Name: 的微型双元应变计测量加工和植入体内胃肠收缩鼠害。 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2014-09-18T14:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 29 s
Description: 学习制作微型双元应变计用于测量啮齿动物胃肠道平滑肌收缩。该方法通过粘合单元件、焊接导线并嵌入硅胶层，形成柔韧防水的可重复使用传感器，适用于急性和慢性植入实验。

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研究经费由美国国家神经疾病与卒中研究所提供 &#160;（NS049177 和 NS087834）。作者谨此感谢&#160;谨此感谢已故的Paul Bass博士及其同事对原始应变片设计所做出的学术贡献；同时感谢Carol Tollefsrud在应变片的制造与推广方面的工作，直至2010年停产，以及她富有见地的通信交流。

所有操作均遵循美国国立卫生研究院指南，并经宾夕法尼亚州立大学赫尔希医学院机构动物护理和使用委员会批准。大鼠饲养遵循常规动物实验设施操作规范。注意：本方案使用8周龄及以上、初始体重为175–200 g的雄性Wistar大鼠。
1. 应变片制作步骤
<ol>
	<li>大多数工具和组件仍可从原始公司或其后续公司获得，详见表1。</li>
	<li>两个单元件应变片的制备与粘接
	<ol>
		<li>使用洁净的Dumont #5镊子小心操作应变片元件（EA-06-031-350）。为限制元件不必要的移动，可使用一小块洁净的自粘纸，粘性面朝上，将元件固定在工作台面上，避免污染或过度粘附。</li>
		<li>将两个单应变片元件背对背粘接，形成双元件结构。用异丙醇清洁每个元件薄膜的背面，并让其自然挥发干燥（用纱布擦拭常会引入难以去除的纤维污染物）。在体视显微镜（1–3倍）引导下，使用洁净的艺术家画笔（10-0号驼毛笔），在其中一个元件背面涂上一层薄薄的环氧-酚醛胶粘剂，立即让第二个元件的背面与之接触，并对齐箔格&#160;（图1A）。</li>
		<li>将粘接好的元件置于50–60 °C烘箱中过夜，以充分固化环氧树脂。 
		注：切勿夹紧粘接后的元件，否则多余的环氧树脂可能渗出并污染元件，压力也可能导致网格错位。双组分环氧树脂混合后在冷藏条件下仅可使用6周。建议一次性粘接并固化足够数量的元件，并将其储存在洁净、无尘的环境中以备后续使用。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>双元件应变片的修整与布线
	<ol>
		<li>使用#11手术刀或单刃剃须刀片，将粘接好的双元件修整至最终尺寸3 mm × 3 mm。暂时保留双元件最顶端部分不切割，以便后续安全操作元件&#160;（图1A）。</li>
		<li>每个元件需要一根四导线电缆，由三芯可焊接聚四氟乙烯（Teflon）绝缘线（型号336-FTE）制成。将一段30 cm长的三芯编织线拆分为三根独立导线。</li>
		<li>为制作四芯电缆，将其中一根单导线与另一段30 cm三芯线中同色的导线配对。在后续步骤中，这些颜色相同的导线将在终端端连接，形成最终应变片的共用导线（图1B）。</li>
		<li>使用热剥线钳从每根导线两端去除约1 mm的聚四氟乙烯绝缘层。使用活化松香助焊剂和低温焊锡（熔点183 °C），用电烙铁对导线端头进行镀锡处理。</li>
		<li>下一阶段需使用微焊烙铁头，以形成更精细的焊点，防止热量损伤元件的薄膜层（图1C）。为制作更小的微焊头，取一段细铜丝（直径约0.25 mm），在标准烙铁头上缠绕一圈，确保铜丝超出标准烙铁头的长度。</li>
		<li>用洁净的10-0号画笔仅在粘接双元件一侧的焊盘上涂助焊剂，并将一根单导线和一根配对的共用导线焊接到焊盘上（图1D）。焊接后可用蘸有树脂溶剂的洁净画笔清除残留助焊剂。</li>
		<li>在另一侧重复该过程，确保剩余的共用导线焊接到与原始共用导线相对的焊盘上。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>双元件应变片的测试与环氧封装
	<ol>
		<li>将金质插座连接器（E363/0）焊接到导线末端。此时将应变片连接至记录放大器（如下所述），以测试双元件组件的完整性。</li>
		<li>使用高质量的电压-欧姆表测量电阻。元件的电阻值约为350 Ω。若连接不良，应在此阶段使用新焊料重新焊接。</li>
		<li>若焊点和双元件组件均符合要求，则剪除剩余的元件薄膜。</li>
		<li>使用双组分硅橡胶环氧树脂（型号E211）在元件焊盘上的焊点处涂覆一层薄薄的绝缘层。为获得最佳效果，建议在涂覆前将树脂部分固化20–30分钟（图1E）。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>在硅胶中封装双元件应变片
	<ol>
		<li>将三片0.5 mm厚的硅胶片（型号20-20）裁剪为15 mm2大小，并用蒸馏水清洁硅胶。将其中一片硅胶裁剪成U形，以便最终双元件组件嵌入时不会使封装硅胶发生形变（图1F）。</li>
		<li>在无缺口的硅胶片内表面涂上透明硅胶粘合剂。</li>
		<li>将双元件组件夹在U形缺口与对齐的外层硅胶片之间，然后从中心向外轻轻挤压，排出多余的硅胶和气泡。将封装好的组件小心地夹在两块金属条之间，保持24小时，以确保厚度均匀且无变形。</li>
		<li>允许多余的硅胶保留在组件边缘并固化。在后续将硅胶片修剪至所需最终尺寸（通常为6 mm × 8 mm；图1G）时再将其去除。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>导线连接器的完成与校准
	<ol>
		<li>使用3 mm（1/8英寸）热缩管加固金质插座连接器与各终端导线之间的焊点，并将其固定在塑料电极基座（MS363，图1H）内。使用直径为0.125英寸和0.25英寸的热缩管固定电极基座和导线，防止实验过程中连接脱落（图1I）。</li>
		<li>应变片信号通过高增益桥式放大器（型号AMP-01-SG）处理。使用带匹配插头（363-SL/6）的电缆将应变片连接至放大器，以匹配电极基座。螺纹帽可提供额外固定，确保实验期间信号持续稳定。</li>
