يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية

مقالة منهجية

الذهب Nanorod بمساعدة تحفيز البصري من الخلايا العصبية

9K مشاهدة

⸱

DOI:

10.3791/52566

⸱

أبريل 27, 2015

 ,  , 
1Biotactical Engineering, Faculty of Science, Engineering and Technology, Swinburne University of Technology

في هذه المقالة

ملخص

يوضح هذا البروتوكول كيفية استخدام التسخين العابر المرتبط بالامتصاص البصري للقضبان النانوية الذهبية لتحفيز التمايز ونشاط الكالسيوم داخل الخلايا في الخلايا العصبية. من المحتمل أن تفتح هذه النتائج تطبيقات جديدة في الأطراف الاصطناعية العصبية والدراسات الأساسية في علم الأعصاب.

الملخص

أظهرت الدراسات الحديثة أنه يمكن تحفيز الأعصاب بعدة طرق عن طريق التسخين العابر المرتبط بامتصاص ضوء الأشعة تحت الحمراء بواسطة الماء في الأنسجة العصبية. تحمل هذه التقنية إمكانات كبيرة لاستبدال أو استكمال تقنيات التحفيز القياسية ، نظرا لإمكانية زيادة توطين المنبه وتقليل التلامس الميكانيكي مع الأنسجة. ومع ذلك ، فإن الأساليب البصرية محدودة بسبب عدم قدرة الضوء المرئي على اختراق الأنسجة بعمق علاوة على ذلك ، تشير النمذجة الحرارية إلى أن تأثيرات التسخين التراكمية قد تكون خطرة عند استخدام مواقع تحفيز متعددة أو معدلات تكرار عالية لليزر. يصف البروتوكول الموضح أدناه نهجا محسنا لتحفيز الخلايا العصبية بالأشعة تحت الحمراء. تعتمد الآلية الأساسية على التسخين العابر المرتبط بالامتصاص البصري لقضبان الذهب النانوية ، والتي يمكن أن تسبب تمايز الخلايا العصبية وزيادة مستويات نشاط الكالسيوم داخل الخلايا. توضح هذه النتائج أن امتصاص الجسيمات النانوية يمكن أن يعزز و / أو يحل محل عملية التحفيز العصبي بالأشعة تحت الحمراء القائمة على امتصاص الماء ، مع إمكانية التطبيقات المستقبلية في الأطراف الاصطناعية العصبية والعلاجات الخلوية.

المقدمة

وقد أثبتت الدراسات الحديثة أن التدفئة عابرة المرتبطة امتصاص الأشعة تحت الحمراء عن طريق المياه (الطول الموجي> 1،400 نانومتر) يمكن أن تستخدم للحث على إمكانات العمل في الأعصاب الأنسجة 1 و العابرين الكالسيوم داخل الخلايا العضلية في 2. وأثار استخدام الأشعة تحت الحمراء اهتماما كبيرا لتقديم الطلبات في الأطراف الاصطناعية العصبية، نظرا لدقة القرار المكانية المحتملين، وعدم وجود اتصال مباشر مع الأنسجة، والتقليل من القطع الأثرية التحفيز، وإزالة الحاجة إلى تعديل وراثيا الخلايا السابقة لتحفيز ( كما هو مطلوب في علم البصريات الوراثي) 1. على الرغم من كل هذه المزايا، تشير النماذج الحرارية وضعت مؤخرا أن الهدف الأنسجة / الخلايا قد تتأثر الآثار التدفئة التراكمي، عندما تستخدم مواقع التحفيز متعددة و / أو الرسوب عالية 3،4.

واستجابة لهذه التحديات، وقد اعترفت الباحثون إمكانية استخدام absor خارجياأفراد لتحفيز العصب لإنتاج آثار أكثر محلية التدفئة في الأنسجة. هوانغ آخرون أثبت هذا المبدأ من خلال استخدام الجسيمات النانوية الفريت مغنطيسية مسايرة فائقة superparamagnetic لتنشيط عن بعد القنوات TRPV1 حساسة للحرارة في HEK 293 الخلايا مع الترددات الراديوية المجال المغناطيسي 5. على الرغم من أن هذه التقنية قد تسمح لاختراق أعمق (المجالات المغناطيسية تتفاعل ضعيفة نسبيا مع الأنسجة)، وسجلت ردود فقط على مدى فترات من ثانية، بدلا من فترات ميلي ثانية واحدة المطلوبة في أجهزة الكترونية 5. وبالمثل، فرح وآخرون التحفيز الكهربائي أثبتت من العصبونات القشرية الفئران السوداء مع الجسيمات الدقيقة في المختبر. أظهروا الدقة على مستوى خلية في التحفيز باستخدام فترات نبض بناء على أمر من مئات ميكرو ثانية والطاقات في نطاق μJ، ويحتمل أن السماح لأسرع معدلات الرسوب 6.

