Waiting
Procesando inicio de sesión ...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Bioengineering
Click here for the English version

Bioengineering

ייצור והשרשה של מדי עיבור Dual-אלמנט הזעיר למדידה Published: September 18, 2014 doi: 10.3791/51739
Automatic Translation
1, 1, 1
1Department of Neural and Behavioral Sciences, Penn State University College of Medicine

Introduction

מחקרי ניסויים ששיא בתנועתיות מערכת העיכול vivo (GI) על פני מספר תנאי ניסוי יישאר כלי רב עוצמה להבנת התהליכים התקינים וpathophysiological הבסיסיים דרושים הומאוסטזיס תזונתי. באופן מסורתי, מתודולוגיות ניסיוניות רבות, חלקם עם קווי דמיון לאלה שנמצאו בפרקטיקה קלינית 1, להיות מועסקת לכמת באופן ישיר משינויים בשיעור GI התכווצות 2-5, לחץ intraluminal 6, 7, או המעבר במערכת העיכול של סמנים שאינם נספגים 8, 9 או איזוטופים יציבים 10-12. לכל אחת מהטכניקות הללו יתרונות וחסרונות ייחודיים, שטופלו בעבר בספרות. לדוגמא, השירות של מנומטריה הבלון לכמת שינויי לחץ נחקר בשל עמידתו העצמית של חומר הבלון תוך התאוששות במערכת העיכול של סמני nonabsorbable דורשת הרדמת חסד האנימה הניסיוניתl לנקודת נתונים יחיד. לאחרונה, דווח היישום והאימות של קטטר לחץ דם זעיר שמציע שיטה לא ניתוחית לניטור התכווצות קיבה בחולדות ועכברים 3. בעוד מתמר לחץ להציב orogastrically מבטל למעשה משתנים מבלבלים על תפקוד מערכת העיכול על ידי הימנעות מפעולות כירורגיות פולשניות, גישה כזו מתאימה רק להכנות בהרדמה. יתר על כן, חוסר ההדרכה חזותית אינו מאפשר מיקום של המתמר בתוך אזורים הספציפיים של הקיבה עולה בקנה אחד. ככזה, יישום זה מוגבל לקיבה או המעי הגס מאז הדמיה, בשילוב עם חוט המתמר יחסית נוקשה, בתוך התריסריון או מעי עקום הוא לא אופציה.

באופן דומה, biosusceptometry הנוכחי טכניקת biomagnetic החלופית (ACB) קבלה תוקף לניתוח התכווצות GI 4. בעוד טכניקת ACB מספקת ap לא פולשניתproach למדידת התכווצויות במערכת העיכול, ACB סובל ממגבלה דומה שבשימוש במדיה מגנטי זיהוי בליעה אינו מאפשר רישום מדויק של אזורים הספציפיים של מערכת העיכול. מגבלה זו ניתן להתגבר באמצעות ההשתלה כירורגית של סמנים מגנטיים. עם זאת, טכניקת ACB מחייבת כי בעל החיים להיות מורדם לאיסוף נתונים.

Ultrasonomicrometry כבר מועסק בכמה GI לומד 13, 14 כדי לנצל את גודלו הקטן, מרחבי, ויתרונות זמניים של משדר גביש / מקלטים פיזואלקטריים. גלים של התכווצות שריר חלק בקיבה לא יהיו אירוע בתדירות גבוהה ולהתרחש בשיעור של כ 3 - מחזורים / 5 דקות. לכן, היתרונות זמניים של sonomicrometry עשויים להיות מיותרים כדי להצדיק את העלות. יתר על כן, בעוד שתנועה ליניארית נמדדה במדויק עם sonomicrometry, מגבלות הוצגו לגבי נתונים במערכת העיכול מדויקיםפרשנות שעלולה להיגרם כתוצאה מהשתלת מספר מספיק של גבישים 14.

בהתבסס על העיצובים המקוריים של באס ועמיתים 2, 15 פרוטוקול דמיין זה מתעד את ייצור צעד אחר צעד ויישום ניסיוני של מיניאטורי, מדי עיבור אלמנט כפול שיש להם רגישות גבוהה וגמישות להקלטת התכווצויות שריר חלק לאורך כל מערכת העיכול באופן מלא יותר בדרכי. הממדים של אלמנטי מד העיבור מתאימים לכל יישום מכרסם מאז רגישות וגודל של מד העיבור המוגמר התלויים ביותר על גיליונות סיליקון מתמצתים את האלמנטים. מדי עיבור אלו מותאמים בקלות ליישום אקוטי וכרוני במודלים של בעלי חיים במעבדה בהרדמה ומתנהגים בחופשיות ובכך לספק טכניקה יחידה לכימות התכווצויות שריר חלק.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

כל הנהלים המיושמת המכונים הלאומיים לבריאות הנחיות ואושרו על ידי ועדת הטיפול ושימוש בבעלי חיים המוסדיים בהרשי המכללה לרפואת פן סטייט. חולדות שוכנו באמצעות פרקטיקות ביבר נפוצות. הערה: פרוטוקול זה משתמש חולדות זכרים וויסטר, ≥8 שבועות של גיל ותחילה במשקל 175 - גרם 200.

