المادة يقدم μTongue (microfluidics على اللسان) جهاز للتصوير الوظيفي خلية الذوق في الجسم الحي عن طريق دمج microfluidics في نافذة التصوير داخلفيتال على اللسان.
مقالة منهجية
المادة يقدم μTongue (microfluidics على اللسان) جهاز للتصوير الوظيفي خلية الذوق في الجسم الحي عن طريق دمج microfluidics في نافذة التصوير داخلفيتال على اللسان.
المجهر الفلوري داخل الحتمية هو أداة تستخدم على نطاق واسع لدراسة الديناميات متعددة الخلايا في حي. ومع ذلك، فإنه لم يستخدم بنجاح في الجهاز الحسي الذوق. من خلال دمج microfluidics في إطار تصوير اللسان داخل الجسم ، يوفر μTongue صورا وظيفية موثوقة لخلايا الذوق في الجسم الحي تحت التعرض الخاضع للرقابة لأجهزة التثانت المتعددة. في هذه الورقة، يتم تقديم إجراء مفصل خطوة بخطوة لاستخدام نظام μTongue. هناك خمسة الأقسام الفرعية : إعداد حلول التسانت ، وإنشاء وحدة microfluidic ، تركيب العينة ، والحصول على بيانات الصورة الوظيفية ، وتحليل البيانات. كما يتم تقديم بعض النصائح والتقنيات لحل القضايا العملية التي قد تنشأ عند استخدام μTongue.
يستخدم المجهر الفلوري داخل الجسم على نطاق واسع لدراسة الديناميكيات الصدغية على الأنسجة الحية. الباحثون بسرعة تطوير أجهزة الاستشعار المشفرة وراثيا التي توفر تحولات محددة وحساسة من العمليات البيولوجية إلى إشارات مضان - والتي يمكن تسجيلها بسهولة باستخدام المجاهر الفلورية التي تتوفر على نطاق واسع1،2. على الرغم من أن معظم الأعضاء الداخلية في القوارض قد تم التحقيق باستخدام المجهر ، إلا أن تطبيقه الناجح على اللسان لم ينجح بعد3.
أجريت الدراسات السابقة على تصوير الكالسيوم من خلايا الذوق السابق فيفو عن طريق رقيقة المقطع أنسجة اللسان للحصول علىبراعمالذوق circumvallate 4،5،6 أو عن طريق تقشير قبالة ظهارة الذوق للحصول على براعم الذوقالفطرية 7،8. كان إعداد هذه العينات غازيا حتما ، وبالتالي كانت البيئات الدقيقة الطبيعية مثل تدين الأعصاب ، وحواجز نفاذية ، والدورة الدموية ، مضطربة إلى حد كبير. تم الإبلاغ عن أول نافذة تصوير لسان داخل الجسم في عام 2015 من قبل Choi وآخرون ، ولكن التسجيل الوظيفي الموثوق به لم يكن قابلا للتحقيق بسبب الحركة والتحف البصرية الناجمة عن المحفزات السائلة9.
في الآونة الأخيرة ، تم تقديم microfluidics على اللسان (μTongue)10. يدمج هذا الجهاز نظام microfluidic مع نافذة التصوير على لسان الماوس. من خلال تحقيق تدفق شبه ثابت للدولة من المحفزات التسفانت طوال فترة التصوير ، يمكن تقليل القطع الأثرية من الحركة السائلة(الشكل 1). يتم تغذية منفذ الإدخال بواسطة سلسلة من وحدات تحكم الضغط متعددة القنوات ، في حين يتم توصيل منفذ الإخراج بمضخة حقنة ، والتي تحافظ على 0.3 مل / دقيقة. بالإضافة إلى ذلك ، تم تقليل القطع الأثرية البصرية الناجمة عن الفرق في المؤشرات الانكسارية لحلول التستان من خلال التحليل النسبي الذي أدخل مؤشرا غير حساس للكالسيوم (tdTomato) بالإضافة إلى مؤشر الكالسيوم (GCaMP6)11. وفر هذا التصميم الاستقرار المجهري لخلايا الذوق في الجسم الحي حتى مع التبديل المفاجئ بين القنوات السائلة. وبالتالي ، فإن μTongue تنفيذ فحص وظيفي موثوق بها من التيستات متعددة لبراعم طعم الماوس في الجسم الحي.
في هذا البروتوكول ، يتم شرح الإجراءات التجريبية بالتفصيل لتصوير الكالسيوم لبراعم الذوق الفطرية الماوس في الجسم الحي باستخدام μTongue. أولا ، يتم وصف إعداد اللعاب الاصطناعي وحلول التسات. ثانيا، يتم إدخال إنشاء نظام microfluidic لتحقيق تدفق شبه ثابت للدولة. ثالثا، يتم تحديد الإجراءات المستخدمة لتركيب لسان الماوس على μTongue للسماح بالحصول على الصورة. وأخيرا، يتم تحديد كل خطوة لتحليل الصور، بما في ذلك تصحيح القطع الأثرية للحركة الجانبية وقياس النسب. يمكن تكييف هذا البروتوكول بسهولة مع أي مختبر أبحاث مزود بمرفق فأر ومجهر فوتونين أو معدات مكافئة.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
تمت الموافقة على جميع العمليات الجراحية من قبل اللجنة المؤسسية لرعاية الحيوان واستخدامه (IACUC) من جامعة سونغكيونكوان وجامعة سيول الوطنية.
1. إعداد الحلول: اللعاب الاصطناعي ومضادات الاختلاص
2. إعداد نظام ميكروفلويديك
ملاحظة: تم تسليم التدائن إلى لسان الماوس باستخدام نظام توصيل سائل متعدد القنوات مضغوط (انظر الشكل 1 وجدول المواد).