كما تم تطبيق استخدام ماصات خارجي للحثتغيرات شكلية في المختبر. أظهر Ciofani وآخرون زيادة ~ 40٪ في نمو الخلايا العصبية باستخدام كهرضغطية الأنابيب النانوية نيتريد البورون متحمس بواسطة الموجات فوق الصوتية (7). وبالمثل، تم الإبلاغ عن endocytosed جزيئات أكسيد الحديد في الخلايا PC12 لتعزيز محوار التمايز بطريقة تعتمد على الجرعة، ويرجع ذلك إلى تفعيل جزيئات التصاق الخلية مع أكسيد الحديد 8.

في الآونة الأخيرة، ركزت اهتمامها امتصاص خارجي لمساعدة التحفيز العصبي أيضا على استخدام جزيئات الذهب (الاتحاد الافريقي NPS). الاتحاد الافريقي مصادر القدرة النووية لديها القدرة على استيعاب بكفاءة ضوء الليزر في ذروة plasmonic وتبدد ذلك في البيئة المحيطة بها في شكل حرارة 9. بين كافة الأشكال الجسيمات المتاحة، وامتصاص البصرية من نانواعواد الذهب (الاتحاد الافريقي NRS) مباريات مريح النافذة العلاجية من الأنسجة البيولوجية (بالقرب من الأشعة تحت الحمراء - الجرد الوطني، والطول الموجي بين 750-1،400 نانومتر) 10. وعلاوة على ذلك، في تتمةتحويلة من التحفيز العصبي، واستخدام الاتحاد الافريقي NRS يوفر توافق مع الحياة مواتية نسبيا ومجموعة واسعة من الخيارات functionalization سطح 11. وقد أظهرت الدراسات الحديثة أن تأثير تنشيطية على التمايز يمكن أن يتسبب التعرض ليزر بعد متواصلة من الاتحاد الافريقي في شمال ولاية أراكان NG108-15 الخلايا العصبية (12). وبالمثل، سجلت العابرين الكالسيوم داخل الخلايا في الخلايا العصبية مثقف مع الاتحاد الافريقي NRS بعد أشعة الليزر التضمين مع ترددات متغيرة والنبض أطوال 13. كما تم تسجيل الاستقطاب غشاء الخلية بعد NIR إضاءة ليزر من الاتحاد الافريقي NRS في الثقافات الأولية من الخلايا العصبية العقدية الحلزونية 14. الأولى من نوعها في تطبيق الجسم الحي مع المشع الاتحاد الافريقي NRS وقد ثبت مؤخرا. بعثة مراقبة الانتخابات وزملاء العمل كشفت الاتحاد الافريقي NRS في ذروتها plasmonic وسجلت زيادة ستة أضعاف في السعة من إمكانات العمل المركب العصبية (CNAPs) وانخفاض ثلاثة أضعاف في العتبة التحفيز في الفئران الأعصاب الوركي. وENويعزى استجابة تعزيز نسبة إلى آثار التدفئة المحلية الناتجة عن الإثارة من NR plasmonic الذروة 15.

في هذه الورقة، يتم تحديد بروتوكولات للتحقيق في آثار التحفيز الليزر في NG108-15 الخلايا العصبية مثقف مع NRS الاتحاد الافريقي. هذه الطرق توفر بسيطة، لكنها قوية، وسيلة لأشرق السكان الخلية في المختبر باستخدام التقنيات والمواد البيولوجية القياسية. ويستند هذا البروتوكول على الصمام الثنائي ليزر إلى جانب الألياف (LD) التي تسمح التشغيل الآمن والمواءمة للتكرار. إعداد العينة والليزر طرق التشعيع الاتحاد الافريقي NR يمكن تمديد أيضا على الأشكال الجسيمات المختلفة والثقافات الخلية العصبية، التي تنص على أن البروتوكولات التوليف وثقافة محددة معروفة، على التوالي.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

البروتوكول

1. الاتحاد الافريقي NRS إعداد

ملاحظة: الاتحاد الافريقي NRS يمكن توليفها من قبل عدد من وصفات 16، أو تم شراؤها من البائعين التجارية.

  1. قياس الكثافة البصرية الأولية (OD) من الحل الاتحاد الافريقي NR عبر أشعة فوق البنفسجية فيس التحليل الطيفي، من خلال تسجيل قيم الامتصاص من 300 نانومتر إلى 1،000 نانومتر مع قرار من 0.5-2 نانومتر. تختلف حجم من الحل لاستخدامها مع كفيت المتاحة.
  2. تقييم NP التركيز المولي الأولي مع مناسبة تقنية 17 (مثل الأشعة فوق البنفسجية فيس التحليل الطيفي، جسيم واحد الطيف بالحث كتلة البلازما، وانتقال المجهر الإلكتروني) أو استخدام القيم تركيز المقدمة من قبل البائع.
  3. يعد حل الأسهم 5 مل عن طريق تمييع العينة الاتحاد الافريقي NR الأولية للتوصل الى OD = 1. للحصول على أفضل التكرار، والحفاظ على ثابت OD لجميع العينات التي تم اختبارها. اتبع بروتوكول بائع التجاري لتركيبة المذيب تمييع. إذا لم تكن متأكدا، واستخدام الماء منزوع الأيونات.
  4. الطرد المركزي 1 مل من محلول الاتحاد الافريقي NR مرتين لمدة 15 دقيقة في 7،800 x ج لإزالة أي فائض الكيميائية من الحل. يمكن دورات الطرد المركزي تختلف في القوة والوقت (على سبيل المثال 20 دقيقة في 5،600 × ز) 18.
  5. إزالة supernatants واعادة تعليق في شمال ولاية أراكان في الماء منزوع الأيونات. كما إعادة علقت الجزيئات قد تشكل الحصى في الحل، إعدادهم يوميا للحصول على أفضل النتائج. بدلا من ذلك، تخزينها في الثلاجة لمدة لا تزيد عن 1 في الاسبوع. لا تجمد.
  6. قبل استخدام في ظل ظروف زراعة الخلايا، يصوتن الحل الاتحاد الافريقي NR لمدة 5 دقائق ثم تعقيم مع ضوء الأشعة فوق البنفسجية لمدة 30 دقيقة (كثافة الأشعة فوق البنفسجية لا تقل عن 400 ميغاواط ∙ م -2 في 254 نانومتر).

2. NG108-15 الخلية العصبية الخط الثقافة والتمايز

  1. لخلية ثقافة المتوسط، وإعداد 500 مل من معقم Dulbecco لتعديل النسر المتوسط ​​(DMEM) تحتوي على 10٪ (ث / ت) مصل العجل الجنين (FCS)، 1٪ (ث / ت) L-الجلوتامين، 1٪(ث / ت) البنسلين / الستربتومايسين و 0.5٪ (ث / ت) الأمفوتريسين B.
    يمكن aliquoted ملاحق، وتخزينها في -20 ° C، وأضاف أن وسائل الإعلام في اليوم المطلوبة: ملاحظة. يمكن أن تكون مبردة مستنبت الخلية في حالة معقمة لمدة أقصاها 1 الشهر.
  2. على المدى المتوسط ​​تمايز الخلايا، وإعداد 50 مل من DMEM معقمة تحتوي على 1٪ (ث / ت) L-الجلوتامين، 1٪ (ث / ت) البنسلين / الستربتومايسين و 0.5٪ (ث / ت) الأمفوتريسين B.
  3. تنمو الخلايا العصبية NG108-15 في 10 مل من مستنبت الخلية في قوارير T75 المصنوعة من البوليسترين في حاضنة مع جو مرطب (5٪ CO 2 عند 37 درجة مئوية). عادة، البذور 1.5-2 × 10 5 خلايا في كل قارورة على أن يكون جاهزا في 3-4 أيام. تغيير ثقافة الخلية المتوسطة كل يومين.
    ملاحظة: لمنع الانجرافات وراثية أو الاختلاف، لا تستخدم الخلايا القديمة من مرور 21 للتجارب.
  4. عندما 70-80٪ متكدسة في الثقافة، وتغيير المتوسطة مع الطازج الحار مستنبت الخلية. ميكانيكيا فصل الخلايا عن طريق كنوك بلطفالملك أسفل القارورة متموجة. لا تستخدم التربسين.
  5. الطرد المركزي تعليق خلية لمدة 5 دقائق في 600 XG وإعادة تعليق بيليه خلية في 2 مل من المتوسط ​​الدافئة تمايز الخلايا.
  6. البذور 2 × 10 4 خلية / سم 2 في زراعة الأنسجة البوليسترين 96 لوحة جيدا مع 200 ميكرولتر من تمايز الخلايا المتوسطة. احتضان التجربة لمدة 1 يوم في 5٪ CO 2/37 ° C.
  7. إضافة ما بين 3.2 × 10 9 -4.2 × 1 0 10 الجسيمات / مل من محلول الاتحاد الافريقي NR في يوم 2 واحتضان لمدة 24 ساعة إضافية. لا تقم بإضافة جزيئات لتجارب السيطرة.
    ملاحظة: كما عنصر تحكم بديلة والاتحاد الافريقي مصادر القدرة النووية مع ذروة امتصاص الطول الموجي متباينة بشكل جيد يمكن استخدامها لأغراض المقارنة 14. لسلوك الخلية أكثر اتساقا، والحفاظ على كثافة الخلية ثابتة وعدم تعديل السطح جيدا قبل البذر الخلية.

3. ثمرة neurite تعزيز

  1. زوجانالليزر مع الألياف الضوئية وضع واحد (الفتحة العددية = 0.13) وإنهائه مع موصل الألياف (وصلات FC هي مريحة ومتوفرة عادة). قياس انتاج الطاقة الليزر مع السلطة متر القياسية. للحصول على أفضل النتائج، مباراة قمة الطول الموجي لليزر إلى الذروة مأكل الرنين من شمال ولاية أراكان.
  2. في يوم 3 التالية حضانة NR، وتحديد موصل FC إلى البئر. أشرق عينات والمراقبة على RT لمدة 1 دقيقة في موجة مستمرة، للقوى الليزر المختلفة. السماح للثقافة والمضي قدما لمدة 3 أيام إضافية بنسبة 5٪ CO 2/37 ° C. كرر وأشعة الليزر مدة لا تقل عن 3 قياسات مستقلة.
    ملاحظة: مرة تشعيع مختلفة ويمكن اختيار الترددات النبض، اعتمادا على التطبيق.
  3. تميز الليزر من حيث قطرها شعاع الليزر والإشعاع (W ∙ سم -2).
    1. لمعيار واحد من الألياف واسطة، واستخدام NA = ن ∙ الخطيئة θ،حيث n هو معامل الانكسار للوسط في استخدام وθ هي الزاوية نصف من مخروط الضوء الخروج من الألياف (انظر الشكل 1A). من علم المثلثات، ص = تان θ ∙ د، حيث r هو نصف قطر شعاع ود هي المسافة بين الألياف والعينة. موصل FC مباريات قطر البئر، وبالتالي إلقاء الضوء على عينة على مسافة ود = 2.70 ± 0.20 ملم. ضوء يخرج من الألياف في الماء (ن = 1.33)، وإعطاء ص = تان (الخطيئة-1 (NA / ن)) ∙ د.
    2. باستخدام المعادلة الأخيرة، وحساب نصف قطر شعاع الليزر، ومنطقة شعاع المقابلة ومتوسط ​​الإشعاع الليزر (قوة الليزر مقسوما على مساحة شعاع) على الهدف (انظر المثال الرسم البياني في الشكل 1B). هذه القيم تمثل متوسط ​​الإشعاع على المنطقة المضاءة.
    3. تقييم الأخطاء للقياسات مع النظرية العامة للنشر الخطأ.
      ملاحظة: المسافة وبإلى صف موصل FC والعينة يمكن أن يقاس صورا للترتيب التجريبي ومرحلة ما بعد المعالجة من الصورة باستخدام البرمجيات المناسبة (مثل يماغيج).
  4. في يوم 5، وإزالة تمايز الخلايا المتوسطة من التجارب وتحديد العينات مع 3.7٪ (V / V) حل الفورمالديهايد لمدة 10 دقيقة، ثم permeabilize الخلايا مع 0.1٪ (V / V) تريتون X-100 لمدة 20 دقيقة.
  5. إضافة 3٪ (ث / ت) ألبومين المصل البقري (BSA) للعينات لمدة 60 دقيقة لقطع الطريق على غير المتفاعل البروتين مواقع الربط. تسمية عينات ليلة وضحاها مكافحة βIII تويولين (5 ميكروغرام / مل في PBS تستكمل مع 1٪ من BSA) في 4 درجات مئوية.
  6. احتضان الخلايا لمدة 90 دقيقة في الظلام مع الأجسام المضادة الثانوية المناسب (على سبيل المثال TRITC مترافق المضادة للماوس مفتش الأضداد) باستخدام تركيز 0،4-2 ميكروغرام / مل في 1٪ BSA في برنامج تلفزيوني. تسمية نواة الخلية مع دابي (0.1 ميكروغرام / مل في المياه غير المتأينة) لمدة 10 دقيقة.
    ملاحظة: اقتران الأجسام المضادة وتركيز MIGحزب التحرير تختلف وفقا لبروتوكول الشركة. عينات غسل مع PBS مرتين لمدة 5 دقائق بعد كل مرحلة تلطيخ.
    figure-protocol-1
  7. عينات الصورة عن طريق epifluorescence أو المجهري متحد البؤر باستخدام ما لا يقل عن 20 × الهدف. اختر المجهر مرشحات فقا لذلك إلى الضد الثانوية. اختر مرشح دابي (λ = 358 نانومتر EX، λ EM = 488 نانومتر) لتصور نواة الخلية.
  8. تحليل الصور من خلال تقييم: أ) الحد الأقصى للطول محوار (سجل طول من غيض من محوار إلى بداية خلايا الجسم)، والثاني) عدد neurites التي لكل خلية العصبية (تلخيص كل من neurites التي لكل خلية) والثالث) النسبة المئوية للخلايا مع neurites التي (تقسيم العدد الكلي للخلايا معربا عن βIII تويولين من العدد الكلي للخلايا مع نواة ملطخة إيجابا) 19.

التي يسببها الليزر 4. الكالسيوم داخل الخلايا 2+ التصوير

  1. إعداد 20٪ (ث / ت) محلول المخزون من Pluronic F-127 عن طريق إذابة 2 غرام من المذاب في 10 مل من اللامائية سلفوكسيد ثنائي ميثيل (DMSO). تسخين حل Pluronic F-127 عند 40 درجة مئوية لمدة 20 دقيقة إلى زيادة القابلية للذوبان. إعداده مسبقا في حال تخزينها في RT.
  2. في يوم 3 التالية NR الحضانة، وإعداد محلول ملحي متوازن (BSS، 135 مم كلوريد الصوديوم، 4.5 ملي بوكل، 1.5 ملي CaCl 2، 0.5 ملي MgCl 2، 5.6 ملي الجلوكوز، و 10 ملي HEPES، ودرجة الحموضة 7.4) وتستكمل مع 5 ميكرومتر من فلوو-04:00 في DMSO و 0.1٪ (ث / ت) من Pluronic F-127 الحل.
    ملاحظة: حل BSS يمكن أن تكون معدة مسبقا والمبردة لمدة أقصاها 1 الشهر. إضافة المكملات الغذائية (فلوو-4 صباحا لPluronic F-127) في يوم التجربة.
  3. إزالة تمايز الخلايا المتوسطة واستبدالها مع حل BSS تستكمل. للحصول على أفضل النتائج مع المجهر متحد البؤر المقلوب، واحتضان الخلايا في شريحة صغيرة أيضا.
  4. تحميل NG108-15 الخلايا مع فلوو-04:00لمدة 30 دقيقة في الظلام في 5٪ CO 2/37 ° C. وبعد فترة حضانة، وغسل العينات مرتين مع BSS لإزالة أي fluorophore تفريغ خارج الخلية.
  5. زوجين الليزر مع الألياف الضوئية وضع واحد ويلتصق طرف باستخدام التقنيات القياسية. مراقبة غيض مما أدى تحت المجهر الضوئي، لضمان سطح ذات جودة عالية (أي يجب أن يكون طرف عمودي على محور الألياف وشقة على التفتيش المجهري).
    1. قياس انتاج الطاقة الليزر مع السلطة متر القياسية. إدراج الألياف تسليم خفيفة إلى حامل الألياف الضوئية ويضعوا ذلك إلى micropositioner. الرجوع الى براون وآخرون. (20) لمزيد من التفاصيل حول إعداد الألياف البصرية وتحديد المواقع.
      تحذير: اتبع القواعد العامة للسلامة الليزر خلال قياس قوة الليزر (على سبيل المثال لا تنظر مباشرة إلى شعاع الليزر، وارتداء نظارات السلامة الليزر خلال المناولة، ومنع التعرض الضوء الشارد للمستخدمين معامل أخرى) <./ لى>
  6. توصيل الذبذبات إلى ليزر محمول لمراقبة التشكيل البصري. استخدام إشارة الثنائية مع ترددات متغيرة (0.5-2 هرتز) وأطوال نبض (20-100 ميللي ثانية). ربط ليزر باستخدام إشارة التشكيل كما الترانزستور الترانزستور المنطق (TTL) مدخلات لالمجهر، وبعد الإعداد هو مبين في Paviolo وآخرون. 13.
    1. وضع الخلايا تحت المجهر مبائر مقلوب وموقف تسليم الألياف الخفيفة 250 ± 50 ميكرون بعيدا عن الخلية المستهدفة في وضع الإضاءة الإرسال. في هذه المسافة، استخدم المعادلات الواردة في 3.3.1 لحساب نصف قطر شعاع على الهدف.
  7. استخدام الليزر الأرجون ايون (488 نانومتر) لإثارة المنضوية فلوو-04:00 صبغ (λ = 494 نانومتر EX، λ EM = 516 نانومتر) وLD متزامنة لالإثارة من NRS endocytosed. أداء التصوير في RT العينات وضوابط استخدام ما لا يقل عن 40 × الهدف من خلال جمع السلاسل الزمنية بالاشعةمع 256 × 256 بكسل / قرار الإطار في وضع توصيل مع تواتر لا يقل عن 4 هرتز. إجراء تسجيل دون أي إثارة LD لتحديد أي تدخل ليزر الأرجون أيون (الضوضاء خط الأساس).
  8. إزالة الخلفية من البيانات باستخدام المرجحة بتكيف المربعات الصغرى يعاقب خوارزميات 21. رسم يسببها الكالسيوم 2+ الاختلافات بوصفها وظيفة من الزمن. تحليل قمم عابرة في كثافة مضان باستخدام صورة مرحلة ما بعد المعالجة البرنامج من قبل العتبة عند مستوى ثلاثة أضعاف الانحراف المعياري للضوضاء خط الأساس (3σ).