.1 נהלים לייצור של מד עיבור

  1. רוב נוסע ורכיבים יישארו זמינים מחברות המקוריות או יורשו ומסוכמים בטבלה 1.
  2. הכנה ומליטה של ​​שני מדי עיבור אלמנט יחיד
    1. ידית אלמנטי מד העיבור (EA-06-031-350) בזהירות עם # 5 מלקחיים דומון נקיים. כדי להגביל את התנועה לא רצויה של אלמנטים, להשתמש חתיכה קטנה, נקייה, דביקה של נייר כאשר צד הדבק פונה כלפי מעלה כדי לאבטח אלמנטים למשטח העבודה ללא הסיכון של זיהום או הידבקות מוגזמת.
    2. בונד שני מד עיבור אחתאלמנטי גב אל גב, כדי ליצור אלמנט כפול. נקה את הגב של כל סרט אלמנט עם אלכוהול איזופרופיל ולאפשר ייבוש על ידי אידוי (ייבוש עם גזה לעתים קרובות מציג מזהמי סיבים שקשה להסיר). תחת הדרכתו סטראו (1 - 3x), ובעזרת מברשת נקייה אמן (צמר גמלים 10-0), להחיל שכבה דקה של דבק אפוקסי-פנוליות לחלק האחורי של אלמנט אחד ומייד למקם את התנגדותו אחורית של האלמנט השני במגע וליישר את הרשתות בנייר כסף (איור 1 א).
    3. הנח את היסודות מלוכדות ב50 - תנור C ° 60 O / N לרפא אפוקסי באופן מלא.
      הערה: אל מהדק את אלמנטי ערובה מאז אפוקסי העודף עלול לחלחל אל האלמנטים ולחץ עלול לגרום לחוסר תיאום בין הרשתות. יש אפוקסי בשני החלקים בקירור חיים שמישים של רק 6 שבועות לאחר הערבוב. בונד ולרפא אספקה ​​מספקת של אלמנטים בזמן אחד ולאחסן אותם בנקיה, אבק חינם, סביבה לשימוש מאוחר יותר.
  3. שינוי גודל וחיווטמדי עיבור אלמנט כפול
    1. לקצץ אלמנטים כפולים קשורים לגודל סופי של 3 x 3 מ"מ עם אזמל # 11 או סכין גילוח קצה אחד. עיכוב זמירה החלק העליון של האלמנטים כפולים בשלב זה על מנת שיהיה אזור לטיפול באלמנט (איור 1 א) בשלום.
    2. כל רכיב דורש חוט ארבעה מנצח מפוברק משלושה מוליכים, bondable, טפלון מבודד תיל (P / N 336-FTE). לפרק גדיל קלוע 30 סנטימטר אחד של חוט שלושה מוליכים לשלושה חוטים מכונן.
    3. כדי להפוך כבל ארבעה תיל, זוג אחד של חוטים בודדים וכתוצאה מכך עם החוט כמו בצבע הכלול באורך 30 סנטימטר שני של שלושה תיל מוליך. בשלבים הבאים, חוטים צבעוניים התואמים אלה יצטרפו בסוף המסוף כדי ליצור חוט משותף למגרש ואת מד המתח הסופי (איור 1).
    4. הסר כ 1 מ"מ של בידוד טפלון משני הקצוות של כל חוט עם חשפניות תיל תרמית. באמצעות סול רוזין מופעל(נקודת התכה 183 ºC) דרינג הלחמת טמפרטורת שטף ונמוך פח החוט מסתיים בעיפרון הלחמה.
    5. לקראת השלב הבא, יש צורך בקצה microsoldering ליצירת משותפת הלחמה דיסקרטית יותר כדי למנוע נזק חום לשכבת הסרט של האלמנט (איור 1 ג). לפברק קצה microsoldering קטן יותר, לעטוף חתיכה קטנה של חוט נחושת (~ 0.25 מ"מ קוטר) פעם אחת סביב קצה ההלחמה הסטנדרטי, על מנת להבטיח כי החוט נחושת חורג האורך של קצה ההלחמה הסטנדרטי.
