Maßgeschneiderte Mikrodialysesonde Entwurf
21. Juli 2015
Mikrodialyse ist eine häufig verwendete Technik in neurowissenschaftlichen Forschung. Daher kommerziellen Sonden sind in der großen demand.In diese Arbeit eine Sondenanordnung ist detailliert, um eine zuverlässige, konzentrisch, maßgeschneiderte Mikrodialysesonde bauen für weniger als $ 10 erläutert.
Das allgemeine Ziel dieses Verfahrens besteht darin, die Herstellung einer maßgeschneiderten Mikrodialysesonde zu beschreiben. Dies wird erreicht, indem zunächst Polytetrafluoräthylen-Schlauch und Fused-Silica-Rohr in die richtigen Abmessungen geschnitten werden. Der zweite Schritt besteht darin, das Fused-Silica-Rohr unter Verwendung einer Kanüle als Führung in den Schlauch einzuführen.
Danach wird eine Dialysemembran über die Fusionskieselsäure gelegt. Der letzte Schritt besteht darin, die Metallhülse über den verbleibenden Teil der Fusionskieselsäure zu schieben und Epoxidharz zu verwenden, um die Verbindungsstellen abzudichten und eine Austauschlänge von zwei Millimetern sicherzustellen. Letztendlich zeigen die Anweisungen in diesem Video, wie man eine robuste und zuverlässige, selbstgefertigte Mikrodialysersonde als Alternative zu einer kommerziellen Sonde baut, mit der die in-vitro-Rückgewinnung von Neuropeptiden und kleinen Molekülen genau gemessen werden kann.
Der Hauptvorteil dieser Technik besteht darin, dass die hier detailliert vorgestellte Mikrodialyseson-denbaugruppe an jede Anwendung angepasst werden kann und für weniger als 10 hergestellt werden kann. Zunächst schneiden Sie ein Stück Polytetrafluorethylen-Schlauch mit einer Dicke von 1,6 Millimeter und einem Innendurchmesser von 350 Mikrometern in 2,5 Zentimeter lange Abschnitte. Schneiden Sie ein Ende des Abschnitts in einem Winkel von 45 Grad ab, um den Anschluss des Auslassschlauchs zu erleichtern.
Verwenden Sie anschließend Schleifpapier, um die Außenfläche der PTFE-Schlauchleitung aufzurauen, um die Haftung eines Epoxidklebers zu verbessern. Schneiden Sie ein Stück Fused Silica in eine 2,25 cm lange Portion. Führen Sie eine Nadel mit 30 gauge ein, und zwar ein Zentimeter von dem flachen Ende in die hohle PTFE-Faser ein.
Biegen Sie das PTFE und durchstechen Sie die Hülle an der Biegung. Führen Sie die Quarzglasfaser unter Verwendung der Nadelkanüle als Führung in das PTFE-Röhrchen ein. Entfernen Sie anschließend vorsichtig die Nadelkanüle und positionieren Sie die Quarzglasfaser so, dass fünf Millimeter aus dem flachen Ende des PTFE-Röhrchens herausragen.
Verwenden Sie einen Tropfen Cyanoacrylat-Kleber, um die Quarzglasfaser an der Einstichstelle zu befestigen, und lassen Sie den Kleber über Nacht aushärten. Bereiten Sie den Epoxidkleber vor, indem Sie 30 Teile gelben Härter zu 70 Teilen schwarzem Epoxidkleber geben und vorsichtig mischen. Ziehen Sie anschließend eine Polysulfon-Dialysemembran mit einem Molekulargewichts-Cutoff von 30 Kilodalton, einem Innendurchmesser von 210 Mikrometern und einem Außendurchmesser von 245 Mikrometern.
Vorsichtig über die Quarzglasfaser ziehen. Die Membran in das PTFE-Röhrchen einziehen und mit einem scharfen Skalpell auf 5,5 Millimeter einstellen. Mit einem feinen Stift einen Punkt auf der Membran markieren, um die Austauschlänge von zwei Millimetern vom Membranende aus zu definieren.
Verwenden Sie dann eine feine Nadel, um eine kleine Menge Epoxidkleber auf die Membranspitze aufzutragen. Anschließend verschließen Sie mit Epoxidkleber die Verbindung zwischen der Dialysemembran und der PTFE-Faser. Gehen Sie nun zurück und geben Sie so viel Epoxidkleber auf die Membran, bis zur Markierungsstelle.
Um eine Diffusionsaustauschlänge von nur zwei Millimetern sicherzustellen, lassen Sie den Epoxidkleber über Nacht aushärten. Brechen Sie mit einer Zange vorsichtig Ein-Zentimeter-Stücke einer 25-Gauge-Nadel ab, um Metallhülsen herzustellen. Ziehen Sie dann die Metallhülse auf den verbleibenden Teil der Fusionskieselglasfaser auf und verwenden Sie den restlichen Epoxidkleber, um die Verbindung zwischen der Metallhülse und dem PTFE-Schlauch abzudichten.