		<li>根据制造商说明，调节放大器上的桥路、平衡和增益设置，针对特定应变片进行优化。将应变片导线引出端水平固定于刚性夹具上，并按照Pascaud及其同事最初描述的方法，在另一端施加1 g静态负载进行校准2, 16, 17。</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
2. 应变计急性植入的手术操作
<ol>
	<li>动物护理与准备：
	<ol>
		<li>实验动物在手术植入前一晚进行食物剥夺（可自由饮水）。</li>
		<li>深度麻醉动物。首选硫喷妥巴比妥（100–150 mg/kg；大鼠腹腔注射）用于终末期（即., 非存活) 应变片植入与实验，因其在大鼠中具有持续的麻醉效果且对胃反射影响极小 10测试足爪夹捏反射是否消失以确定麻醉深度。</li>
		<li>根据实验设计和批准的IACUC指南，对大鼠进行无菌手术准备，包括对手术器械进行灭菌、剃除切口部位毛发、涂抹兽用眼膏以及对所有手术区域进行消毒。&#160;注意：&#160;若将应变片用于慢性实验，仅可使用环氧乙烷（气体）灭菌法对其进行灭菌。采用热力或化学灭菌方法可能会损坏应变片。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>用于终末实验的气管插管
	<ol>
		<li>对于需要长时间、终末期的实验，需对大鼠进行气管插管以维持气道通畅。从下颌骨下缘至胸骨切迹处，在颈部腹侧做一条1–2 cm的正中切口。</li>
		<li>沿中线钝性分离下方的带状肌以暴露气管。将气管与下方的食管分离，并在气管与食管之间置入一根3-0 Ethilon缝线形成牵引线。</li>
		<li>通过做一个小切口从前侧打开气管&#160;在甲状腺远端的气管软骨环之间的膜部，插入一段5毫米长、一端斜切的小段聚乙烯导管（货号 PE-270）至气管内，并用结扎线固定。</li>
		<li>将带状肌复位，并使用3-0 Ethilon缝线缝合浅层皮肤。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>将应变片仪器安装至胃肠道表面：
	<ol>
		<li>手术前，使用#14锥形尖3/8圆弧针，将4-0或更细的无菌丝线（长度为4–5 cm）穿入应变片的四个角。丝线具有较高的柔韧性，不易损伤应变片元件外的硅胶封装层。 
		注意：丝线适用于非存活手术以及内部应用，其中不存在细菌通过上皮屏障被毛细作用引渡的风险。在需要进行存活手术的应用中，必须使用聚丙烯缝线（prolene suture），以降低丝线编织纤维固有的感染风险。</li>
		<li>沿腹壁正中线切开皮肤行剖腹手术。沿腹直肌之间的白色线（无血管区）切开腹直肌，以防止出血。然后在壁层腹膜上做一非常表浅的正中切口，以避免损伤下方的腹腔脏器。</li>
		<li>用生理盐水浸湿的棉签辅助将胃部外置。将胃置于腹腔切口尾端的生理盐水浸湿纱布垫上，以保持其位置。</li>
		<li>将封装好的应变计网格与环形平滑肌纤维平行对齐。使用先前穿好线的缝线（步骤2.3.1），采用#14锥形尖端3/8圆弧针，将应变计的四个角固定在胃体部腹侧浆膜表面。为尽量减少组织损伤和潜在出血，切勿使用带切割刃的针头，且避免穿刺胃表面的任何表浅血管。</li>
		<li>从胃底/胃体交界处的大弯侧开始缝合测张器，然后沿胃底/胃体交界向小弯侧方向继续缝合。为获得最佳结果，测张器下方的浆膜既不应松弛，也不应过度拉伸。</li>
		<li>使用浸有生理盐水的棉签小心地将胃恢复至解剖位置。</li>
		<li>在急性模型中，于关闭腹部切口前，将应变仪导线从腹正中切口的尾端引出。将裸露的导线固定在动物体上例如., 后肢）以在操作动物或终末导线连接器时提供应变缓解。分别使用3-0尼龙缝线缝合腹直肌和腹部皮肤。在慢性模型中，将导线沿大鼠背部皮下固定，并将其引出于颅骨上方 18.</li>
		<li>手术操作后，将动物置于立体定位仪中以固定头部并抬高上躯干。后者有助于减少记录过程中的呼吸伪影。监测直肠温度，并使用反馈控制的加热垫维持在37±1 °C。</li>
		<li>在使用硫丁巴比妥麻醉进行终末实验结束时，必须依据美国兽医协会（AVMA）《安乐死指南》规定的方法对动物实施安乐死。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>胃动力记录：
	<ol>
		<li>使用任何市售的直流电桥放大器放大应变片信号。</li>
		<li>使用任何市售数据采集系统的图表记录功能，在计算机上记录直流输出信号。 
		注意：可通过多道生理记录仪生成放大器输出的纸质记录。</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
3. 脑干刺激后胃收缩的代表性测量
<ol>
	<li>暴露脑干和第四脑室
	<ol>
		<li>手术准备完成后，将硫喷妥钠麻醉的动物固定于立体定位仪中，从枕骨向颈部基底部做一条1.5 - 2 cm的正中皮肤切口。</li>
		<li>沿正中线分离覆盖于下方颈部肌肉双侧肌腹之间的结缔组织（由浅至深的肌肉依次为耳上提肌&#160;头段、耳上提肌&#160;尾段和颈阔肌头段）。</li>
		<li>当正中线清晰暴露后，将耳上提肌&#160;长肌从枕骨上剥离。</li>
		<li>通过钝性分离，将颈阔肌与下方的硬脑膜分离，小心暴露颅骨的尾侧区域。</li>
		<li>使用一支新的25 G&#160;针头，沿枕骨大孔向双侧延伸至枕骨髁处，小心剥离硬脑膜。</li>
		<li>使用#5 Dumont镊子去除覆盖在第四脑室上方的软脑膜和蛛网膜，暴露脑干。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>向第四脑室给予促甲状腺激素释放激素或静脉注射硝普钠
	<ol>
		<li>称量促甲状腺激素释放激素（TRH），溶于无菌生理盐水中，配制成终浓度为50 µM的TRH溶液。</li>
		<li>称量硝普钠（SNP），溶于无菌生理盐水中，配制成终浓度为150 µM的SNP溶液。</li>
		<li>使用10 µl注射器，向脑干背侧表面的第四脑室给予2 µl TRH（终剂量为100 pmol），以促进胃收缩的记录。</li>
		<li>使用无菌注射器和27 G&#160;针头，通过尾静脉给予150 µmol/kg的SNP，以促进胃舒张的记录。</li>
	</ol>
	</li>
</ol>

