Name: تطبيق على microfluidics لالكهربية (فيديو) | JoVE Journal
Uploaded: 2007-10-01T00:00:00.000+00:00
Duration: 5 min 41 s
Description: اكتشف تطبيق الأجهزة الميكروسائلة لتحفيز شرائح الدماغ مكانيًا وزمانيًا في دراسات الفيزيولوجيا الكهربائية. تعزز هذه التقنية دقة تطبيق الناقلات العصبية مقارنة بالطرق التقليدية.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

تطبيق على microfluidics لالكهربية

Applying Microfluidics to Electrophysiology

يمكن أن تكون متكاملة على microfluidics مع تقنيات الكهربية القياسية للسماح الطرائق التجريبية الجديدة. على وجه التحديد ، هو الدافع لمناقشة الجهاز شريحة ميكروفلويديك الدماغ بما في ذلك كيفية الاحواض الجهاز لغرف نضح معيار وأسلوب الضخ السلبي الذي يستخدم لتقديم boluses من neuromodulators إلى شريحة الدماغ. من خلال تبسيط تصميم الجهاز ، ونحن قادرون على التوصل إلى حل عملي للحاجة لم تلب الكهربية الحالية لتطبيق neuromodulators متعددة عبر مناطق متعددة من شريحة الدماغ. ويتحقق ذلك عن طريق استبدال الركيزة ساترة القياسية للغرفة مع جهاز نضح ميكروفلويديك رقيقة المستعبدين من الركيزة ساترة. وقد أرفق هذا ثم إلى غرفة نضح والثقوب الصغيرة الاتصال المفتوح جيدا للغرفة نضح على قنوات ميكروفلويديك مدفونة داخل الركيزة ميكروفلويديك. هذه القنوات ميكروفلويديك وتفاعل مع منافذ ثقبه حافة الغرفة نضح للوصول وتسليم المنشطات. هذا المشروع يمثل كيفية ميدان على microfluidics هو الانتقال بعيدا عن إثبات صحة المفهوم والمظاهرات الجهاز إلى حلول عملية للم تلب احتياجات التجريبية والسريرية.

يمكن دمج الموائع الدقيقة مع تقنيات الفيزيولوجيا الكهربائية القياسية لإتاحة أنماط تجريبية جديدة. وبشكل محدد، فإن الدافع لـ ...