    6. שטף רק רפידות ההלחמה בצד אחד של האלמנט הכפול מלוכד עם מברשת נקייה 10-0 ולהוביל הלחמה אחת ואחת מההפניות הנפוצות לזווג לכרית ההלחמה (1D איור). שטף השיורי ניתן להסיר אחר כך עם מברשת נקייה הטבולה בממס שרף.
    7. חזור על התהליך בצד השני, על מנת להבטיח כי החוט המוליך נפוץ שנותר הוא מולחם ללוח מול העופרת המשותפת המקורית.
  4. בדיקהnd epoxying מדי עיבור אלמנט כפול
    1. מחברים לשקע זהב הלחמה (E363 / 0) לקצוות חופשיים של מוביל החוט. בשלב זה, לחבר את מד העיבור למגבר הקלטה (שיפורט להלן) כדי לבדוק את תקינות ההרכבה האלמנט הכפולה.
    2. מדוד את ההתנגדות עם מד וולט אוהם באיכות טוב. אלמנטים להירשם התנגדות של כ 350 Ω. חיבורים לקויים Resolder בנקודה עם הלחמה טרי זה.
    3. אם חיבורי ההלחמה והרכבת האלמנט הכפול נחשבים משביעות רצון, לקצץ את כל סרט אלמנט שנותר.
    4. לבודד את מפרקי הלחמה על רפידות הלחמת אלמנט בשכבה דקה של שרף בשני חלקים אפוקסי סיליקון הגומי (P / N E211). לקבלת התוצאות הטובות ביותר, לרפא בחלקו השרף ל20 - 30 דקות לפני היישום (איור 1E).
  5. Encapsulating מדי עיבור אלמנט כפול בסיליקון
    1. לחתוך שלוש חתיכות של 0.5 מ"מ גיליון עבה סיליקון (P / N 20-20) ל15 מ"מ 2 וגלהישען סיליקון עם מים מזוקקים. לחתוך חתיכה של גיליון סיליקון אחד לU-צורה על מנת להתאים ההרכבה האלמנט הכפולה הסופית ללא עיוות סיליקון encapsulating (איור 1F).
    2. מעיל המשטחים הפנימיים של גיליונות סיליקון ללא חריץ עם דבק סיליקון ברור.
    3. כריך ההרכבה האלמנט הכפול בתוך החריץ ואת הגיליונות החיצוניים מיושרים, אז לחץ בעדינות את כל סיליקון עודף, כמו גם בועות אוויר, מהמרכז כלפי חוץ. מהדק בזהירות את ההרכבה במארז בין שני בלוקים של שורת מניות מתכת ל24 שעות על מנת להבטיח עובי אחיד ושאין עיוותים להתרחש.
    4. לאפשר סיליקון העודף להישאר לאורך הגבולות של ההרכבה והריפוי. עודף זה יוסר כאשר סיליקון גיליון גזוז לממדים הרצויים הסופיים (בדרך כלל 6 מ"מ x 8 מ"מ; איור 1G).
  6. השלמת מחבר חוט והכיול
    1. לחזק משותף ההלחמהמהמחברים לשקע זהב על חוט מסוף הפרט מוביל עם 3 מ"מ (1/8 אינץ) לכווץ צינורות וליישר בתוך הכן אלקטרודה פלסטיק (MS363, איור 1H). אבטח את הדום אלקטרודה וחוטים עם 0.125 ו0.25 קוטר סנטימטר לכווץ צינורות כדי למנוע ניתוק במהלך הניסוי (איור 1 ט).
    2. אותות מד עיבור מעובדים באמצעות מגבר רווח גבוה גשר (P / N AMP-01-SG). חבר את מד העיבור למגבר באמצעות כבל עם תקע הזדווגו (363 - SL / 6) כדי להתאים את הדום אלקטרודה. כובע הליכי מספק אבטחה נוספת כדי לשמור על אותות רציפים במהלך הניסוי.
    3. התאם את הגדרות גשר, מאזן ורווח המגבר למגרש ואת מד לחץ ייעודי להוראות יצרן. הצמד את סוף מד העיבור שבו החוטים לצאת אופקי כדי מהדק נוקשה ולכייל על ידי הצבת 1 גרם עומס סטטי בצד השני כפי שתוארו במקור על ידי Pascaud ועמיתים2, 16, 17.

2 ניתוחים לאקוטיים השרשה של הזנים Gage

  1. טיפול בבעלי חיים ואופן הכנה:
    1. מזון לשלול חיות ניסוי בלילה שלפני השתלה כירורגית (מים עשויים להיות כרצונך בתנאי).
    2. עמוק להרדים את החיה. Thiobutabarbital (100 - 150 מ"ג / קילוגרם; ip לחולדות) הוא מועדף למסוף השתלת מד עיבור וניסויים בשל השפעה מתמשכת הרדמה ושינוי מינימאלי של רפלקסים קיבה בעכברים 10 (כלומר, שאינה הישרדות.). מבחן להיעדר רפלקס קמצוץ כפה כדי לקבוע עומק ההרדמה.
    3. הכן את החולדה לניתוח ספטית כפי שהוכתב על ידי עיצוב ניסיוני ואישר הנחיות IACUC כולל חיטוי כלים כירורגיים, גילוח אתרי חתך, החלת משחה העין וטרינר וחיטוי כל התחומים כירורגית הערה:. אם מד העיבור הוא להיות מותאם לשימוש כרוני, לעקרמד העיבור רק עם אתילן אוקסיד עיקור (גז). השימוש בטכניקות חום או עיקור כימי עלול לגרום נזק למגרש ואת מד הלחץ.
  2. אינטובציה לקנה הנשימה לניסויי מסוף:
    1. למשך זמן ארוך, מסוף, ניסויים צנרר העכברוש עם צינור לקנה הנשימה כדי לשמור על נתיב אוויר פתוח. הפוך 1 - חתך קו האמצע 2 סנטימטר בצד הגחון של הצוואר מהגבול הנחותים של הלסת התחתונה לחריץ sternal.
    2. הפרד את שרירי רצועה הבסיסיות באמצעות לנתיחה בוטה על קו האמצע כדי לחשוף את קנה הנשימה. לבודד את קנה הנשימה מהוושט שבבסיס ומניח את לולאה של 3-0 תפר ethilon בין קנה הנשימה והוושט כדי ליצור מייתר.
    3. פתח את קנה הנשימה anteriorly על ידי ביצוע incison קטן בקרום בין שתי טבעות הסחוס של קנה הנשימה רק דיסטלי לבלוטת התריס. הכנס חתיכה קטנה של צינורות פוליאתילן (P / N PE-270), 5 מ"מ באורך (ומשופע בקצה אחד) לתוך קנה הנשימהולאבטח אותו למקומו עם המייתר.
    4. שים את שרירי הרצועה אחורי במקום ותפרת את העור שמעליה עם 3-0 ethilon.
  3. מכשור מד עיבור למשטח במערכת העיכול:
    1. השחל את ארבע הפינות של מד העיבור עם 4 - 5 אורכי סנטימטר של 4-0, או תפר קטן יותר, סטרילי משי באמצעות מחט 3/8 מעגל נקודה להתחדד # 14 לפני הניתוח. תפר משי מספק רמה גבוהה של גמישות ופחות סביר לפגוע בסיליקון מתמצת את אלמנט מד העיבור.
      הערה: חוט משי הוא מקובל עבור ניתוחים שאינם הישרדות ועבור יישומים פנימיים, שבו הפתילה של חיידקים על פני מחסום האפיתל היא לא סיכון. ביישומים הדורשים ניתוח הישרדות, תפר prolene הוא הכרחי על מנת להפחית את הסיכון לזיהום גלום בסיבי הבד הקלוע של תפר המשי.
    2. בצע laparotomy על ידי חיתוך עור הבטן לאורך קו האמצע. סעיף שרירי בטני rectus לאורךalba חיבור LINEA (avascular) כדי למנוע דימום. לאחר מכן לבצע חתך קו האמצע מאוד שטחי בהצפק הקודקודית להימנע קורע את הקרביים בטן בסיסי.
    3. Exteriorize הבטן בעזרת applicators כותנה הטתה מלוח ספוג. שמור את הבטן בעמדה על ידי הצבתו בזהירות על כרית גזה מלוחה ספוגה בסוף הזנב של החתך בבטן.
    4. יישר את הרשת של מד העיבור הגלום במקביל לסיבי שריר החלק המעגלי. שימוש בתפרים המושחל בעבר (הצעד 2.3.1), לצרף את הפינות של המד אל פני השטח serosal הגחון של קורפוס הקיבה באמצעות מחט 3/8 מעגל נקודה להתחדד # 14. על מנת למזער את הנזק לרקמות ודימום פוטנציאלי, לא משתמש במחטים עם קצוות חיתוך ולא לנקב כל כלי דם שטחיים על פני השטח של הקיבה.
    5. בגין דפוס התפר של המד לאורך העקמומיות הגדולה יותר של הבטן ליד הפונדוס / גבול קורפוס ולהמשיךהבא לאורך קרקעית העין / קורפוס גבול לכיוון העקמומיות פחותה. Serosa בסיס מד העיבור צריך לא להיות רפוי ולא יתר על המידה נמתח על מנת לקבל את התוצאות הטובות ביותר.
    6. לחזור בזהירות את הבטן למצב האנטומי שלה באמצעות החלת מכותנה הטתה ספוג מי מלח.
    7. במודל חריף, exteriorize מד העיבור מוביל בסוף הזנב של חתך קו האמצע לפני סגירת החתך בבטן. אבטח את החוטים חופשיים לבעלי החיים (כף הרגל למשל., אחורית) על מנת לספק הקלה מתח במניפולציה של בעלי החיים או מחבר חוט מסוף. סגור את שרירי בטני rectus ועור הבטן בנפרד עם 3-0 תפר ניילון. במודל כרוני, לאבטח את המוביל מתחת לעור בצד הגבי של החולדה וexteriorize מעל הגולגולת 18.
    8. לאחר מכשור כירורגי, למקם בעלי חיים במסגרת stereotaxic לתמוך בראש ולרומם את פלג הגוף העליון. הצעד האחרון עוזר להפחית מחדשחפץ spiration במהלך הקלטה. צג טמפרטורה רקטלית ולשמור על 37 ± 1 ° C באמצעות כרית חימום מבוקר משוב.
    9. בסיומו של ניסויי מסוף ניצול ההרדמה thiobutabarbital, בעלי החיים חייבים להיות מורדמים באופן עקבי עם הנחיות אמריקאיות לרפואת וטרינרית האגודה (AVMA) על המתת חסד.
  4. הקלטות תנועתיות קיבה:
    1. להגביר את אות מד העיבור עם כל מגבר גשר DC זמין מסחרי.
    2. רשום את אותות פלט DC במחשב באמצעות פונקצית מקליט תרשים של כל מערכת רכישת נתונים זמינה באופן מסחרי.
      הערה: תדפיס של פלט המגבר יכולה להיות שנוצרה באמצעות מקליט תרשים פוליגרף.

.3 נציג מדידה של התכווצויות קיבה בעקבות גזע המוח גירוי

  1. חשיפה של גזע המוח והחדר הרביעי
    1. לאחר מכשור כירורגי, וplacemאף אוזן גרון של החיה מורדמת-Thiobutabarbital במסגרת stereotaxic, להפוך 1.5 - חתך בעור קו האמצע 2 סנטימטר מהעצם העורף לכיוון בסיס הצוואר.
    2. הפרד את רקמת החיבור שהצטרפה בטן השריר דו צדדית של שרירי צוואר הבסיסיים לאורך קו האמצע (שרירים משטחיים לעמוקים הם חלק גולגולת longus Auris, חלק זנב longus Auris levator, וחלק גולגולת platysma levator).
    3. לנתק את longus Auris levator מהעצם העורף פעם אחת את קו האמצע מוגדר בבירור ונחשף.
    4. לחשוף בזהירות את אזור הזנב של הגולגולת באמצעות נתיחה בוטה לנתק שריר platysma ממאטר הדורה שבבסיס.
    5. שימוש במחט 25 G חדש כדי לנתק את מאטר הדורה לאורך מגנום נקב הארכה בילטרלי לcondyles העורפי בזהירות.
    6. השתמש # 5 מלקחיים דומון להסיר את פיא וקרומי מוח נואיד מעל החדר הרביעי ולחשוף את גזע המוח.
  2. הורמון ניהול thyrotropin החדר הרביעית שחרור או נתרן נתר פרוסיד, תוך ורידי
    1. לשקול ולפזר הורמון thyrotropin שחרור (TRH) בתמיסת מלח סטרילית להגיע ריכוז סופי של 50 מיקרומטר TRH.
    2. לשקול ולפזר נתרן נתר פרוסיד (SNP) בתמיסת מלח סטרילית להגיע ריכוז סופי של 150 SNP מיקרומטר.
    3. באמצעות מזרק 10 μl, לנהל 2 μl של TRH (מינון סופי שווה 100 pmol) אל פני השטח הגב של החדר הרביעי גזע המוח כדי להקל על הקלטה של ​​התכווצויות בקיבה.
    4. באמצעות מזרק סטרילי ו27 מחט G, לנהל 150 μmol / קילוגרם של SNP דרך וריד הזנב כדי להקל על הקלטה של ​​הרפיה קיבה.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

נציגי נתונים מעכברוש Thiobutabarbital-הרדים מוצגים באיור 2. העקבות העליונים מייצגת את התכווצויות קורפוס קיבה מהחולדה בתקופת ממשל גזע המוח של הורמון thyrotropin שחרור (TRH, 100 pmol), הפפטיד ידוע לשיפור תנועתיות 3, 19. זה מראה צירים תחילת המחקר לפני העלייה בפעילות השרירים phasic קיבה חלקה. הערה: ניתוח של פסגות אלה בהתכווצויות קיבה בצע את הנוסחה המקורית שהומצאה על ידי אורמסבי והבס 20

תנועתיות אינדקס = (N x1 1) + (N 2 x2) + (N 3 x4) + (x8 N 4)

בהתבסס על נוסחה זו, N שווה למספר הכולל של פסגות במגוון מיליגרם מסוים. לכן, בהנחה שאות 0 מ"ג מעידה על שום תנועתיות קיבה, הקיבוץ של אותות סינוסי שיא לשיא עשוי להיות מחושב כ25 - 50 מ"ג, 60-100 מ"ג, 110-200 מ"ג ואותות שגדולים מ -210 מ"ג ל1 N דרך N 4, בהתאמה. נוסחה זו היא פחות רגישה לתנודות צליל הבסיסיות המתרחשות על פני כמה שניות או דקות באופן טבעי. תנודות כאלה תצטרך להיות מופחתים על מנת ליצור אזור תקף באמצעות תחת המדידות העקומה 3.

העקבות השניה מדגימה ירידה בטונוס שרירים בסיסי קיבה חלקה מאותו בעל החיים בתגובה לתורם תחמוצת החנקן, נתרן נתר פרוסיד (150 μmol / קילוגרם IV). הנתונים מייצגים עיכוב של פעילות שריר חלק בקיבה מנותחים בקלות על ידי ההפחתה במתח אות בין תחילת המחקר ותגובה מקסימלי. אות מתח זה לאחר מכן ניתן להשתמש כדי להפיק את עומס סטטי שווה הערך, בגרמים, אם מד העיבור כויל לפני הניסוי. נתוני נציג אלה להדגים את היכולות דו כיוונית של מד עיבור אלמנט כפול כי כבר מחובר היטב לserosa הקיבה.

e_content "> העקבות שלישי מייצגת התכווצויות שריר חלק בסיסיות שנרשמו על ידי מד עיבור סובמיניאטורה נתפר אל פני השטח serosal של התריסריון של עכברוש צום. האורינטציה של אלמנטי מד העיבור גם היתה במקביל לשריר המעגלי של התריסריון.