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</ol>

作者声明不存在任何竞争性财务利益。本文中列出的供应商仅用于参考。

本文所述方法可使各个实验室自行制备用于生物学研究的高灵敏度微型应变片，其应用范围包括但不限于小型实验动物的胃肠道运动功能检测。由于此类应变片已不再商业化生产，研究胃肠道功能的实验室只能依赖其他技术手段，而这些手段可能无法完全满足实验所需的全部应用需求。本报告在先前已有技术15的基础上，提供了更为详尽和更新的描述。正文及配套视频特别针对我们在应变片制备工艺开发与掌握过程中所发现的常见问题，提出了相应的解决方案。
如所述，每个步骤均介绍了成功制备的关键技术。确保所有连接处焊接清洁且牢固，同时避免因焊接过程中热量过大而损坏元件，是实现成功最常见的挑战。细规格导线若未使用热缩管或硅酮环氧树脂进行适当加固，则容易断裂，导致在轻微弯曲应变片时信号丢失。应变片在塑料接线端子基座内的金质连接点附近，若导线断裂或断开，是此前功能正常的应变片最常见的失效形式。可通过移除热缩管，小心拆卸单个应变片，以暴露断裂的导线。将导线重新焊接至金质连接点后，需使用新的热缩管重新组装整个应变片。
经过一些练习，并仔细注意制作尺寸均匀的应变片...