Die Metallhülse ermöglicht später den Anschluss der Zuleitungsleitung an eine Mikrodialysesonde. Tragen Sie abschließend Heißkleber um die Verzweigung der Sonde auf, um die Vorrichtung zusätzlich zu befestigen und zu stabilisieren. Dieses Schema zeigt eine vergrößerte Darstellung der inneren Struktur der Mikrodialysesonde.
Am Ende der Sonde ist eine zweimillimeterlange Stelle der Polysulfon-Dialysemembran freigelegt, die die Rückgewinnung von niedermolekularen Metaboliten wie Glukose, ATP und Acetylcholin ermöglicht. Hier wird die Fähigkeit der Sonde gezeigt, kleine, niedermolekulare Substanzen wie Glukose, Lactat, Acetylcholin und ATP in vitro zurückzugewinnen. Die prozentuale Rückgewinnung ist bei diesen Molekülen, die etwa 500 Dalton betragen, deutlich höher als bei größeren Molekülen wie Angiotensin II, Substanz P und Somatostatin, die über 1000 Dalton liegen.
Nachdem Sie sich dieses Video angesehen haben, sollten Sie ein gutes Verständnis dafür haben, wie man robuste und zuverlässige Mikrodialyseson den als Alternative zu kommerziellen Produkten herstellt.
Sehen Sie sich das vollständige Transkript an und erhalten Sie Zugang zu Tausenden wissenschaftlicher Videos
Übersicht
In diesem Artikel wird das Verfahren zur Herstellung einer maßgeschneiderten Mikrodialysesonde beschrieben, die eine kostengünstige Alternative zu kommerziellen Sonden darstellt. Die Anleitung erläutert die erforderlichen Schritte zur Erzeugung einer zuverlässigen Sonde, die in der Lage ist, Neuropeptide und kleine Moleküle in vitro zu messen.
Wesentliche Studienkomponenten
Bereich der Wissenschaft
- Neurowissenschaften
- Mikrodialyse-Techniken
- Sondenherstellung
Hintergrund
- Mikrodialyse wird in der neurowissenschaftlichen Forschung häufig eingesetzt.
- Es besteht eine hohe Nachfrage nach zuverlässigen Mikrodialyseson den.
- Individuell hergestellte Sonden können kostengünstiger sein als kommerzielle Alternativen.
- Das Verständnis der Herstellung dieser Sonden kann die Forschungsmöglichkeiten verbessern.
Zweck der Studie
- Detaillierte Anweisungen für den Bau einer benutzerdefinierten Mikrodialysesonde bereitzustellen.
- Eine kostengünstige Alternative zu kommerziellen Sonden anzubieten.
- Die genaue Messung von Neuropeptiden und kleinen Molekülen sicherzustellen.
Verwendete Methoden
- Schneiden von Polytetrafluorethylen-Schläuchen und Quarzglas auf bestimmte Abmessungen.
- Einführen des Quarzglases mit einer Kanüle als Führung in den Schlauch.
- Platzieren einer Dialysemembran über dem Quarzglas.
- Befestigen der Baugruppe mit einer Metallhülse und Epoxidharz, um die Haltbarkeit zu gewährleisten.
Hauptergebnisse
- Ein zuverlässiger und stabiler, speziell angefertigter Mikrodialysisonde kann hergestellt werden.
- Die Sonde ist in der Lage, die in-vitro-Rückgewinnung von Neuropeptiden genau zu messen.
- Die Gesamtkosten für die Sondenmontage betragen weniger als 10 $.
Schlussfolgerungen
- Maßgeschneiderte Mikrodialyseson den sind eine gangbare Alternative zu kommerziellen Optionen.
- Detaillierte Anleitungen können Forscher befähigen, ihre eigenen Sonden herzustellen.
- Diese Methode kann die Zugänglichkeit von Mikrodialyseverfahren in der neurowissenschaftlichen Forschung verbessern.
Häufig gestellte Fragen
Ausschlaggebende Bedeutung für die Industrie
Die individuelle Herstellung von Mikrodialyseson den bietet eine kostengünstige Lösung für die Neurowissenschaftsforschung und ermöglicht eine präzise Überwachung der neurochemischen Dynamik in der Liquor cerebrospinalis. Durch die Senkung der Sondenkosten auf unter 10 $ verbessert dieses Verfahren den Zugang für öffentliche Einrichtungen und unterstützt einen skalierbaren Einsatz in präklinischen Studien. Der Ansatz erleichtert die Zielvalidierung und die mechanistische Risikominderung, indem er zuverlässige Rückgewinnungsdaten für kleine Moleküle und Neuropeptide liefert und damit Entscheidungen über Fortführung oder Abbruch in frühen Entdeckungsphasen unterstützt.
Strategische Anwendungen in der Biopharma-Forschung und -Entwicklung
Frühe Entdeckung und Zielvalidierung
- Wissenschaftlicher Wert: Ermöglicht die Überprüfung therapeutischer Hypothesen durch die quantitative Bestimmung von Glukose, Laktat, Acetylcholin, ATP und Neuropeptiden im Bereich von 100–1.600 Da.
- Operationaler Wert: Unterstützt die biologische Risikominimierung, indem reproduzierbare In-vitro-Rückgewinnungsraten (~20 % für kleine Moleküle, 2–6 % für Neuropeptide) bereitgestellt werden, um die Zielinteraktion und die Modulation von Signalwegen zu klären.
- Prädiktiver Wert: Generiert mechanistische Erkenntnisse, die die Priorisierung von Wirkstoffkandidaten verbessern, indem Effekte von Verbindungen basierend auf Molekulargewicht und physikochemischen Eigenschaften unterschieden werden.
Screening und Assay-Entwicklung
- Wissenschaftlicher Wert: Bereitet validierte biologische Systeme für nachgeschaltete Arbeitsabläufe vor, indem eine Dialysemembran mit definiertem molekularem Durchlass (30 kDa) und Austauschlänge (2 mm) etabliert wird.
- Operativer Wert: Fördert die Standardisierung und Reproduzierbarkeit von Assays durch konsistente Probendimensionen und Membranleistung über verschiedene Stoffklassen hinweg.
- Skalierbarkeit: Ermöglicht die Wiederverwendung der Plattform und deren Anpassung an größere Austauschlängen für vielfältige Tiermodelle und unterstützt die Bereitschaft für Hochdurchsatz-Screenings.
Translationale und präklinische Forschung
- Translationale Kontinuität: Verbindet neurowissenschaftliche Messungen in der Entdeckungsphase mit der präklinischen Validierung, indem Substanzen überwacht werden, die für die Krankheitspathologie relevant sind.
- Risikoadjustierte Weiterentwicklung: Unterstützt präklinische Go/No-Go-Entscheidungen durch quantitative Wiederfindungsdaten, die die Durchgängigkeit der Blut-Hirn-Schranke und die Zielverfügbarkeit widerspiegeln.
- Biomarker-Abstimmung: Fördert die translationale Biomarker-Entwicklung, indem der Nachweis von Neuropeptiden und Metaboliten in der extrazellulären Flüssigkeit ermöglicht wird.
Pipeline- und Workflow-Integration
Die Methode integriert sich in den Entdeckungsprozess von der Hypothesenprüfung bis hin zur Identifizierung von Leitsubstanzen und liefert quantitative neurochemische Messwerte, die das mechanistische Verständnis und die Priorisierung von Verbindungen unterstützen.
- Entdeckungsbiochemie: Ermöglicht die Hypothesenprüfung und Klärung von Signalwegen durch die Messung der in-vitro-Wiederherstellung endogener Neurotransmitter und Metaboliten.
- Screening: Bietet assaysbereite Systeme mit reproduzierbaren Ergebnissen zur Bewertung der Wirkung von Substanzen auf den neurochemischen Fluss.
- Analytik: Liefert quantitative Messungen abhängiger Variablen (Wiederherstellungsprozente), die einen Vergleich zwischen verschiedenen Bedingungen sowie eine Struktur-Wirkungs-Beziehungsanalyse ermöglichen.
- Translationale Forschung: Verbindet die Entdeckungsforschung mit präklinischer Arbeit, indem sie Daten generiert, die für das Target-Engagement in krankheitsrelevanten Systemen aussagekräftig sind.
- Unternehmensweite Wiederverwendung: Schafft eine wiederverwendbare Kapazität zur Überwachung neurochemischer Parameter, die über verschiedene Projekte und Modellsysteme hinweg angepasst werden kann.
Operative und unternehmerische Auswirkungen
- Wissenschaftlicher Wert: Steigert das Vorhersagevertrauen bei der Zielvalidierung, indem die mechanistische Mehrdeutigkeit durch direkte neurochemische Messung verringert wird.
- Operationaler Wert: Gewährleistet Standardisierung, Reproduzierbarkeit und Skalierbarkeit durch kostengünstige, anpassbare Sondenkonstruktion.
- Strategischer Wert: Verbessert Entscheidungen über Fortführung oder Abbruch und die Kapitalnutzungseffizienz, indem eine frühzeitige biologische Risikominderung in der Entdeckungsphase ermöglicht wird.
- Portfolio-Wirkung: Unterstützt die risikoadjustierte Priorisierung anhand zuverlässiger Rückgewinnungsdaten, die die Kriterien für die Weiterentwicklung beeinflussen.
Durchführungsaspekte
- Erfordert Fachkenntnisse in den Prinzipien der Mikrodialyse, im Umgang mit Membranen und in Klebetechniken.
- Benötigt Instrumente für präzises Schneiden (Skalpell, Zange), Oberflächenbearbeitung (Schleifpapier) und Aushärtung (Epoxidharz/Heißkleber, Übernacht).
- Erfordert eine standardisierte Vorgehensweise über Teamgrenzen hinweg hinsichtlich der Sondendimensionen, Austauschlänge und Membranpräparation für reproduzierbare Ergebnisse.
- Beinhaltet Anpassungsüberlegungen hinsichtlich unterschiedlicher Molekulargewichts-Cutoffs, Membranmaterialien und Austauschlängen zwischen Modellsystemen.
- Beinhaltet praktische Einschränkungen wie manuelle Montagezeit, von der Fertigkeit abhängige Reproduzierbarkeit und die Notwendigkeit einer in-vitro-Validierung pro Charge.
