基于微流控的微注射电极系统用于药物输注与电生理联合检测

摘要

来源：Vanegas, M. I., et al. 用于联合药物输注与电生理记录的微注射电极系统. J. Vis. Exp. (2019)

本视频展示了一种基于微电极的微流控装置，该装置通过毛细管输送药物溶液，并利用油性标记溶液实现精确的体积追踪，从而能够同时进行神经信号记录和药物输注。

方案

所有涉及动物模型的操作均已经过当地机构动物护理委员会和 JoVE 兽医审查委员会的审核。

1. 刺激与记录用微电极的制备（图1a）

1. 测量套管和探针（在本示例中为纳米传感器）的长度。探针必须比套管长出其从套管尖端伸出的长度（根据探针设计而定），并额外预留约 2 cm。
2. 在放大镜或显微镜下（约 10 倍放大）将探针装入套管；若可能，建议采用后装方式，以保护探针尖端。
   注意： 此步骤需手动完成，操作难度较高。建议先在放大镜下使用微电极进行练习，再尝试使用实际实验探针。
3. 将套管（内含探针）依次穿过顶部卡套、T 型接头和底部卡套。
   1. 若探针仅为无任何附属结构的单根导线，则从后端装入套管，并从底部卡套将组件插入 T 型接头。套管顶部（平端侧）应位于 T 型接头中部，处于底部卡套内，但不在顶部卡套内。实验探针或生物传感器应从卡套顶部伸出。
      注意： 可使用微型钻头在卡套塞上钻孔以自制定制卡套，钻孔尺寸应根据固定套管至 T 型接头所需的直径确定。
4. 使用卡套扳手拧紧 T 型接头顶部和底部的卡套。切勿过度拧紧。可在顶部卡套内添加一小段管材以增强电极的支撑。
5. 根据探针的规格，将金针焊接到探针的各个端子（信号、接地等）上。
6. 调整探针与套管的相对位置。在放大条件下测量探针....

结果

图1：微注射电极的逐步制备。（a）独立于微流控系统使用的配置。测量套管和探针，以确认探针尖端可伸出至所需长度（例如，150 µm）。将探针从前端装入套管中。将套管穿过T型接头，并固定在底部一侧，使其平面端位于T型接头中部；探针的后端则穿过顶部卡套。通过在探针各电极上焊接金针，并在金针与顶部卡套.......

