499
6-wire cable 363 PLUG W/VINYL SL/6 Pre-fabricated vinyl-coated cable (in customized lengths) with plug adaptor to match electrode pedestal and tinned solder lugs on terminal end
Silicone rubber casting compound EIS electrical products Elan Tron E211 Potting medium for gage/wire solder joints
http://www.eis-inc.com
HOTweezers Meisei Corporation Model 4B Wire insulation strippers
http://www.impexron.us
Soldering station Weller (Apex Tool Group) WES 51 High quality soldering equipment
http://www.apexhandtools.com/weller/index.cfm
Available through http://www.eis-inc.com or http://www.amazon.com
Silicone sheet Trelleborg Sealing Solutions Northborough-Life Sciences Pharmelast 20-20 Encapsulating strain gage elements
10 B Forbes Road Northborough, MA 01532 (800) 634-2000
Amplifier Experimetria Ltd AMP-01-SG
http://experimetria.com/Biological_amplifiers.php

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Szarka, L. A., Camilleri, M. Methods for measurement of gastric motility. Am. J. Physiol. Gastrointest. Liver Physiol. 296 (3), G461-G475 (2009).
  2. Pascaud XB, F. A. U., Genton, M. J., Bass, P. A miniature transducer for recording intestinal motility in unrestrained chronic rats. Am. J. Physiol. Endocrinol. Metab. Gastrointest. Physiol. 4 (5), 532-538 (1978).
  3. Gourcerol, G., Adelson, D. W., Million, M., Wang, L., Tache, Y. Modulation of gastric motility by brain-gut peptides using a novel non-invasive miniaturized pressure transducer method in anesthetized rodents. Peptides. 32 (4), 737-746 (2011).
  4. Américo, M. F., et al. Validation of ACB in vitro and in vivo as a biomagnetic method for measuring stomach contraction. Neurogastroenterol. Motil. 22 (12), 1340-1374 (2010).
  5. Fujitsuka, N., Asakawa, A., Amitani, H., Fujimiya, M., Inui, A. Chapter Eighteen - Ghrelin and Gastrointestinal Movement. Ghrelin and Gastrointestinal Movement. , Academic Press. 289-301 (2012).
  6. Monroe, M. J., Hornby, P. J., Partosoedarso, E. R. Central vagal stimulation evokes gastric volume changes in mice: a novel technique using a miniaturized barostat. Neurogastroenterol. Motil. 16 (1), 5-11 (2004).
  7. Herman, M. A., et al. Characterization of noradrenergic transmission at the dorsal motor nucleus of the vagus involved in reflex control of fundus tone. Am. J. Physiol. Regul. Integr. Comp. Physiol. 294 (3), 720-729 (2008).
  8. Gondim, F. A., et al. Complete cervical or thoracic spinal cord transections delay gastric emptying and gastrointestinal transit of liquid in awake rats. Spinal Cord. 37 (11), 793-799 (1999).
  9. Van Bree, S. H. W., et al. Systemic inflammation with enhanced brain activation contributes to more severe delay in postoperative ileus. Neurogastroenterol. Motil. 25 (8), 540-549 (2013).
  10. Qualls-Creekmore, E., Tong, M., Holmes, G. M. Gastric emptying of enterally administered liquid meal in conscious rats and during sustained anaesthesia. Neurogastroenterol. Motil. 22 (2), 181-185 (2010).
  11. Qualls-Creekmore, E., Tong, M., Holmes, G. M. Time-course of recovery of gastric emptying and motility in rats with experimental spinal cord injury. Neurogastroenterol. Motil. 22 (1), 62 (2010).
  12. Choi, K. M., et al. Determination of gastric emptying in nonobese diabetic mice. Am. J. Physiol. Gastrointest. Liver Physiol. 293 (5), G1039-G1045 (2007).
  13. Adelson, D. W., Million, M., Kanamoto, K., Palanca, T., Tache, Y. Coordinated gastric and sphincter motility evoked by intravenous CCK-8 as monitored by ultrasonomicrometry in rats. Am. J. Physiol. Gastrointest. Liver Physiol. 286 (2), G321-G332 (2004).
  14. Xue, L., et al. Effect of modulation of serotonergic, cholinergic, and nitrergic pathways on murine fundic size and compliance measured by ultrasonomicrometry. Am. J. Physiol. Gastrointest. Liver Physiol. 290 (1), G74-G82 (2005).
  15. Bass, P., Wiley, J. N. Contractile force transducer for recording muscle activity in unanesthetized animals. J. Appl. Physiol. 32 (4), 567-570 (1972).
  16. Holmes, G. M., Browning, K. N., Tong, M., Qualls-Creekmore, E., Travagli, R. A. Vagally mediated effects of glucagon-like peptide 1: in vitro and in vivo gastric actions. J. Physiol. 587 (19), 4749-4759 (2009).
  17. Tong, M., Qualls-Creekmore, E., Browning, K. N., Travagli, R. A., Holmes, G. M. Experimental spinal cord injury in rats diminishes vagally-mediated gastric responses to cholecystokinin-8s. Neurogastroenterol. Motil. 23 (2), e69-e79 (2011).
  18. Miyano, Y., et al. The role of the vagus nerve in the migrating motor complex and ghrelin- and motilin-induced gastric contraction in suncus. PLoS ONE. 8 (5), e64777 (2013).
  19. Holmes, G. M., Rogers, R. C., Bresnahan, J. C., Beattie, M. S. Thyrotropin-releasing hormone (TRH) and CNS regulation of anorectal motility in the rat. J Auton. Nerv. Syst. 56, 8-14 (1995).
  20. Ormsbee, H. S., Bass, P. Gastroduodenal motor gradients in the dog after pyloroplasty. Am. J. Physiol. 230, 389-397 (1976).
  21. Fukuda, H., et al. Impaired gastric motor activity after abdominal surgery in rats. Neurogastroenterol. Motil. 17 (2), 245-250 (2005).
  22. Browning, K. N., Babic, T., Holmes, G. M., Swartz, E., Travagli, R. A. A critical re-evaluation of the specificity of action of perivagal capsaicin. J. Physiol. 591 (6), 1563-1580 (2013).

Tags

Bioengenharia do trato gastrointestinal contrações gástricas motilidade, fisiologia neurociência strain gage
Fabricação e Implantação de miniatura de elemento duplo Medidores de tensão para medição<em&gt; In Vivo</em&gt; Gastrointestinal Contrações em roedores.
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Holmes, G. M., Swartz, E. M.,More

Holmes, G. M., Swartz, E. M., McLean, M. S. Fabrication and Implantation of Miniature Dual-element Strain Gages for Measuring In Vivo Gastrointestinal Contractions in Rodents.. J. Vis. Exp. (91), e51739, doi:10.3791/51739 (2014).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter