Name: Medición de la corriente bioeléctrica con una sonda vibrante (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2011-01-04T17:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 28 s
Description: Aprende a fabricar y calibrar sondas vibrantes no invasivas para medir corrientes bioeléctricas en sistemas biológicos con alta sensibilidad. Esta técnica avanza la investigación médica sobre cicatrización de heridas.

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Estamos muy agradecidos con el profesor Richard Borgens, Centro de Investigación de la Parálisis, la Universidad de Purdue, en busca de ayuda en el montaje del sistema de sonda vibrante. Este estudio fue apoyado por NEI subvención del NIH 1R01EY019101 a MZ y BR, y en parte por subvenciones del Instituto de California de Medicina Regenerativa de RB1-01417, NSF MCB-0951199, y por una subvención sin restricciones de Investigación para Prevención de la Ceguera, UC Davis Oftalmología.

<ol><li>Reid, B., Nuccitelli, R., Zhao, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Non-invasive+measurement+of+bioelectric+currents+with+a+vibrating+probe%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Protoc%22%5BJournal%5D)">Non-invasive measurement of bioelectric currents with a vibrating probe.</a> Nat. Protoc. 2, 661-9282 (2007).</li>
<li>Reid, B., Song, B., McCaig, C. D., Zhao, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Wound+healing+in+rat+cornea%3A+the+role+of+electric+currents%5BTitle%5D)+AND+%22FASEB+J%22%5BJournal%5D)">Wound healing in rat cornea: the role of electric currents.</a> FASEB J. 19, 379-386 (2005).</li>
<li>Lois, N., Reid, B., Song, B., Zhao, M., Forrester, J. V., McCaig, C. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electric+currents+and+lens+regeneration+in+the+rat%5BTitle%5D)+AND+%22Exp.+Eye+Res%22%5BJournal%5D)">Electric currents and lens regeneration in the rat.</a> Exp. Eye Res. 90, 316-323 (2010).</li>
<li>Wang, E., Reid, B., Lois, N., Forrester, J. V., McCaig, C. D., Zhao, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrical+inhibition+of+lens+epithelial+cell+proliferation%3A+an+additional+factor+in+secondary+cataract%5BTitle%5D)+AND+%22FASEB+J%22%5BJournal%5D)">Electrical inhibition of lens epithelial cell proliferation: an additional factor in secondary cataract.</a> FASEB J. 19, 842-844 (2005).</li>
<li>Guo, A., Song, B., Reid, B., Gu, Y., Forrester, J. V., Jahoda, C., Zhao, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+physiological+electric+fields+on+migration+of+human+dermal+fibroblasts%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Invest.+Derm%22%5BJournal%5D)">Effects of physiological electric fields on migration of human dermal fibroblasts.</a> J. Invest. Derm. , (2010).</li>
<li>Reid, B., Song, B., Zhao, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electric+currents+in+Xenopus+tadpole+tail+regeneration%5BTitle%5D)+AND+%22Dev.+Biol%22%5BJournal%5D)">Electric currents in Xenopus tadpole tail regeneration.</a> Dev. Biol. 335, 198-207 (2009).</li>
<li>Zhao, M., Song, B., Pu, J., Wada, T., Reid, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrical+signals+control+wound+healing+through+phosphatidylinositol-3-OH+kinase-%CE%B3%5BTitle%5D)+AND+%22%22%5BJournal%5D)">Electrical signals control wound healing through phosphatidylinositol-3-OH kinase-γ.</a> 442, 457-460 (2006).</li>
<li>Reid, B., EO, G. raue-H. ernandez, Mannis, M. J., Zhao, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Modulating+endogenous+electric+currents+in+human+corneal+wounds+-+a+novel+approach+of+bioelectric+stimulation+without+electrodes%5BTitle%5D)+AND+%22Cornea%22%5BJournal%5D)">Modulating endogenous electric currents in human corneal wounds - a novel approach of bioelectric stimulation without electrodes.</a> Cornea. , Forthcoming (2010).</li>
<li>Nuccitelli, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+ultrasensitive+vibrating+probe+for+measuring+steady+extracellular+currents%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Cell+Biol%22%5BJournal%5D)">An ultrasensitive vibrating probe for measuring steady extracellular currents.</a> J. Cell Biol. 63, 614-628 (1974).</li>
<li>Hotary, K. B., Nuccitelli, R., Robinson, K. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+computerized+2-dimensional+vibrating+probe+for+mapping+extracellular+current+patterns%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurosci.+Meth%22%5BJournal%5D)">A computerized 2-dimensional vibrating probe for mapping extracellular current patterns.</a> J. Neurosci. Meth. 43, 55-67 (1992).</li>
<li>Nuccitelli, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Endogenous+ion+currents+and+DC+electric+fields+in+multicellular+animal+tissues%5BTitle%5D)+AND+%22Bioelectromagnetics+Supplement%22%5BJournal%5D)">Endogenous ion currents and DC electric fields in multicellular animal tissues.</a> Bioelectromagnetics Supplement. 1, 147-157 (1992).</li>
<li>Levin, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bioelectric+mechanisms+in+regeneration%3A+Unique+aspects+and+future+perspectives%5BTitle%5D)+AND+%22Seminars+in+Cell+Dev.+Biol%22%5BJournal%5D)">Bioelectric mechanisms in regeneration: Unique aspects and future perspectives.</a> Seminars in Cell Dev. Biol. 20, 543-556 (2009).</li>
<li>Zhao, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electric+fields+in+wound+healing+-+An+overriding+signal+that+directs+cell+migration%5BTitle%5D)+AND+%22Seminars+in+Cell+Dev.+Biol%22%5BJournal%5D)">Electric fields in wound healing - An overriding signal that directs cell migration.</a> Seminars in Cell Dev. Biol. 20, 674-682 (2009).</li>
</ol>