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

النتائج

باستخدام بروتوكولات 1، 2، و 3 وصفها هنا، لوحظ وجود تأثير تنشيطية على التمايز في الخلايا العصبية مثقف NG108-15 مع الاتحاد الافريقي مصادر القدرة النووية (NRS الاتحاد الافريقي، وبولي (styrenesulfonate) -coated الاتحاد الافريقي NRS والمغلفة السيليكا الاتحاد الافريقي NRS) بعد الليزر التعرض بين 1.25 و 7.5 W · سم -2. وأظهرت الصور مبائر من rhodamineB المسمى الاتحاد الافريقي NRS أن الجسيمات تم المنضوية من يوم 1 من الحضانة 12. وقد لاحظت التعريب في الغالب في السيتوبلازم...

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المناقشة

البروتوكولات المذكورة في هذا العرض التقديمي تصف كيفية الثقافة والتفريق وبصريا تحفيز الخلايا العصبية باستخدام امتصاص خارجي. خصائص NR (على سبيل المثال الأبعاد والشكل والطول الموجي صدى مأكل والكيمياء السطحية) والمعلمات التحفيز ليزر (مثل الطول الموجي، طول النبض، ومعدل التكرار، وما إلى ذلك) يمكن أن تختلف لتتناسب مع احتياجات تجريبية مختلفة. يمكن رصد التأثيرات على سلوك الخلية باستخدام المقايسات والمواد البيولوجية القياسية. وعموما فإن النهج يوفر بسيطة، لكنها قوية، وسيلة ...

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

الإفصاحات

ليس لدى المؤلفين مصالح متنافسة للإفصاح عنها.

شكر وتقدير

فإن الكتاب أود أن نعترف NanoVentures أستراليا لدعم تمويل السفر والبروفيسور جون هايكوك على استضافتها جزئيا هذا البحث في جامعة شيفيلد والسيدة Jaimee ماين لمساعدتها أثناء التصوير.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المواد

قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة
الاسمالشركةرقم فهرسيالتعليقات
Au NRسيجما ألدريتش716812
NG108-15سيجما ألدريتش8811230
DMEMسيجما ألدريتشD6546
FCSLife Technologies10100147
L-glutamineSigma AldrichG7513
Penicillin / StreptomycinLife Technologies15140122
Amphotericin BLife Technologies15290018
الفورمالديهايدسيجما ألدريتشF8775
تريتون X-100BDHT8532
BSAسيجما ألدريتشA2058
مضاد وبيتا ؛ III-tubulinPromegaG7121
TRITC مترافق الأجسام المضادة IgG المضادة للفأرSigma AldrichT5393
DAPIInvitrogenD1306
Fluo-4 AMInvitrogenF14201
DMSOSigma Aldrich472301
Pluronic F-127InvitrogenP6867
UV-Vis مطيافشركة فاريان للأنظمة الطبيةكاري 50 بيو
ميني الطرد المركزيEppendorfMini Spin
Sonic bathUnisonics أسترالياFPX 10D
حاضنة ثقافة الخليةKendroHera Cell 150
جهاز طرد مركزي لثقافةالخلية HettichRotofix 32A
ليزرOptotech780 نانومتر أحادي الوضع ألياف - مقترنة LD
الألياف الضوئيةThorlabs780 HP
عداد الطاقةمتماسكفحص
ImageJhttp://rsb.info.nih.gov/ij/index.html
مجهر epifluorescentAxon InstrumentsImageX-press 5000A
& mu - شريحة جيداIbidi80826
مجهر متحد البؤرالمقلوب كارل زايس المجهري المحدودةLSM 510 مجهر
راسم الذبذباتTektronixTDS210
الليزرمتحد البؤر الفوقي