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
三通手动阀门	LabSmith	手动三通选择阀（MV201-C360）	https://products.labsmith.com/mv201-手动-3-通选择阀/#.XNYEC9NKh26
导管	Vita Needle Company	304 不锈钢管，外径 228μm，内径 165μm	https://www.vitaneedle.com/assets/files/Vita_Needle_Master_Tubing_Gauge_Chart.pdf
切割石块	Molex	1 英寸 × 1 英寸切割石（货号：1068680064）	强烈建议按照以下方法切割毛细管：https://www.cmscientific.com/info_sheets/cleaving_procedure.pdf
双醋酸氯己定	沃尔玛	Nolvasan 溶液消毒剂 (AAP311)	用于微流控芯片冲洗，溶解浓度为 20 g/L
定制接头	自定义供应商	-	定制加工的适配器，用于连接微电极与液压微驱动器
驱动程序	LabSmith	用于安装面包板螺丝的 T7 TORX 螺丝刀（LS-TORX 螺丝刀）	https://products.labsmith.com/ls-torx-driver/#.XO8sndNKh25
环氧树脂胶	LabSmith	用于金属与塑料粘接的双组分高强度环氧粘合剂（LS-EPOXY）	https://products.labsmith.com/ls-epoxy-12ml-epoxy-adhesive/#.XO8t89NKh24
套管	LabSmith	单件式接头（C360-100），用于连接毛细管，通孔尺寸适配外径360μm的毛细管	https://products.labsmith.com/one-piece-fitting#.XNYEaNNKh24
套管塞	LabSmith	一体式插头（C360-101），适用于任何 -C360 接口	https://products.labsmith.com/one-piece-fitting-plug/#.XNYFl9NKh24
套筒扳手	LabSmith	1/8英寸六角扳手，用于安装一体式接头和堵头（LS-HEX 1/8" Hex Wrench）	https://products.labsmith.com/ls-hex-1-8-hex-wrench/#.XO8sqtNKh24
无泄漏注射器	Hamilton公司	500 μL 气密式注射器型号 1750（81220）和 1 mL 气密式注射器型号 1001（81320）	https://www.hamiltoncompany.com/laboratory-products/syringes/81220#top
金针	Aim-Cambridge	镀金压接式连接器插针（40-9856M），雄性	https://www.masterelectronics.com/aim-cambridge-cinch-connectivity-solutions/409856m-10109145.html
无尘擦拭布	Kimberly Clark	Kimtech Science Kimwipes 细致任务擦拭纸	无绒擦拭布，用于检测系统泄漏
液态食用色素	McCormick & 公司	水基黑色液体食用色素（52100581873）	https://www.mccormick.com/spices-and-flavors/extracts-and-food-colors/food-colors/black-food-color
低粘度油	Clearco Products Co.	纯硅油流体，25°C时黏度为1cSt的八甲基三硅氧烷（PSF-1cSt）	http://www.clearcoproducts.com/pure-silicone-super-low-viscosity.html
鲁尔锁接头	LabSmith	鲁尔锁接头（C360-300），母头，用于连接鲁尔锁注射器与360μm毛细管	https://products.labsmith.com/luer-lock-adapter-assembly#.XO81MtNKh24
微型钻头	格雷格纳	微型钻头，0.23 mm（414H85）	https://www.grainger.com/category/machining/drilling-and-holemaking/drill-bits/machining-drill-bits/micro-drill-bits
微电极	FHC	金属微电极，钨丝带环氧树脂绝缘层	https://www.fh-co.com/category/metal-microelectrodes
油压微操作器	Narishige 集团	带导管的油压微操作器（MO-96）	http://products.narishige-group.com/group1/MO-96/chronic/chinese.html
多微孔毛细管	Molex	Polymicro 柔性熔融石英毛细管（TSP150375），外径 375µm，内径 150µm	https://www.molex.com/webdocs/datasheets/pdf/en-us/1068150024_CAPILLARY_TUBING.pdf
可编程注射泵	Harvard Apparatus	标准推注/抽取泵，可编程（70-2213）	https://www.harvardapparatus.com/standard-infuse-withdraw-pump-11-pico-plus-elite-programmable-syringe-pump.html
尺子	帝国	不锈钢6英寸硬尺（27303）	http://www.empirelevel.com/rulers.php
螺钉套装	LabSmith	阀体安装螺丝套装（LS-SCREWS .25），用于将阀体固定至面包板的成型螺纹螺丝（2-28 x 1/4”）	https://products.labsmith.com/ls-screws-25#.XO8widNKh24
标准面包板	LabSmith	4英寸 × 6英寸平台（LS600），带0.25英寸孔距，用于安装流体回路	https://products.labsmith.com/standard-breadboard/#.XO8xDdNKh24
无菌生理盐水（氯化钠）0.9%	Baxter	0.9% 氯化钠无菌溶液	无菌静脉输注
无菌注射器滤器	Millipore Sigma	默克生命科学™ Millex™-GP 聚醚砜（PES）膜无菌针头滤器（SLGPM33RS）	https://www.fishersci.com/shop/products/emd-millipore-millex-sterile-syringe-filters-pes-membrane-green-4/slgpm33rs
斯托尔丁手动微量注射泵	斯托尔丁公司	手动推注/抽吸泵（51222）	https://www.stoeltingco.com/manual-infusion-withdrawal-pump-2649.html
T型接头	LabSmith	用于合并流路的三通接头（C360-203），适用于外径为360μm的毛细管	https://products.labsmith.com/interconnect-tee#.XO8z8dNKh24