3. إعداد الماوس للتصوير في الجسم الحي ( الشكل2).
ملاحظة: تم إجراء جميع الاستعدادات الحيوانية خلال النهار في ظل ظروف مطهرة على منضدة عمل مختبرية.
4. التصوير اكتساب
5. تحليل الصورة (الشكل 3)
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
تم استخدام الماوس بيرت-GCaMP6f-tdTomato للحصول على صورة برعم الذوق. كان سطح لسان الفأر مغطى بالبابيات الخيطية ذات الفلورسنت. تنتشر براعم الذوق بشكل متفرق على سطح اللسان (الشكل 4A). تم الحصول على صور برعم الذوق وهيكله باستخدام ثلاثة كاشفات فلتر مختلفة. باستخدام مجموعة مرشح 607/70 نانومتر، تم الحصول على إشارة tdTomato من خلايا الذوق لتحليل نسبة(الشكل 4B). باستخدام مجموعة مرشح 525/50 نانومتر، تم الحصول على إشارة GCaMP من خلايا الذوق والأوعية الدموية التي تحيط برعم ...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
وصف هنا هو بروتوكول مفصل لتطبيق μTongue للتحقيق في الأنشطة الوظيفية للخلايا الذوق في الجسم الحي. في هذا البروتوكول، يتم إجراء التصوير الوظيفي على خلايا الذوق باستخدام مؤشرات الكالسيوم المشفرة وراثيا. بالإضافة إلى استخدام الفئران المعدلة وراثيا، يمكن تحميل الكهربائية من الأصباغ الكالسيوم (أو الأصباغ استشعار الجهد) على خلايا الذوق يكون خيارا بديلا.
تم استخدام جميع حلول الذوق أقل من 1.336 من مؤشر الانكسار في هذه التجربة. على الرغم من أن μTongue يوفر تسليم السوائل مستقرة وتحليل نسب تحسين ...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
يعلن المؤلفان عن مصالح مالية متنافسة: J. Han و M. Choi مخترعان لتكنولوجيا μTongue الحاصلة على براءة اختراع الموصوفة في هذه المقالة ، ونظام μTongue متاح تجاريا عبر SciTech Korea.
وقد دعم هذا العمل معهد العلوم الأساسية (IBS-R015-D1)، وهي منحة المؤسسة الوطنية لبحوث كوريا (NRF) التي تمولها الحكومة الكورية (MSIT) (رقم 1). 2019M3A9E2061789)، ومنحة المؤسسة الوطنية للبحوث الكورية (NRF) الممولة من الحكومة الكورية (MSIT) (رقم 2019M3E5D2A01058329). ونحن ممتنون لأنسو كيم ويوجين لي على مساعدتهما التقنية.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| أسيسولفام K | سيجما ألدريتش | 04054-25G | لعاب اصطناعي / |
| محلول كلوريد الكالسيوم | تاستانت سيجما ألدريتش | 21115-100 مل | لعاب اصطناعي / |
| حامض الستريك | سيجما ألدريتش | C0759-100G | لعاب اصطناعي / تاستانت |
| سيكلوهيكسيميد | سيجما ألدريتش | 01810-5G | لعاب اصطناعي / تاستانت |
| denatonium | Sigma Aldrich | D5765-5G | لعاب اصطناعي / تاستانت |
| غراء الأسنان | Denkist | P0000CJT-A2 | إعداد |
| صورة J | المعاهد الوطنية للصحة | ImageJ | تحليل البيانات |
| IMP | Sigma Aldrich | 57510-5G | لعاب اصطناعي / تاستانت |
| لاصق فوري | Loctite | Loctite 4161 ، | Henkel إعداد |
| K2HPO4 | Sigma Aldrich | P3786-100G | لعاب اصطناعي / تاستانت |
| KCl | Sigma Aldrich | P9541-500G | لعاب اصطناعي / تاستانت |
| كيتامين | يوهان | كيتامين 50 | تحضير حيواني |
| KH2PO4 | سيجما ألدريتش | P0662-25G | لعاب اصطناعي / تاستانت |
| KHCO3 | سيجما ألدريتش | 237205-500 جرام | اصطناعي اللعاب / اللعاب |
| MATLAB | Mathwork | MATLAB | تحليل البيانات |
| MgCl2 | Sigma Aldrich | M8266-100G | لعاب اصطناعي / تاستانت |
| MPG | Sigma Aldrich | 49601-100G | لعاب اصطناعي / |
| مجهر Mutiphoton | Thorlab | Bergamo II | مجهر |
| NaCl | Sigma Aldrich | S3014-500G | لعاب اصطناعي / تاستانت |
| NaHCO3 | Sigma Aldrich | 792519-500G | لعاب اصطناعي / تاستانت |
| الهدف | نيكون | N16XLWD-PF | مجهر |
| Octaflow | ALA الأدوات العلمية | OCTAFLOW II | التحكم في السوائل |
| PC | LG | Lg15N54 | التحكم في السوائل |
| مقياس درجة الحموضة | العلمي الحراري | ORION STAR AZ11 | اللعاب الاصطناعي / اللعاب الاصطناعي / اللعاب |
| المخزنة بالفوسفات | سيجما ألدريتش | 806562 | اللعاب الاصطناعي / تاستانت |
| الكينين | سيجما ألدريتش | Q1125-5G | لعاب اصطناعي / |
| مضخة حقنة | تاستانت جهاز هافارد | PHD ULTRA 4400 | التحكم |
| في السوائلTRITC-dextran: | سيجما ألدريتش | 52194-1G | تحضير |
| ليزر ألياف فائق السرعة | Toptica | FFultra920 01042 | مجهر |
| Xylazine | Bayer كوريا | Rompun | تحضير |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه
طلب إذن