المراجع

  1. Richter, C. P., Matic, A. I., Wells, J. D., Jansen, E. D., Walsh, J. T. Neural stimulation with optical radiation. Laser. Photonics Rev. 5 (1), 68-80 (2011).
  2. Dittami, G. M., Rajguru, S. M., Lasher, R. A., Hitchcock, R. W., Rabbitt, R. D. Intracellular calcium transients evoked by pulsed infrared radiation in neonatal cardiomyocytes. J. Physiol. 589 (6), 1295-1306 (2011).
  3. Thompson, A. C., Wade, S. A., Brown, W. G. A., Stoddart, P. R. Modeling of light absorption in tissue during infrared neural stimulation. J. Biomed. Opt. 17 (7), 075002-075002 (2012).
  4. Thompson, A. C., Wade, S. A., Cadusch, P. J., Brown, W. G., Stoddart, P. R. Modeling of the temporal effects of heating during infrared neural stimulation. J. Biomed. Opt. 18 (3), 035004(2013).
  5. Huang, H., Delikanli, S., Zeng, H., Ferkey, D. M., Pralle, A. Remote control of ion channels and neurons through magnetic-field heating of nanoparticles. Nat. Nanotechnol. 5 (8), 602-606 (2010).
  6. Farah, N., et al. Holographically patterned activation using photo-absorber induced neural-thermal stimulation. J. Neural. Eng. 10 (5), (2013).
  7. Ciofani, G., et al. Enhancement of neurite outgrowth in neuronal-like cells following boron nitride nanotube-mediated stimulation. ACS Nano. 4 (10), 6267-6277 (2010).
  8. Kim, J. A., et al. Enhancement of neurite outgrowth in PC12 cells by iron oxide nanoparticles. Biomaterials. 32 (11), 2871-2877 (2011).
  9. Myroshnychenko, V., et al. Modelling the optical response of gold nanoparticles. Chem. Soc. Rev. 37 (9), 1792-1805 (2008).
  10. Choi, W. I., Sahu, A., Kim, Y. H., Tae, G. Photothermal cancer therapy and imaging based on gold nanorods. Ann. Biomed. Eng. 40 (2), 534-546 (2011).
  11. Zhan, Q., Qian, J., Li, X., He, S. A study of mesoporous silica-encapsulated gold nanorods as enhanced light scattering probes for cancer cell imaging. Nanotechnology. 21 (5), 055704(2010).
  12. Paviolo, C., et al. Laser exposure of gold nanorods can increase neuronal cell outgrowth. Biotechnol. Bioeng. 110 (8), 2277-2291 (2013).
  13. Paviolo, C., Haycock, J. W., Cadusch, P. J., McArthur, S. L., Stoddart, P. R. Laser exposure of gold nanorods can induce intracellular calcium transients. J. Biophotonics. 7 (10), 761-765 (2014).
  14. Yong, J., et al. Gold-nanorod-assisted near-infrared stimulation of primary auditory neurons. Adv. Healthcare Mater. , (2014).
  15. Eom, K., et al. Enhanced infrared neural stimulation using localized surface plasmon resonance of gold nanorods. Small. , (2014).
  16. Juste, J., Pastoriza-Santos, I., Liz-Marzán, L. M., Mulvaney, P. Gold nanorods: Synthesis, characterization and applications. Coordination Chemistry Reviews. (17-18), 1870-1901 (2005).
  17. Shang, J., Gao, X. Nanoparticle counting: towards accurate determination of the molar concentration. Chem. Soc. Rev. 43 (21), 7267-7278 (2014).
  18. Sharma, V., Park, K., Srinivasarao, M. Shape separation of gold nanorods using centrifugation. Proc. Natl. Acad. Sci. 106 (13), 4981-4985 (2009).
  19. Kaewkhaw, R., Scutt, A. M., Haycock, J. W. Anatomical site influences the differentiation of adipose-derived stem cells for schwann-cell phenotype and function. Glia. 59 (5), 734-749 (2011).
  20. Brown, W. G. A., Needham, K., Nayagam, B. A., Stoddart, P. R. Whole cell patch clamp for investigating the mechanisms of infrared neural stimulation. JoVE. (77), (2013).
  21. Cadusch, P. J., Hlaing, M. M., Wade, S. A., McArthur, S. L., Stoddart, P. R. Improved methods for fluorescence background subtraction from Raman spectra. J. Raman Spectrosc. 44 (11), 1587-1595 (2013).
  22. Daud, M. F. B., Pawar, K. C., Claeyssens, F., Ryan, A. J., Haycock, J. W. An aligned 3D neuronal-glial co-culture model for peripheral nerve studies. Biomaterials. 33 (25), 5901-5913 (2012).
  23. Jung, S., et al. Intracellular gold nanoparticles increase neuronal excitability and aggravate seizure activity in the mouse brain. PLoS ONE. 9 (3), e91360(2014).