اسمي ديف إدينغتون، وأنا أستاذ مساعد في قسم الهندسة الحيوية بجامعة إلينوي في شيكاغو. وينصب تركيز عملنا بشكل أساسي على تطبيق التقنيات الدقيقة في التطبيقات الطبية الحيوية، وتحديداً باستخدام أجهزة الموائع الدقيقة.سنعرض لكم اليوم أحد مشاريعنا، والذي يتضمن استخدام جهاز للموائع الدقيقة (microfluidic device) يتكيف مع غرفة تروية قياسية لشرائح الدماغ لتوفير تحفيز مكاني وزماني لشريحة الدماغ. حالياً، في تحضيرات الشرائح ل الفيزيولوجيا الكهربائية، تكون التطبيقات الرئيسية للنواقل العصبية على الشريحة إما بشكل شامل عبر شريحة الدماغ بأكملها، حيث يتم تحفيز شريحة الدماغ كاملة في وقت واحد، أو باستخدام ماصة مجهرية لنفث النواقل العصبية في نقاط زمنية مختلفة.تُعد شريحة الدماغ بنية معقدة للغاية، وعندما يتم تطبيق النواقل العصبية بشكل عام أو استخدام ماصة دقيقة، لا يمكن إعادة إنتاج أنماط التحفيز الموجودة في الجسم الحي. بينما من خلال منصتنا، نتمكن من التحكم في التحفيز في مناطق محددة للغاية عبر شريحة الدماغ وتحقيق تحفيز يشابه الظروف في الجسم الحي. وتظهر هنا أنظمة التروية الحالية حيث يتم تركيبها على شريحة زجاجية غطائية قياسية.وهذا يسمح بتروية الوسط عبر الشريحة بأكملها. ومع ذلك، لا يمكنك التحكم مكانيًا في دقة الناقل العصبي الذي يستخدمه جهاز التحفيز الخاص بك. لذا، قمنا بتطوير جهاز micro flic الذي يتصل بغرفة التروية القياسية هذه.لذلك، يمكن استخدام جميع فحوصات الفيزيولوجيا الكهربائية القياسية. والميزة المختلفة الوحيدة هي أنه بدلاً من قاعدة من الزجاج الغطائي، يتكون هذا من جهاز PDMS يحتوي على عدة ثقوب نافذة تتصل بقنوات مائعية دقيقة، والتي تتصل بدورها بفتحات في غرفة التروية العلوية، حيث يمكننا حينئذٍ تحفيز الناقلات العصبية عبر هذه الثقوب، ومن ثم عبر القنوات، ثم عبر الممرات، وصولاً إلى شريحة الدماغ. ونحن نستخدم تقنية تسمى الضخ السلبي لتوصيل السوائل.لذلك، لا نحتاج إلى أي أنابيب معقدة تخرج من هذا الجهاز لأن علم الفيزيولوجيا الكهربائية يعد بالفعل إجراءً معقداً للغاية. ومن خلال تبسيط تصميم الجهاز واستخدام الضخ السلبي، فإننا نبسط البروتوكول التجريبي لتطبيق هذا الجهاز الموائع دقيقة. يتكون هيكل الجهاز من شبكة موائع دقيقة مكونة من طبقتين.تتمثل الطبقة الأولى في قنوات التوجيه التي تتصل بمنافذ المخرج، بينما تتكون الطبقة الثانية من هذه الثقوب النافذة التي تربط هذه القنوات بالبئر. وقد تم تنفيذ هذه العملية التصنيعية باستخدام خطوات تصنيع دقيق قياسية ذات طبقتين، حيث تتوفر علامات محاذاة تضمن وضع هذه الممرات الرأسية مباشرة في مركز هذه القنوات الأربع. وقد صُمم هذا الجهاز ليتوافق مع غرفة profusion القياسية، وبذلك يمكن استخدام جميع فحوصات الفسيولوجيا الكهربائية نفسها.وبذلك يمكننا وضع هذا الجهاز على منصة الفيزيولوجيا الكهربائية، مع توجيه العدسة الشيئية نحوه، وتوفير تحفيز موضعي عبر القنوات المائعية الدقيقة، دون تعقيد التجهيزات التجريبية بشكل غير ضروري بما يتجاوز حاجتها. ومن خلال الحفاظ على بساطة تصميم الجهاز قدر الإمكان، يمكننا نشر هذه المنصة بسهولة أكبر. أما بالنسبة لهيكلنا الحالي، فلدينا هذه الأشكال التي تشبه حرف V الأربعة في منتصف القنوات المائعية الدقيقة، ولكن يمكن تكييفها وفقاً لاحتياجات المختبرات المختلفة بناءً على منطقة الدماغ التي تتم دراستها.وبذلك يمكن لمنطقة واحدة دراسة الحصين بينما تدرس منطقة أخرى القشرة الخارجية. ومن ثم يمكننا تحفيز تلك المناطق بناءً على كيفية تصميمنا لهذا الجهاز الموائع الدقيقة. وبما أن الجهاز لا يتطلب أي مكونات خارجية للتشغيل، فكل ما تحتاجه هو ماصة دقيقة لإضافة السوائل في هذه الفتحات باستخدام تقنية الضخ السلبي.لا يحتاج مختبر الفيزيولوجيا الكهربائية القياسي إلى اقتناء أي معدات إضافية بخلاف هذه الركيزة السفلية لاستخدام هذا الجهاز. لذا، فقد ركزنا حتى هذه المرحلة من المشروع على ربط القنوات الموائعية الدقيقة بغرف التروية القياسية. والآن، يتمثل الجزء التالي من المشروع في اختبار هذا الجهاز فعلياً في أبحاث قائمة على فرضيات باستخدام تحضيرات الشرائح هذه.وهكذا، فقد أثبتنا أنه باستخدام الصبغة الفلورية، يمكننا تحفيز مناطق مختلفة مكانيًا عن طريق حقن هذه النظائر الفلورية في القنوات. والخطوة التالية هي إجراء التجارب البيولوجية الفعلية. وبذلك، يصل مجال الموائع الدقيقة إلى نقطة تحول.إننا نتجاوز الآن مرحلة إثبات المفاهيم المبتكرة، ونقوم فعلياً باستخدام هذه الأجهزة لاكتشاف أشياء جديدة ومثيرة كان من المستحيل تحقيقها سابقاً. لذا، فإن هذا المجال ينتقل من التقنيات التي استخدمنا فيها المبادئ المتاحة على المقياس الميكروي، مثل الانتشار السريع، والتدفق الصفائحي، ونسب المساحة إلى الحجم الكبيرة، وتكامل العمليات، لنقوم الآن باستخدام هذه المبادئ وتطبيقها لتلبية الاحتياجات غير الملباة في المختبر وفي العيادة.