记录的实验研究 体内 在多种实验条件下研究胃肠道（GI）运动功能，仍是理解维持营养稳态所必需的正常及病理生理过程的有力工具。传统上，已有多种实验方法被用于此类研究，其中一些方法与临床实践中采用的技术相似。 1，已被用于直接量化胃肠道收缩频率的变化 2-5管腔内压力 6, 7，或非吸收性标记物的胃肠道通过情况 8, 9 或稳定同位素 10-12每种技术都有其独特的优缺点，这些已在先前的文献中有所讨论。例如，由于球囊材料本身具有顺应性，气囊测压法在量化压力变化方面的有效性受到质疑；而通过胃肠道回收不可吸收标记物的方法则需处死实验动物才能获得单个数据点。最近，已有研究报道并验证了一种微型动脉压导管的应用，该方法为监测大鼠和小鼠的胃收缩功能提供了一种非手术手段。 3虽然经口胃置入的压力传感器可通过避免侵入性手术来有效消除对胃肠功能的混杂因素影响，但该方法仅适用于麻醉状态下的实验准备。此外，由于缺乏可视化引导，无法确保传感器在胃内特定区域的一致性定位。因此，该技术的应用仅限于胃或结肠，而在十二指肠或回肠中，由于无法实现可视化，且传感器导丝相对较硬，故不可行。
同样，生物磁交流磁化率测定法（ACB）技术已通过胃肠道收缩分析的验证4。尽管ACB技术为测量胃肠道收缩提供了一种非侵入性方法，但其存在类似的局限性，即使用摄入的磁性检测介质无法精确记录胃肠道特定区域的活动。该局限性可通过外科植入磁性标记物加以克服。然而，ACB技术要求动物在数据采集期间处于麻醉状态。
超声微测距技术已用于部分胃肠道研究13, 14，以利用压电晶体发射/接收器体积小、空间分辨率和时间分辨率高的优势。胃平滑肌收缩波并非高频事件，其发生频率约为每分钟3至5个周期。因此，超声微测距的时间分辨率优势可能并不足以证明其成本的合理性。此外，尽管超声微测距能够准确测量线性运动，但已有研究指出，若植入的晶体数量不足，则可能影响胃肠道数据的准确解读14。
基于 Bass 及其同事的原始设计2, 15，本可视化方案更全面地记录了微型双元件应变规的逐步制作及其在实验中的应用。该应变规具有高灵敏度和良好的柔韧性，可用于记录整个胃肠道平滑肌的收缩活动。由于成品应变规的灵敏度和尺寸主要取决于包裹元件的硅胶片，因此其元件尺寸适用于所有啮齿类动物实验。这些应变规可方便地用于麻醉状态或自由活动的实验动物模型中的急性或慢性实验，从而提供一种定量检测平滑肌收缩的统一技术。