Se describe un bajo costo, básico, pero muy sensible sistema de vibración de la sonda para medir de forma no invasiva la corriente eléctrica en una variedad de sistemas biológicos. Posibles Modificaciones <ol><li> Si platino / iridio electrodos (Instrumentos del Mundo de precisión, cat # PTM23B20) se utilizan en lugar de acero inoxidable, entonces la etapa de recubrimiento de oro puede ser eliminado. </li></ol> Aplicaciones Hemos utilizado l...

<table><tbody><tr><td>Electrodo de acero inoxidable Eligoy</td><td>World Precision Instruments, Inc.</td><td>SSM33A70</td><td>76 mm, 7 M&amp;#937;, punta de 1-2&amp;#x03BC;m</td></tr><tr><td>Conector dorado R30</td><td>www.vectorelect.com</td><td>R30</td><td>Reutilizable</td></tr><tr><td>Epoxi cargado con plata</td><td>3M</td><td>SL65</td><td>Mezclar 1 parte de resina con 1 parte de endurecedor</td></tr><tr><td>Microscopio estereoscópico</td><td>Olympus Corporation</td><td>SZ40</td><td>Aumento de x6 a x40</td></tr><tr><td>Dicianoaurato de potasio (KAu(CN)&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>379867</td><td>PRECAUCIÓN: Tóxico</td></tr><tr><td>Cloroplatinato de hidrógeno hidratado (H&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;PtCl&lt;sub&gt;6&lt;/sub&gt; x 6H&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;O)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>520896</td><td>PRECAUCIÓN: Tóxico</td></tr><tr><td>Acetato de plomo(II) trihidratado (Pb(CH&lt;sub&gt;3&lt;/sub&gt;CO&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;)&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt; x 3H&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;O)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>185191</td><td>PRECAUCIÓN: Tóxico</td></tr><tr><td>Fuente de alimentación de nanoamperios</td><td>Hecho en casa</td><td>-</td><td>Alimentado por seis pilas de 1,5 V (AAA)</td></tr><tr><td>Microposicionador tridimensional</td><td>Line Tool Co.</td><td>Modelo H</td><td></td></tr><tr><td>Amplificador de bloqueo</td><td>Stanford Research Systems</td><td>SR530</td><td></td></tr><tr><td>Interfaz digital de entrada/salida</td><td>National Instruments</td><td>PCI-6220</td><td></td></tr><tr><td>Bloque de conexión blindado con conexiones BNC</td><td>National Instruments</td><td>BNC-2110</td><td></td></tr><tr><td>Software de Electrofisiología Strathclyde</td><td>Instituto de Farmacia y Ciencias Biomédicas de la Universidad de Strathclyde, Reino Unido</td><td>WinWCP V4.1.5</td><td>Descarga gratuita desde: &lt;a href=&quot;http://spider.science.strath.ac.uk/sipbs/software_ses.htm">http://spider.science.strath.ac.uk/sipbs/software_ses.htm&lt;/a&gt;</td></tr><tr><td>Cámara de calibración</td><td>Hecho en casa</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Calibrador de corriente constante</td><td>Vibrating Probe Company</td><td></td><td>Alimentado por una batería de 9 V (PP3)</td></tr></tbody></table>