applying-microfluidics-to-electrophysiology

Research

JoVE Journal

Biology

علم الأحياء

نظهر تصنيع جهاز ميكروفلويديك البسيطة التي يمكن أن تكون متكاملة مع الاجهزة الكهربية القياسية للكشف عن السطوح الميكروسكيل شريحة الدماغ في الطريقة التي تسيطر عليها بشكل جيد لمختلف الناقلات العصبية.

تحفيز الدماغ شريحة باستخدام شبكة ميكروفلويديك وستاندرد غرفة الإرواء

Microiontophoresis يستتبع حركة الأيونات من micropipette ردا على الفرق في الجهد الكهربائي بين داخل وخارج micropipette. وبذلك يتم تسليم الجزيئات النشطة بيولوجيا في نسبة إلى تيار كهربائي. نحن لتوضيح microiontophoresis أستيل بالتزامن مع المجهرية لدراسة البطانة التي تعتمد على توسع الأوعية في دوران الأوعية الدقيقة.

Microiontophoresis والمجهرية للتصوير الإسفار Intravital للدوران الأوعية الدقيقة

المصدر: Vanegas, M. I., et al. نظام الحقن المجهري لضخ الأدوية والفيزيولوجيا الكهربية. J. Vis. Exp. (2019)يوضح هذا الفيديو جهازا مائعا دقيقا قائما على أقطاب كهربائية دقيقة يوفر محلول الدواء من خلال أنبوب شعري ، باستخدام محلول علامة قائم على الزيت لتتبع الحجم بدقة وتمكين التسجيل العصبي المتزامن وتسريب الدواء.

نظام الحقن الدقيق القائم على الموائع الدقيقة لضخ الأدوية والفيزيولوجيا الكهربية

تم تطوير العديد من أجهزة الموائع الدقيقة لاستخدامها في دراسة التاكسير الكهربائي. ومع ذلك ، لا تسمح أي من هذه الرقائق بالدراسة الفعالة للتأثيرات المتزامنة للمجال الكيميائي والمجال الكهربائي (EF) على الخلايا. لقد طورنا جهازا قائما على بولي ميثيل ميثاكريلات يوفر تعايشا متعايشا بشكل أفضل وتحفيزا كيميائيا لاستخدامه في أبحاث التاكسي الكهربائي.

الدراسات انجذاب كهربي من الرئة خلايا سرطان باستخدام القنوات المتعددة ثنائي الكهربائية الميدان ميكروفلويديك رقاقة

توفر  الأجهزة الدقيقة المدمجة مع المكونات السائلة منصة في المختبر لدراسات الخلايا التي تحاكي البيئة الدقيقة في الجسم الحي. قمنا بتطوير رقائق الموائع الدقيقة القائمة على بولي ميثيل ميثاكريلات لدراسة الاستجابات الخلوية تحت محفزات الإجهاد الكيميائية / الكهربائية / القص المفردة أو المتعايشة.