<table><tbody><tr><td>应变片元件</td><td>Micro-Measurements（Vishay 产品集团）</td><td>EA-06-031-350</td><td>&amp;nbsp;线性图案，金属箔，应力分析应变片（需2个）&lt;胃肠道功能障碍仍然是导致发病率和死亡率的主要原因。事实上，胃肠道（GI）在健康与疾病状态下的运动功能研究领域持续产出成果，仅在过去5年中就发表了超过1400项动物研究。目前已开发出多种技术用于量化胃、小肠和结肠的平滑肌活动。体外（in vitro）和离体（ex vivo）技术为胃肠道功能的机制研究提供了有力工具，但这些方法脱离了完整机体所固有的整合系统环境。通常，在活体（in vivo）条件下测量胃部平滑肌收缩的方法包括使用麻醉动物模型，并结合手术植入的压力传感器、施加静态压力负荷（如轻度充气的气球），或通过在压力恒定反馈控制下向胃内注入液体以扩张胃腔。然而，这些方法中的许多在结果解释以及在清醒实验动物模型中进行活体应用方面均存在独特缺点。使用固定于胃肠道浆膜表面的双元件应变计已展现出多种实验优势，其优点可能持续超过其局限性。由于此类应变计目前并未商业化供应，本视频演示将提供当前设计应变计制备的详细逐步操作指南。本方案中描述的应变计专为在大鼠中记录胃部运动功能而设计。该设计亦已修改用于沿整个胃肠道记录平滑肌活动，仅需在整体制造过程中进行细微调整。本文还包含来自整个胃肠道的代表性数据，以及对分析方法、数据解释与呈现方式的讨论。&gt; &lt;a href=&quot;http://www.vishaypg.com/micro-measurements/&quot;&gt;www.vishaypg.com/micro-measurements/&lt;/a&gt;&lt;br/&gt; 或&lt;br/&gt; &lt;a href=&quot;http://www.vishaypg.com/docs/11070/031ce.pdf&quot;&gt;http://www.vishaypg.com/docs/11070/031ce.pdf&lt;/a&gt;</td></tr><tr><td>环氧-酚醛粘合剂</td><td>M-bond 610</td><td>用于粘接应变片元件的通用粘合剂</td><td>&lt;a href=&quot;http://www.vishaypg.com/docs/11024/wirecable.pdf&quot;&gt;http://www.vishaypg.com/docs/11024/wirecable.pdf&lt;/a&gt;</td></tr><tr><td>3芯绝缘导线</td><td>336-FTE</td><td>细规格柔性通用导线</td><td>&lt;a href=&quot;http://www.vishaypg.com/docs/11024/wirecable.pdf&quot;&gt;http://www.vishaypg.com/docs/11024/wirecable.pdf&lt;/a&gt;</td></tr><tr><td>助焊剂和松香助焊剂套装</td><td>FAR-2 M-Flux AR试剂盒</td><td>液体焊剂</td><td>&lt;a href=&quot;http://www.vishaypg.com/docs/11023/soldacce.pdf&quot;&gt;http://www.vishaypg.com/docs/11023/soldacce.pdf&lt;/a&gt;</td></tr><tr><td>焊料</td><td>361A-20R-25</td><td>专为应变片应用优化并推荐使用</td><td>&lt;a href=&quot;http://www.vishaypg.com/docs/11023/soldacce.pdf&quot;&gt;http://www.vishaypg.com/docs/11023/soldacce.pdf&lt;/a&gt;</td></tr><tr><td>金质插孔连接器</td><td>PlasticsOne</td><td>E363/0</td><td>电极基座插座触点&lt;br/&gt; &lt;a href=&quot;http://www.plastics1.com/PCR/Catalog/Item.php?item=407&quot;&gt;http://www.plastics1.com/PCR/Catalog/Item.php?item=407&lt;/a&gt;</td></tr><tr><td>电极基座</td><td>MS363</td><td>固定导线接触点的平台</td><td>&lt;a href=&quot;http://www.plastics1.com/PCR/Catalog/Item.php?item=499&quot;&gt;http://www.plastics1.com/PCR/Catalog/Item.php?item=499&lt;/a&gt;</td></tr><tr><td>6线电缆</td><td>363 带乙烯基插头/滑动连接/6</td><td>预制的乙烯基涂层电缆（定制长度），配备与电极基座匹配的插头适配器，以及带镀锡焊片的终端接线端</td><td></td></tr><tr><td>硅橡胶浇铸化合物</td><td>EIS 电气产品</td><td>Elan Tron E211</td><td>应变片/导线焊点封装介质&lt;br/&gt; &lt;a href=&quot;http://www.eis-inc.com/&quot;&gt;http://www.eis-inc.com&lt;/a&gt;</td></tr><tr><td>HOTweezers</td><td>Meisei Corporation</td><td>型号 4B</td><td>导线绝缘剥线钳&lt;br/&gt; &lt;a href=&quot;http://www.impexron.us/&quot;&gt;http://www.impexron.us&lt;/a&gt;</td></tr><tr><td>焊台</td><td>Weller（Apex Tool Group）</td><td>WES 51</td><td>高质量焊料设备&lt;胃肠道功能障碍仍然是导致发病率和死亡率的主要原因。事实上，胃肠道（GI）运动功能在健康与疾病状态下的研究始终是一个富有成果的领域，仅在过去5年中就发表了超过1,400项动物研究。目前已开发出多种技术用于量化胃、小肠和结肠的平滑肌活动。体外（in vitro）和离体（ex vivo）技术为胃肠道功能的机制研究提供了强有力的工具，但这些方法脱离了完整有机体所固有的整合系统。通常，在活体（in vivo）条件下测量胃平滑肌收缩多采用麻醉动物模型，并结合手术植入的压力传感器、施加静态压力负荷（如轻度充气的球囊）或在恒压反馈控制下以液体扩张胃腔。然而，这些方法在结果解释以及应用于清醒实验动物模型的活体研究方面均存在独特局限。将双元件应变片固定于胃肠道浆膜表面的技术已展现出多种实验优势，其优点可能持续超过其缺点。由于此类应变片尚未商业化，本视频演示提供了当前设计应变片制备的详细逐步操作指南。本方案所述应变片专为大鼠胃动力记录而设计，该设计亦已修改用于记录整个胃肠道的平滑肌活动，整体制作过程仅需细微调整。本文还提供了来自整个胃肠道的代表性数据，并讨论了分析方法、数据解释与呈现方式。&gt; &lt;a href=&quot;http://www.apexhandtools.com/weller/index.cfm&quot;&gt;http://www.apexhandtools.com/weller/index.cfm&lt;/a&gt;</td></tr><tr><td>可通过 http://www.eis-inc.com 或 http://www.amazon.com 获取</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>硅胶片</td><td>特瑞堡密封解决方案北伯勒工业生命科学</td><td>Pharmelast 20-20</td><td>封装应变片元件&lt;br/&gt; 10 B Forbes Road Northborough, MA 01532 (800) 634-2000</td></tr><tr><td>放大器</td><td>Experimetria Ltd</td><td>AMP-01-SG</td><td>&lt;br/&gt; &lt;a href=&quot;http://experimetria.com/Biological_amplifiers.php&quot;&gt;http://experimetria.com/Biological_amplifiers.php&lt;/a&gt;</td></tr></tbody></table>