medición de la corriente bioeléctrica con una sonda vibrante

Measurement of Bioelectric Current with a Vibrating Probe

Los campos eléctricos generados por el transporte activo de iones, están presentes en muchos sistemas biológicos y, a menudo tienen funciones importantes en los tejidos y órganos. Por ejemplo, desempeñan un papel importante en la dirección de la migración celular durante la cicatrización de heridas. A continuación se describe la fabricación y el uso de sondas ultrasensibles para medir la vibración extracelular corrientes eléctricas. La sonda es un cable aislado, afilado de metal con una pequeña punta de platino, negro (30-35 micras), que puede detectar las corrientes iónicas en el mA / cm 2 rango en solución salina fisiológica. La sonda se hace vibrar a cerca de 200 Hz por un doblador piezoeléctricos. En presencia de una corriente iónica, la sonda detecta una diferencia de voltaje entre los extremos de su movimiento. Un bloqueo de los filtros amplificador de los ruidos extraños por el bloqueo en la frecuencia de la sonda de vibración. Los datos se registran en el ordenador. La sonda está calibrada al inicio y al final de los experimentos en solución salina adecuada, utilizando una cámara que se aplica una corriente de 1,5 mA exactamente / cm 2. Se describe cómo hacer que las sondas, configurar el sistema y calibrar. También demuestran la técnica de medición de la córnea, y se muestran algunos resultados representativos de diferentes muestras (córnea, piel, cerebro).

La fabricación, la calibración y el uso de sondas no invasivas para medir la corriente vibratoria bioeléctrica en diversos sistemas biológicos se describe.

Medición de la corriente bioeléctrica con una sonda vibrante

Los campos eléctricos, generados por el transporte activo de iones, están presentes en muchos sistemas biológicos y a menudo cumplen funciones importantes en los tejidos y órganos. ...

Este video demuestra un procedimiento para crear y utilizar sondas vibratorias empleadas para medir corrientes bioeléctricas en muestras biológicas. Primero, se fabrican sondas tomando sondas de acero inoxidable sin tratar y electrodepositando sus puntas con oro. Luego, se determinan parámetros de la sonda de platino, como la frecuencia y el ángulo de fase, y se calibra la sonda.Luego se pueden tomar mediciones a partir de la muestra de interés, obteniendo datos que revelan el carácter de las corrientes bioeléctricas generadas por la muestra biológica y que fluyen a su alrededor. La principal ventaja de esta técnica frente a los métodos existentes es que es no invasiva, altamente sensible y tiene una alta relación señal-ruido. Este método puede responder preguntas clave en el campo médico, como cómo los campos eléctricos en las heridas estimulan a las células para promover la cicatrización.Para comenzar el proceso de fabricación de sondas vibrantes para medir corrientes bioeléctricas, se adquieren sondas en blanco de World Precision Instruments. Primero, corte la sonda a 25-30 milímetros detrás de la punta y utilice un escalpelo número 11 para raspar aproximadamente cinco milímetro

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Hay una necesidad de desarrollar otras alternativas de conexión prótesis debido a la pérdida de una extremidad atribuidas a enfermedades vasculares oclusivas y trauma. El objetivo del trabajo es la introducción de un sistema inteligente osteointegrados diseño de los implantes para aumentar la fijación esquelética y reducir las tasas de infección periprotésica para pacientes que necesitan la tecnología osteointegrados.