تصميم الأجهزة ميكروفلويديك لدراسة الردود الخليوي تحت واحدة أو تتعايش الكيميائية / الكهربائية / إجهاد القص المحفزات

ويصف هذه المخطوطة تطبيقات أقطاب انتقائية بروتون والتصحيح لقط أساليب لقياس نشاط نظم النقل بروتون. هذه الأساليب التغلب على بعض القيود المفروضة على التقنيات المستخدمة عادة لدراسة نشاط النقل بروتون، مثل الحساسية معتدل ووقت القرار ومراقبة الوسط داخل الخلية غير كافية.

تطبيق القياس الكهربية لدراسة نشاط الناقلين محايدة الكهربائية

ويهدف هذا البروتوكول لشرح كيفية الجمع في المختبر ميكروليكترودي صفائف أجهزة موائع جزيئية لدراسة انتقال إمكانات العمل في الثقافات العصبية. تحليل البيانات، إلا وهي كشف وتوصيف للترويج لإمكانات العمل، يتم تنفيذه باستخدام جديدة متقدمة، بعد سهلة الاستخدام ومتاحة بحرية، أداة حسابية.

ميكروفلويديكس التواصل مع صفائف ميكروليكترودي لدراسة الاتصالات العصبية ونشر إشارة محواري

ونحن نقدم نظام ميكرونجيكترودي مصممه لفسيولوجيا الكهربائية والتسليم بمساعده من التحقيقات التجريبية (اي نانونسيرس ، ميكروالكترودات) ، مع ضخ المخدرات اختياري. وتقترن علي نطاق واسع المكونات ميكروفلويدريك المتاحة إلى قني التي تحتوي علي المسبار. يتم تضمين بروتوكول خطوه بخطوه للبناء microinjectrode ، مع النتائج خلال ضخ muscimol في قشره المكاك.

نظام ميكروانجيكترودي لضخ المخدرات المشتركة والفيزيولوجيا الكهربية

يتم توفير بروتوكول لزراعة ومعالجة الأنسجة الجنينية للفأر على رقاقة الموائع الدقيقة. من خلال تطبيق نبضات من معدلات المسار ، يمكن استخدام هذا النظام للتحكم خارجيا في تذبذبات الإشارات للتحقيق الوظيفي في تكوين الماوس somitogenesis.

نهج الموائع الدقيقة للتحقيق الوظيفي لتذبذبات الإشارات التي تحكم تكوين السوميتوجينيسيس

الهدف من هذا البروتوكول هو شرح وإظهار تطوير نموذج ثلاثي الأبعاد (ثلاثي الأبعاد) للفلوريد الدقيق لأنسجة القلب البشرية المنحازة للغاية ، والمكونة من خلايا القلب المشتقة من الخلايا الجذعية التي تشارك في استزراعها مع الخلايا الليفية القلبية (CFs) داخل هيدروجيل حيوي قائم على الكولاجين ، للتطبيقات في هندسة أنسجة القلب ، وفحص الأدوية ، ونمذجة الأمراض.

تطوير أنسجة القلب البشرية المنظمة ثلاثية الأبعاد ضمن منصة ميكروفلويديك

هنا ، نقدم بروتوكولا لتصنيع جهاز موائع دقيقة فريد من طبقتين لدراسة التنظيم الكهروميكانيكي لتوازن الأنسجة الظهارية. يطبق الجهاز تيارات كهربائية فسيولوجية ثابتة عموديا على مستوى الأنسجة ، مما يؤثر على التصاق الخلية والانتشار والبثق. يكشف تصوير الخلايا الحية وقياسات الإجهاد الميكانيكي عن آليات هذه العمليات.

الكشف عن التحكم الكهروميكانيكي في توازن الأنسجة باستخدام جهاز الموائع الدقيقة من طبقتين

اكتشف تطبيق الأجهزة الميكروسائلة لتحفيز شرائح الدماغ مكانيًا وزمانيًا في دراسات الفيزيولوجيا الكهربائية. تعزز هذه التقنية دقة تطبيق الناقلات العصبية مقارنة بالطرق التقليدية.

تطبيق على microfluidics لالكهربية

استكشف المزيد من الفيديوهات