微型双元件应变计的制备与植入用于测量 体内 啮齿类动物的胃肠道收缩

Fabrication and Implantation of Miniature Dual-element Strain Gages for Measuring In Vivo Gastrointestinal Contractions in Rodents.

胃肠道功能障碍仍然是导致发病率和死亡率的主要原因。事实上，胃肠道（GI）在健康与疾病状态下的运动功能是一个富有成果的研究领域，仅在过去5年中就发表了超过1,400项动物研究。目前已开发出多种技术用于定量评估胃、小肠和结肠的平滑肌活动。 体外 和 离体 技术为胃肠道功能的机制研究提供了强有力的工具，但这些研究往往脱离了完整有机体所具备的整合性系统环境。通常，测量 体内 胃平滑肌收缩的研究通常采用麻醉状态下的动物模型，结合手术植入的压力传感器、轻度充气的气囊等静态压力负荷，或在等压反馈控制下用液体扩张胃部的方法。然而，这些方法在结果解读及其应用性方面均存在某些独特的局限性 体内 用于清醒实验动物模型。将双元件应变片固定于胃肠道浆膜表面的方法具有多种实验优势，其优点可能持续超过局限性。由于此类应变片尚未商业化供应，本视频详细展示了当前设计应变片的逐步制备流程。本方案所述应变片专为记录大鼠胃动力而设计，但该设计已改进用于记录整个胃肠道平滑肌活动，仅需在制备过程中进行细微调整。文中还包含来自整个胃肠道的代表性数据，以及数据分析方法、结果解读与数据呈现的讨论。

图 2 展示了使用硫喷妥钠麻醉的大鼠的代表性数据。图 2 上方的曲线显示了在脑干给予促甲状腺激素释放激素（TRH，100 pmol）后大鼠胃体的收缩情况，TRH 是一种已知可增强胃肠运动的肽类物质3, 19。图中可见给药前的基线收缩以及随后胃平滑肌节律性活动的增强。注意：对胃收缩峰的分析采用 Ormsby 和 Bass 原先建立的公式进行20
运动指数 = (N1×1) + (N2×2) + (N3×4) + (N4×8)
根据该公式，N 等于特定毫克范围内的峰总数。因此，假设 0 mg 信号表示无胃动力活动，则峰间正弦信号可分别按 N1 至 N4 计算为 25 - 50 mg、60 - 100 mg、110 - 200 mg 以及大于 210 mg 的信号。该公式对数秒或数分钟内自然发生的基线张力波动较不敏感。为了通过...

在实验动物胃肠道中对平滑肌收缩进行体内测量仍是一种强大但尚未被充分利用的技术。目前市场上无法购得柔性双元件应变规，需自行制备。本方案描述了用于在啮齿类动物中进行急性或慢性植入的可靠且低成本应变规的构建方法。