Los análisis bioeléctricos de una osteointegrados Sistema Inteligente diseño de los implantes para Amputados

Campo eléctrico externo provoca una tensión en la membrana de una célula, denominada tensión de la membrana inducida (ΔΦ). Mediante el uso de la tintura potenciométrica di-8-ANEPPS, es posible medir el ΔΦ no invasiva. Este video muestra el protocolo para la medición de ΔΦ con di-8-ANEPPS.

La medición de la tensión de la membrana inducida con Di-8-ANEPPS

La interfase electrodo-tejido de electrodos de registro neural puede ser caracterizada con la espectroscopia de impedancia eléctrica (EIS) y voltametría cíclica (CV). Aplicación de máxima tensión de polarización de grabación cambios de las propiedades electroquímicas de la interfase electrodo-tejido y puede mejorar. Tensión de polarización, EIS, CV, y las grabaciones neuronales son complementarios.

Tensión de polarización, voltametría cíclica, y Espectroscopia de Impedancia Eléctrica para las interfaces neuronales

Este protocolo revisa eléctrico de la célula-sustrato Impedancia de detección, un método para registrar y analizar el espectro de impedancia de las células adherentes para la cuantificación de la unión celular, la proliferación, motilidad, y las respuestas celulares a estímulos farmacológicos y tóxicos. La detección de la permeabilidad endotelial y la evaluación de los contactos célula-célula y célula-sustrato que se obtienen.

Eléctrico de la célula-sustrato Impedancia de detección para la cuantificación de la proliferación endotelial, la función de barrera, y la motilidad

Los transportadores en las membranas celulares permiten la segregación diferencial de iones a través de las membranas celulares o capas celulares y desempeñan un papel crucial durante la fisiología, reparación y patología de los tejidos. Describimos el microelectrodo autorreferencial selectivo de iones que permite la medición de flujos de iones específicos en células individuales y tejidos in vivo.

Medición de la extracelular Ion fundentes Uso del referencias Ion selectivo microelectrodos Técnica

cultivos neuronales son un buen modelo para el estudio de las técnicas de estimulación del cerebro emergentes a través de su efecto sobre las neuronas individuales o una población de neuronas. Aquí se presentan los diferentes métodos para la estimulación de cultivos neuronales estampadas por un campo eléctrico producido directamente por los electrodos de baño o inducida por un campo magnético variable en el tiempo.

La excitación externa de neuronas usando campos eléctricos y magnéticos en culturas de una y dos dimensiones

Se presenta un protocolo para la medición de conductividad eléctrica de biofilms microbianos vivos en condiciones fisiológicamente relevantes.

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Aquí, demostramos cómo configurar un antímetro de voltios barato con frecuencia de salida programable que se puede utilizar con electrodos de palillo disponibles comercialmente para mediciones de resistencia eléctrica transepitelial/endotelial.

Un enfoque simple para realizar mediciones TEER utilizando un antímetro de voltios autohecho con frecuencia de salida programable

Este artículo detalla cómo realizar una miografía de impedancia eléctrica in vivo (usando matrices de electrodos de superficie y aguja) y ex vivo (usando una celda dieléctrica) en el músculo gastrocnemio de roedores. Demostrará la técnica tanto en ratones como en ratas y detallará las modificaciones disponibles (es decir, animales obesos, cachorros).

Realización de miografía de impedancia eléctrica in vivo y ex vivo en roedores

En este estudio, demostramos cómo evaluar la presencia de sobrecarga de fluidos a través del análisis vectorial de impedancia bioeléctrica (BIVA) y la relación de impedancia medida con equipos tetrapolares multifrecuencia en pacientes ingresados en el servicio de urgencias. BIVA y la relación de impedancia son herramientas confiables y útiles para predecir resultados deficientes.

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Aprende a fabricar y calibrar sondas vibrantes no invasivas para medir corrientes bioeléctricas en sistemas biológicos con alta sensibilidad. Esta técnica avanza la investigación médica sobre cicatrización de heridas.

Medición de la corriente bioeléctrica con una sonda vibrante

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