  24. Salinas, K., Kereselidze, Z., DeLuna, F., Peralta, X., Santamaria, F. Transient extracellular application of gold nanostars increases hippocampal neuronal activity. J. Nanobiotechnology. 12 (1), 31(2014).
  25. Ebbesen, C. L., Bruus, H. Analysis of laser-induced heating in optical neuronal guidance. J. Neurosci. Meth. 209 (1), 168-177 (2012).
  26. Iwanaga, S., et al. Location-dependent photogeneration of calcium waves in HeLa cells. Cell Biochem. Biophys. 45 (2), 167-176 (2006).
  27. Huang, X., Jain, P. K., El-Sayed, I. H., El-Sayed, M. A. Determination of the minimum temperature required for selective photothermal destruction of cancer cells with the use of immunotargeted gold nanoparticles. Photochem. Photobiol. 82 (2), 412-417 (2006).
  28. Connor, E. E., Mwamuka, J., Gole, A., Murphy, C. J., Wyatt, M. D. Gold nanoparticles are taken up by human cells but do not cause acute cytotoxicity. Small. 1 (3), 325-327 (2005).
  29. Isomaa, B., Reuter, J., Djupsund, B. M. The subacute and chronic toxicity of cetyltrimethylammonium bromide (CTAB), a cationic surfactant, in the rat. Arch. Toxicol. 35 (2), 91-96 (1976).
  30. Juste, J., Pastoriza-Santos, I., Liz-Marzán, L., Mulvaney, P. Gold nanorods: synthesis, characterization and applications. Coord. Chem. Rev. 249 (17-18), 1870-1901 (2005).
  31. Dreaden, E. C., Alkilany, A. M., Huang, X., Murphy, C. J., El-Sayed, M. A. The golden age: gold nanoparticles for biomedicine. Chem. Soc. Rev. 41 (7), 2740-2779 (2012).
  32. Huang, X., Jain, P. K., El-Sayed, I. H., El-Sayed, M. A. Plasmonic photothermal therapy (PPTT) using gold nanoparticles. Lasers Med. Sci. 23 (3), 217-228 (2008).
  33. Albert, E. S., et al. TRPV4 channels mediate the infrared laser-evoked response in sensory neurons. J. Neurophysiol. 107 (12), 3227-3234 (2012).
  34. Garcia-Elias, A., et al. Phosphatidylinositol-4,5-biphosphate-dependent rearrangement of TRPV4 cytosolic tails enables channel activation by physiological stimuli. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 110 (23), 9553-9558 (2013).
  35. Shapiro, M. G., Homma, K., Villarreal, S., Richter, C. -P., Bezanilla, F. Infrared light excites cells by changing their electrical capacitance. Nat. Commun. 3 (736), (2012).
  36. Roggan, A., Friebel, M., Dörschel, K., Hahn, A., Müller, G. Optical properties of circulating human blood in the wavelength range 400-2500 nm. J. Biomed. Opt. 4 (1), 36-46 (1999).
  37. Byrnes, K. R., et al. Light promotes regeneration and functional recovery and alters the immune response after spinal cord injury. Lasers Surg. Med. 36 (3), 171-185 (2005).
  38. Wu, X., et al. 810 nm wavelength light: an effective therapy for transected or contused rat spinal cord. Lasers Surg. Med. 41 (1), 36-41 (2009).
  39. Grossman, N., Schneid, N., Reuveni, H., Halevy, S., Lubart, R. 780 nm low power diode laser irradiation stimulates proliferation of keratinocyte cultures: involvement of reactive oxygen species. Lasers Surg. Med. 22 (4), 212-218 (1998).
  40. Wong-Riley, M. T. T., et al. Photobiomodulation directly benefits primary neurons functionally inactivated by toxins - Role of cytochrome c oxidase. J. Biol. Chem. 280 (6), 4761-4771 (2005).
  41. Beauvoit, B., Kitai, T., Chance, B. Contribution of the mitochondrial compartment to the optical properties pf the rat liver: a theoretical and practical approach. Biophys. J. 67 (6), 2501-2510 (1994).

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

إعادة الطباعة والأذونات

استكشف المزيد من المقالات

قضبان الذهب النانويةليزر الأشعة تحت الحمراء القريبةتمايز الخلايانشاط الكالسيومالمجهر البؤريبيتا 3 توبولينصبغة فلوريةالتشعيع بالليزر
الذهب Nanorod بمساعدة تحفيز البصري من الخلايا العصبية
تواصل معنا
أوصِ به للمكتبة

الخصوصية

شروط الاستخدام

السياسات

حقوق الطبع والنشر © 2026 MyJoVE Corporation. جميع الحقوق محفوظة.