胃肠道功能障碍仍然是导致发病率和死亡率的主要原因。事实上，胃肠道（GI）运动功能在健康与疾病状态下的机制仍是一个……

以下实验的整体目标是演示一种双元件应变片的制备过程。该过程首先将单个单元件应变片组件对齐并粘接固定。第二步中，将连接导线组装并焊接到已粘接的元件上，操作时需注意避免损坏基底材料和应变片元件。然后将双元件组件嵌入硅胶片的各层之间，形成一种柔韧、防水且可重复使用的应变计。最后一步是将该应变计与一个稳定的连接器结合，以可靠地连接至合适的桥式放大器。最终制成的应变计可用于记录消化道内收缩的速率和相对强度。一旦掌握了单个应变片的制备技术，这些应变片便为研究者提供了成本相对较低的选项，可用于胃肠道多个感兴趣区域的检测。与使用球囊测压计、压力传感器或压电晶体发射器和接收器等替代方法相比，应变片技术具有多项优势，因为应变片既可在麻醉动物中急性使用，也可长期植入以对清醒、自由活动的动物进行长期记录。制备双元件应变片时，首先在工作台上放置一小块洁净的自粘纸，粘性面朝上。然后将元件固定在工作台面上，以限制元件发生不必要的移动或污染。接着，依次使用5号蒙特镊子夹持每个元件，并用异丙醇清洁元件膜的背面。待元件自然晾干后，在体视显微镜下用一支洁净的000号骆毛刷将一层薄薄的环氧酚醛胶粘剂涂于其中一个元件的背面。然后立即将第二个元件的背面压到粘合剂上，并对齐箔网格。将粘合后的元件置于50至60摄氏度的烘箱中过夜，以使环氧树脂完全固化。次日早晨，使用单刃剃刀将粘合后的双元件修剪至最终尺寸为3毫米×3毫米，注意避免修剪到元件的顶部。接下来，将一段30厘米长的三芯编织线拆分为其组成的三根独立导线。然后，为了制作四芯线缆的第一对线，取其中一根单芯导线，并与另一段30厘米长的三芯线中的一根浅色导线配对。接着，从每根导线两端各剥离约1毫米的聚四氟乙烯（Teflon）绝缘层，并使用活化松香焊剂和低温焊料进行焊接。使用电烙铁对导线端头进行镀锡，然后用干净的10零号刷子将助焊剂涂于键合双元件一侧的焊盘上，并将单根引线及一对共用引线中的一根焊接到焊盘。在另一侧重复此操作，确保剩余的共用导线引线焊接到与原始共用引线相对的焊盘上。按照清洁程序，使用浸有树脂溶剂的干净刷子清除残留的助焊剂。将双组分硅橡胶环氧树脂部分固化20至30分钟。然后将金质插座连接器焊接到导线末端的裸露部分，并在元件焊盘上的焊点处涂覆一层薄薄的树脂以进行绝缘。接下来，裁剪三块厚度为0.5毫米的硅胶片，尺寸为15毫米×15毫米的正方形，并用蒸馏水清洗硅胶片。随后将其中一片硅胶片裁剪成U形，以便最终的双元件组装时不会使封装的硅胶层发生形变；用透明硅胶粘合剂粘合U形槽口内表面以及另外两片未开槽的硅胶片的内表面，然后将双元件组装件夹在U形槽口内，并与外侧对齐的硅胶片贴合在一起。从中心向外轻轻按压，排出多余的硅胶和气泡。将封装好的组件小心地夹在两块金属条之间，静置24小时，以确保第二天组件厚度均匀且无变形，同时保留组件边缘多余的硅胶，以增强金插座焊点的强度。在单根导线端子的连接处使用长度为3毫米的热缩管，并在首次使用新的应变片之前，将热缩管对齐固定于塑料电极基座内。修剪测力计边缘多余的硅胶，以获得最终所需尺寸。注意不要损坏双元件或导线引线。然后使用直径为0.125英寸和0.25英寸的热缩管固定电极基座和导线，以防止实验过程中发生连接脱落。植入双元件应变计时，首先使用14号锥形0.3八分之一圆针，将四段长度为4至5厘米的4-0或更细的无菌丝线缝合到应变计的四个角上。接着，在完成剖腹手术切口后，沿连接线性肘部的腹直肌肌层进行分离，以防止出血。然后，使用浸有生理盐水的棉签在壁层腹膜上做一个非常表浅的正中切口，避免损伤下方的腹腔脏器。将胃小心地放置在腹部切口底部用生理盐水浸湿的纱布垫上。保持器官处于解剖位置，使封装式应变计的网格与环行平滑肌纤维平行对齐。然后使用预先穿好的缝线及一支14号 taper 0.3 八分之一圆弧针，将应变计的四个角固定在胃体前壁表面。现在开始在胃底与胃体交界处的大弯侧沿测压装置进行缝合，并沿此边界向胃小弯侧推进，以获得最佳效果。应确保应变测压装置下方的胃肌层既不过于松弛（如本图所示），也不过度拉伸（如另一图所示）。缝合完成后，使用浸有生理盐水的棉签将胃恢复至其解剖位置。对于急性模型的体外化操作，在关闭腹部切口前，将应变仪导线从腹正中切口的皮下端引出。然后分别使用3-0尼龙缝线缝合腹直肌和腹部皮肤。将游离导线固定在动物体上，以便在操作动物或连接末端导线时提供应力保护。最后，将动物置于立体定位仪框架中，以固定头部并抬高上躯干，从而在记录过程中减少呼吸伪影。使用反馈控制的加热垫维持直肠温度在37±1°C。图中显示了巴比妥麻醉大鼠的代表性数据。上方的曲线表示动物在脑干给予促甲状腺激素释放激素（一种已知的促进运动活性的肽类物质）时胃体的收缩情况，展示了相位性胃平滑肌活动增强前的基线收缩水平。第二条曲线显示了同一动物胃平滑肌基础张力的降低。在给予一氧化氮供体硝普钠后，该电压信号可用于推导出相当于多少克的静态负荷。这些代表性数据展示了已正确固定于胃部环形肌上的双元件应变规所具备的双向检测能力。第三条曲线代表通过缝合在禁食大鼠十二指肠外表面的微型应变规记录到的基础平滑肌收缩活动。在此项代表性实验中，应变规元件的排列方向也与十二指肠的环形肌走向平行。将应变片安装到胃肠道时，重要的是要注意缝合应变片时应尽量减少对环肌层和血管系统的干扰。观看本视频后，您应能够充分理解如何制备微型应变片，并避免在处理该工艺中技术难度较高的环节时可能遇到的一些早期问题，例如对微小而脆弱的部件进行精确的焊接操作。