איור 1
איור 1 שלבים עיקריים של ייצור מד עיבור. אלמנטי ערובה () כפול, כי כבר קצצו בשלושה מארבעת צדדים לממדים סופיים. (ב) קצות נציג של חוטים מוגדרים לקובץ מצורף כדי להעריך אלמנטים (משמאל) ומחברים מסוף (מימין ). שים לב שהמוביל אדום כפול מצטרף רק בסוף המסוף (ראש החץ). (C) מיקום נציג של גדיל של חוטי נחושת בקרבה לקנוס solderi (1.5 מ"מ)טיפ ng. שמירה על הלחמה טרי לאורך הצומת הזה (ראש חץ) מבטיחה העברת חום מספיק דרך קצה מיקרו כדי להמס 63% פח: 36.65% עופרת: 0.35% אנטימון הלחמת מידת נציג של מפרקי הלחמה בין קצות חוטים ורפידות הלחמה על אלמנט המד (ד '). . (E) מפרקי הלחמה כראוי בעציצים. (F) חריץ נציג בגיליון רבד סיליקון הפנימי כדי להכיל אלמנט מד עיבור ללא עיוות אלמנט הושלם. (G) שכבות ערובה של גיליונות סיליקון (שלושה בסך הכל) ויצר מד עיבור יושלם לפני קשרי חוט לשינוי גודל סופי. (H) לזהב מצופה שקעים הם חיזקו עם שכבות של קוטר succeedingly גדול יותר לכווץ צינורות לפני ההכנסה לתוך הכן אלקטרודה. פרזול פסיכולוג לעטוף סופי של מחברים מסוף וכן אלקטרודה (I). ברים כיול: (- ד), 5 מ"מ; (E), 2 מ"מ; ו( F - אני), 5 מ"מ. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

איור 2
2 עקבות תנועתיות נציג איור שנוצרו עם מדי עיבור מפוברק עלם כפול ent. הקלטות שנעשו מקורפוס הקיבה הקדמי במהלך עלייה בהתכווצויות קיבה (זכר עליון) ובמהלך עיכוב של התכווצויות בקיבה (באמצע זכר) והתריסריון (זכר תחתון) של חולדות צמו (200 - 250 גרם).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

הנהלים שהוצגו כאן מאפשרים מעבדות בודדות לפברק מדי עיבור זעיר רגיש ליישומים ביולוגיים כוללים, אך לא מוגבל ל, תנועתיות קיבה ומעיים בחיות מעבדה קטנות. מאז הייצור המסחרי של מדי עיבור אלה חדל, מעבדות חוקרים פונקציה במערכת העיכול מוגבלות לטכניקות אחרות אשר לא יכול להרשות למגוון רחב של יישומים ניסיוניים שזמינים. דוח זה מספק תיאור מעודכן ומפורט יותר של טכניקות שתוארו קודם לכן 15. טקסט וידאו נלווה מתייחסים באופן ספציפי פתרונות למכשולים נפוצים שהוכרנו במהלך פיתוח ושליטה בתהליך הייצור.

כל צעד, כפי שתואר, מציג טכניקות לייצור מוצלח. תשומת לב קפדנית לנקי ובטוח הלחמה כל החיבורים, כמו גם הימנעות נזק לאלמנט עם חום גבוה מsolderinתהליך גרם הם האתגרים השכיחים ביותר להצלחה. חוט מד הקנס הוא נוטה להישבר אם הוא אינו מחוזק כראוי עם צינורות פסיכולוג או אפוקסי סיליקון ויגרום להיעדרות של אות כאשר המד הוא מכווץ בעדינות. מד מתח עם חוט שבורה או מנותק בקרבת המחברים הזהב בתוך הכן מסוף הפלסטיק הוא הכישלון הנפוץ ביותר של מד פונקציונלי בעבר. יכולים להיות מפורקים מדידי פרט בקפידה על ידי הסרת צינורות הפסיכולוג במטרה לחשוף את החוט שבורה. לאחר המלחים מחדש את החוט למחבר הזהב, כל מדה מחדש עם צינורות פסיכולוג חדשים.

עם קצת תרגול ותשומת לב קפדן לבודה מדי עיבור של ממדים אחידים, ההדבקה מדי עיבור יחסי כדי לנקות ציוני דרך (לדוגמא., עקמומיות, קרקעית עין / גבול קורפוס קיבה גדול יותר), והימנעות מפגיעה בכלי הדם, למשתמשים מתחילים יהיו לפתח במהירות היכולת להשיג תוצאות עקביות. מתמצת את האלמנט הכפול בשלוש שכבות של סיליקון יוצר מד עיבור עמיד וגמיש, עדיין רגיש מאוד שיימשך על פני שימוש חוזר עם טיפול הולם. הרגישות הגבוהה של מד עיבור unencapsulated מושפעת מינימאלי על ידי כל התנגדות שהיא הנחילה ידי רבד סיליקון. גיליונות סיליקון רזים (P / N 20-05) מומלצים על מנת לשנות את המד עבור יישומים במעיים או לבודת מדידים קטנים יותר לעכברים ואזורי בטן בדידה כגון סוגרים והוושט. זהירות נדרשת מאז מדידים דקים הצטמצמו התנגדות לקריעת גיליון סיליקון במהלך השתלה.