fabrication-implantation-miniature-dual-element-strain-gages-for

Research

科研

JoVE Journal

Bioengineering

生物工程

的微型双元应变计测量加工和植入<em&gt;体内</em&gt;胃肠收缩鼠害。

在本报告中，我们展示了可用于研究小龙虾后肠生物学的技术。我们演示了如何解剖小龙虾腹部，并研究其相关的解剖结构、生理特性以及活动的调控机制。通过使用力传感器来测量节律性蠕动活动及收缩强度。...

使用螯虾后肠进行生理学实验：一项学生实验室练习

利用胃肠道动力监测仪（GIMM）评估豚鼠远端结肠的结肠动力，是一种简单易学的方法，可用于定量评估胃肠道的推进性动力。...

胃肠道动力监测仪（GIMM）

术后肠梗阻（POI）是腹部手术后的一种并发症，可导致发病率升高和住院时间延长。由于目前缺乏有效的预防或治疗策略，亟需加强相关研究。因此，我们建立了一种标准化且可行的小鼠模型，用于研究POI的病理生理机制，并探索潜在的治疗方案。...

肠道运动功能及肠壁炎症在啮齿类动物中的功能评估：标准化肠道操作模型中的分析

为了理解机械应力如何激活生化通路并引发生物学反应，机械生物学研究需要新的工具。本文展示了一种新方法，利用微流控捕获装置对固定化的动物进行选择性机械刺激，从而实现对细胞反应的高分辨率成像。...

使用微流控装置进行机械刺激与高分辨率成像 秀丽隐杆线虫

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一种用于慢性活体肌电图记录的可植入系统

本文详细介绍了如何在啮齿类动物腓肠肌上进行体内（使用表面电极和针式电极阵列）和离体（使用介电细胞）的电阻抗肌图检测。文章将在小鼠和大鼠中演示该技术，并详细说明可采用的各种改进方法（例如，用于肥胖动物、幼鼠）。...

执行 在体 内 和 离体 啮齿类动物的电阻抗肌电图

本方案描述了在小鼠前肢肌肉中手工制作并外科植入肌电图（EMG）电极的方法，用于在头部固定行为实验期间记录肌肉活动。...

使用慢性植入式肌电图电极记录头部固定小鼠前肢肌肉活动

我们的目的是提供一份更新的、易于遵循的表肌电图电极制备与测试指南。为此，我们提供了材料采购的说明，以及电极制备和测试过程的详细操作步骤。...

低成本表肌电图电极的开发：一种简化的制备与测试工作流程

本文介绍了一种用于安装和制备肌内电极的方案，以及一种可安装在动物身上、微型化的肌电图（EMG）测量装置，适用于运动研究中的EMG分析。该系统能够无线传输实时EMG数据，用于研究脑卒中模型大鼠的运动功能恢复。...

一种用于小型动物的实时可穿戴肌电测量系统

灌注脱细胞是一种新型技术，可用于制备保留肝脏细胞外基质成分和微结构的全肝支架。本文描述了利用灌注脱细胞法制备全器官支架并随后接种肝细胞的方法。通过该技术可生成具有功能且可移植的肝脏移植物。...

全肝脱细胞与再细胞化

学习制作微型双元应变计用于测量啮齿动物胃肠道平滑肌收缩。该方法通过粘合单元件、焊接导线并嵌入硅胶层，形成柔韧防水的可重复使用传感器，适用于急性和慢性植入实验。

微型双元件应变计的制备与植入用于测量体内啮齿类动物的胃肠道收缩

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微型双元件应变计的制备与植入用于测量 体内 啮齿类动物的胃肠道收缩

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