קשיים כירורגית עם השימוש במדידים אלה לעתים קרובות תוצאה של מניפולציה מופרזת של איברים או חוסר תיאום הקרביים של המד במהלך השתלה. לשעבר צפוי יוזם עצבי ותהליכים דלקתיים הישירות להוביל לתנועתיות מערכת העיכול לקויה, 9, 21 על פי שגםחסרונות הם לתיקון בקלות על ידי חידוד של טכניקה ניתוחית. זה עשוי לכלול שינוי האורך ונקודת ההתחלה של חתך קו האמצע לתוך הבטן, כמו גם לצמצם את המניפולציה של הקרביים בהחצנה והחלפה של הקיבה.

תוקפם ונאמנותם של מדי עיבור אלה כבר דנו בעבר 2, 15. אנחנו, ואחרים, באופן שיגרתי למדוד את פעילות שריר חלק בקיבה בהכנות חריפות, הרדימו 16, 22. עם מכשור מתאים, יכול חוקר בודד מכשיר ולרכוש נתונים מלמעלה לארבעה בעלי חיים ביום אחד. בנוסף, השתלה של מדידים מרובים בתוך אותו בעלי החיים מאפשרת לאדם למדוד את הקשר בין האזורים סמוכים, או רחוקים, של מערכת העיכול.

לסיכום, הייצור של מדי עיבור סובמיניאטורה אלה מאפשר למגוון רחב יותר של מחקרי ניצול מערך משותף של טכניקות השתלה, אניניתוח nstrumentation ונתונים. בין יישומים על פני כל מערכת העיכול, מדידים אלו מאפשרים להשוואה בין הנתונים שנאספו מ) עיצובים ניסיוניים חריפים ו / או כרוניים; B) אתרים מרובים הקלטה (בו זמנית) מתוך חיה אחת; ומגוון רחב יותר של התערבויות ניסיוניות C).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Acknowledgments

מימון מחקר התקבל באמצעות המכון הלאומי להפרעות ושבץ (NS049177 וNS087834) נוירולוגיות. המחברים מבקשים להודות תרומות האינטלקטואליות של ד"ר פול בס מאוחר ועמיתיו לעיצוב המקורי של מדי העיבור; וקרול Tollefsrud לייצור והשיווק של מדי העיבור עד הפסקת הייצור בשנת 2010 כמו גם להתכתבותה תובנה.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Strain gage element Micro-Measurements (Vishay Product Group) EA-06-031-350  Linear pattern, foil, stress analysis strain gage (2 required)
www.vishaypg.com/micro-measurements/
or
http://www.vishaypg.com/docs/11070/031ce.pdf
Epoxy-phenolic adhesive M-bond 610 General purpose adhesive for bonding strain gage elements http://www.vishaypg.com/docs/11024/wirecable.pdf
3 conductor insulated wire 336-FTE Fine gage, flexible general purpose wire http://www.vishaypg.com/docs/11024/wirecable.pdf
Flux and rosin solvent kit FAR-2 M-Flux AR kit Liquid solder flux http://www.vishaypg.com/docs/11023/soldacce.pdf
Solder 361A-20R-25 Optimized and recommended for strain gage applications http://www.vishaypg.com/docs/11023/soldacce.pdf
Gold socket connector PlasticsOne E363/0 Socket contact for electrode pedestal
http://www.plastics1.com/PCR/Catalog/Item.php?item=407
Electrode pedestal MS363 Secure platform for wire contacts http://www.plastics1.com/PCR/Catalog/Item.php?item=499
6-wire cable 363 PLUG W/VINYL SL/6 Pre-fabricated vinyl-coated cable (in customized lengths) with plug adaptor to match electrode pedestal and tinned solder lugs on terminal end
Silicone rubber casting compound EIS electrical products Elan Tron E211 Potting medium for gage/wire solder joints
http://www.eis-inc.com
HOTweezers Meisei Corporation Model 4B Wire insulation strippers
http://www.impexron.us
Soldering station Weller (Apex Tool Group) WES 51 High quality soldering equipment
http://www.apexhandtools.com/weller/index.cfm
Available through http://www.eis-inc.com or http://www.amazon.com
Silicone sheet Trelleborg Sealing Solutions Northborough-Life Sciences Pharmelast 20-20 Encapsulating strain gage elements
10 B Forbes Road Northborough, MA 01532 (800) 634-2000
Amplifier Experimetria Ltd AMP-01-SG
http://experimetria.com/Biological_amplifiers.php

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Szarka, L. A., Camilleri, M. Methods for measurement of gastric motility. Am. J. Physiol. Gastrointest. Liver Physiol. 296 (3), G461-G475 (2009).
  2. Pascaud XB, F. A. U., Genton, M. J., Bass, P. A miniature transducer for recording intestinal motility in unrestrained chronic rats. Am. J. Physiol. Endocrinol. Metab. Gastrointest. Physiol. 4 (5), 532-538 (1978).
  3. Gourcerol, G., Adelson, D. W., Million, M., Wang, L., Tache, Y. Modulation of gastric motility by brain-gut peptides using a novel non-invasive miniaturized pressure transducer method in anesthetized rodents. Peptides. 32 (4), 737-746 (2011).
  4. Américo, M. F., et al. Validation of ACB in vitro and in vivo as a biomagnetic method for measuring stomach contraction. Neurogastroenterol. Motil. 22 (12), 1340-1374 (2010).
  5. Fujitsuka, N., Asakawa, A., Amitani, H., Fujimiya, M., Inui, A. Chapter Eighteen - Ghrelin and Gastrointestinal Movement. Ghrelin and Gastrointestinal Movement. , Academic Press. 289-301 (2012).
  6. Monroe, M. J., Hornby, P. J., Partosoedarso, E. R. Central vagal stimulation evokes gastric volume changes in mice: a novel technique using a miniaturized barostat. Neurogastroenterol. Motil. 16 (1), 5-11 (2004).
  7. Herman, M. A., et al. Characterization of noradrenergic transmission at the dorsal motor nucleus of the vagus involved in reflex control of fundus tone. Am. J. Physiol. Regul. Integr. Comp. Physiol. 294 (3), 720-729 (2008).
  8. Gondim, F. A., et al. Complete cervical or thoracic spinal cord transections delay gastric emptying and gastrointestinal transit of liquid in awake rats. Spinal Cord. 37 (11), 793-799 (1999).
  9. Van Bree, S. H. W., et al. Systemic inflammation with enhanced brain activation contributes to more severe delay in postoperative ileus. Neurogastroenterol. Motil. 25 (8), 540-549 (2013).
  10. Qualls-Creekmore, E., Tong, M., Holmes, G. M. Gastric emptying of enterally administered liquid meal in conscious rats and during sustained anaesthesia. Neurogastroenterol. Motil. 22 (2), 181-185 (2010).
  11. Qualls-Creekmore, E., Tong, M., Holmes, G. M. Time-course of recovery of gastric emptying and motility in rats with experimental spinal cord injury. Neurogastroenterol. Motil. 22 (1), 62 (2010).
  12. Choi, K. M., et al. Determination of gastric emptying in nonobese diabetic mice. Am. J. Physiol. Gastrointest. Liver Physiol. 293 (5), G1039-G1045 (2007).
  13. Adelson, D. W., Million, M., Kanamoto, K., Palanca, T., Tache, Y. Coordinated gastric and sphincter motility evoked by intravenous CCK-8 as monitored by ultrasonomicrometry in rats. Am. J. Physiol. Gastrointest. Liver Physiol. 286 (2), G321-G332 (2004).
  14. Xue, L., et al. Effect of modulation of serotonergic, cholinergic, and nitrergic pathways on murine fundic size and compliance measured by ultrasonomicrometry. Am. J. Physiol. Gastrointest. Liver Physiol. 290 (1), G74-G82 (2005).
  15. Bass, P., Wiley, J. N. Contractile force transducer for recording muscle activity in unanesthetized animals. J. Appl. Physiol. 32 (4), 567-570 (1972).
  16. Holmes, G. M., Browning, K. N., Tong, M., Qualls-Creekmore, E., Travagli, R. A. Vagally mediated effects of glucagon-like peptide 1: in vitro and in vivo gastric actions. J. Physiol. 587 (19), 4749-4759 (2009).
  17. Tong, M., Qualls-Creekmore, E., Browning, K. N., Travagli, R. A., Holmes, G. M. Experimental spinal cord injury in rats diminishes vagally-mediated gastric responses to cholecystokinin-8s. Neurogastroenterol. Motil. 23 (2), e69-e79 (2011).
  18. Miyano, Y., et al. The role of the vagus nerve in the migrating motor complex and ghrelin- and motilin-induced gastric contraction in suncus. PLoS ONE. 8 (5), e64777 (2013).
  19. Holmes, G. M., Rogers, R. C., Bresnahan, J. C., Beattie, M. S. Thyrotropin-releasing hormone (TRH) and CNS regulation of anorectal motility in the rat. J Auton. Nerv. Syst. 56, 8-14 (1995).
  20. Ormsbee, H. S., Bass, P. Gastroduodenal motor gradients in the dog after pyloroplasty. Am. J. Physiol. 230, 389-397 (1976).
  21. Fukuda, H., et al. Impaired gastric motor activity after abdominal surgery in rats. Neurogastroenterol. Motil. 17 (2), 245-250 (2005).
  22. Browning, K. N., Babic, T., Holmes, G. M., Swartz, E., Travagli, R. A. A critical re-evaluation of the specificity of action of perivagal capsaicin. J. Physiol. 591 (6), 1563-1580 (2013).

Tags

הנדסת ביוטכנולוגיה גיליון 91 מערכת עיכול התכווצויות קיבה תנועתיות, פיזיולוגיה מדעי מוח מד עיבור
ייצור והשרשה של מדי עיבור Dual-אלמנט הזעיר למדידה<em&gt; בVivo</em&gt; במערכת העיכול התכווצויות במכרסמים.
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Holmes, G. M., Swartz, E. M.,… More

Holmes, G. M., Swartz, E. M., McLean, M. S. Fabrication and Implantation of Miniature Dual-element Strain Gages for Measuring In Vivo Gastrointestinal Contractions in Rodents.. J. Vis. Exp. (91), e51739, doi:10.3791/51739 (2014).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter