Name: La aplicación de microfluídica para Electrofisiología (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2007-10-01T00:00:00.000+00:00
Duration: 5 min 41 s
Description: Aprende a aplicar microfluídica en electrofisiología para la estimulación espaciotemporal de rebanadas cerebrales. Este método mejora la precisión en la aplicación de neurotransmisores y permite un control más exacto en experimentos de neurociencia.

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la aplicación de microfluídica para electrofisiología

Applying Microfluidics to Electrophysiology

Microfluídica puede ser integrado con las técnicas de electrofisiología para permitir que las nuevas modalidades de experimentación. En concreto, la motivación para el dispositivo de microfluidos parte del cerebro se discute la forma como los muelles de dispositivo para cámaras de perfusión estándar y la técnica de bombeo de pasivos que son utilizados para entregar los bolos de los neuromoduladores a la división del cerebro. Al simplificar el diseño del dispositivo, que son capaces de lograr una solución práctica a la necesidad insatisfecha de electrofisiología actual de la aplicación de los neuromoduladores múltiples a través de múltiples regiones de la porción del cerebro. Esto se logra mediante la sustitución del sustrato cubre objetos estándar de la cámara de perfusión con un dispositivo de microfluidos delgado unido al substrato cubre objetos. Esto se adjunta a continuación a la cámara de perfusión y pequeños agujeros conectar el libre así de la cámara de perfusión a los canales de microfluidos enterrado en el sustrato de microfluidos. Estos canales de microfluidos se interconectan con los puertos perforados en el borde de la cámara de perfusión para acceder y suministrar estimulantes. Este proyecto representa cómo el campo de la microfluídica es la transición de distancia de la prueba de las demostraciones de equipos concepto y en soluciones prácticas para satisfacer necesidades clínicas y experimentales.

La aplicación de microfluídica para Electrofisiología

La microfluídica puede integrarse con las técnicas estándar de electrofisiología para permitir nuevas modalidades experimentales. Específicamente, la motivación para el...

Me llamo Dave Edington. Soy profesor asistente en el Departamento de Bioingeniería de la Universidad de Illinois en Chicago. Y el área en la que trabajamos principalmente consiste en aplicar microtecnologías a aplicaciones biomédicas, utilizando específicamente dispositivos microfluídicos.Hoy vamos a mostrarles uno de nuestros proyectos, que consiste en el uso de un dispositivo microfluídico que se adapta a una cámara de perfusión estándar para cortes cerebrales, con el fin de proporcionar una estimulación espaciotemporal de un corte cerebral. Actualmente, en las preparaciones de cortes para electrofisiología, las principales aplicaciones de neurotransmisores a un corte son bien globales, aplicadas sobre todo el corte cerebral, estimulando así todo el corte cerebral al mismo tiempo, o bien mediante el uso de una micropipeta para aplicar pulsos de neurotransmisores en diferentes momentos.El corte cerebral es una estructura muy compleja, y cuando se aplican neurotransmisores de forma global o se utiliza una micropipeta, no es posible reproducir los patrones de estimulación in vivo. En cambio, con nuestra plataforma, podemos controlar la estimulación hacia regiones muy específicas a través del corte cerebral y lograr una estimulación más similar a la in vivo. Así, los sistemas de perfusión actuales se muestran aquí, donde se acoplan a una lámina de vidrio cubreobjetos estándar.Y estos permiten que el medio sea perfundido a través de toda la sección. Sin embargo, no se puede controlar espacialmente la resolución del neurotransmisor con el que estimula su dispositivo. Por ello, desarrollamos un dispositivo microflic que se acopla a esta cámara de perfusión estándar.Por lo tanto, se pueden utilizar todos los ensayos estándar de electrofisiología. Y la única característica diferente es que, en lugar de un fondo de vidrio cubierto con una cubeta de vidrio, este dispositivo consta de un sistema A-P-D-M-S que tiene varios orificios pasantes conectados a canales microfluídicos, los cuales a su vez se conectan con aberturas en la cámara de perfusión superior, permitiéndonos estimular neurotransmisores a través de estos orificios, por medio de los canales, saliendo por los vías y entrando en el fragmento de tejido cerebral. Utilizamos una técnica denominada bombeo pasivo para entregar los fluidos.Por lo tanto, no necesitamos ningún tubo complejo saliendo de este dispositivo, ya que la electrofisiología ya es un procedimiento muy complejo. Al simplificar el diseño del dispositivo y utilizar bombeo pasivo, simplificamos el protocolo experimental de aplicación de este dispositivo microfluídico. La estructura del dispositivo es una red microfluídica de dos capas.La primera capa son los canales de enrutamiento que se conectan a los puertos de salida, y la segunda capa consiste en estos orificios pasantes que conectan esos canales con el pocillo. De este modo, esta fabricación se realiza mediante pasos estándar de microfabricación U de dos capas, en los que se incluyen marcas de alineación que aseguran que estos vías estén posicionados exactamente en el centro de estos cuatro canales. Este dispositivo está diseñado para acoplarse a la cámara de perfusión estándar, por lo que se pueden utilizar todos los mismos ensayos de electrofisiología.Así podemos colocar esto en un sistema de electrofisiología, introducir nuestro objetivo, proporcionar estimulación local a través de nuestros canales microfluídicos y evitar complicar innecesariamente el montaje experimental más de lo necesario. Al mantener el diseño del dispositivo lo más sencillo posible, podemos difundir esta plataforma mucho más fácilmente. Nuestra estructura actual tiene estas cuatro V en el centro de nuestros canales microfluídicos, pero estas pueden adaptarse a las necesidades de diferentes laboratorios según la región del cerebro que estén estudiando.Así, una región podría estudiar el hipocampo y otra podría estudiar la corteza externa. De este modo, podríamos estimular esas regiones según cómo diseñemos este dispositivo microfluídico. Y dado que el dispositivo no requiere componentes externos para funcionar, todo lo que se necesita es una micropipeta para pipetear sobre estas aberturas utilizando la técnica de bombeo pasivo.No hay ningún equipo adicional más allá de este sustrato inferior que el laboratorio estándar de electrofisiología necesite adquirir para utilizar este dispositivo. Hasta este punto del proyecto, nos hemos estado enfocando en lograr que los canales microfluídicos se acoplen a las cámaras de perfusión estándar. Y ahora, la siguiente parte del proyecto consiste en probar realmente este dispositivo en investigaciones basadas en hipótesis utilizando estas preparaciones de cortes.Y así hemos demostrado que, mediante el uso de un colorante fluorescente, podemos estimular espacialmente diferentes regiones inyectando estos análogos fluorescentes en los canales. Y el siguiente paso consiste en realizar experimentos biológicos reales. Por lo tanto, el campo de la microfluídica se encuentra en un punto de transición.Estamos dejando atrás las demostraciones novedosas de principio de concepto y realmente utilizamos estos dispositivos para descubrir cosas nuevas y emocionantes que antes eran imposibles de realizar. Por lo tanto, el campo está pasando de técnicas en las que hemos empleado principios disponibles a escala microscópica, como difusión rápida, flujo laminar y altas relaciones superficie-volumen, y la integración de procesos. Y ahora vamos a utilizarlos y aplicarlos para resolver necesidades insatisfechas en el laboratorio y en la clínica.

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Research

Investigación

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Biology

Biología

Se demuestra la fabricación de un dispositivo de microfluidos sencillos que pueden ser integrados con el estándar de configuraciones de electrofisiología para exponer las superficies a microescala de un trozo del cerebro de una manera bien controlada para los diferentes neurotransmisores.

Estimulación Cerebral sector mediante una red de microfluidos y de la Cámara de perfusión estándar

Microiontophoresis implica movimiento de los iones a partir de una micropipeta en respuesta a una diferencia de potencial eléctrico entre el interior y el exterior de la micropipeta. Moléculas biológicamente activas así son liberados en proporción a la corriente eléctrica. Nos ilustran microiontophoresis acetilcolina en conjunto con micromanipulación para estudiar vasodilatación dependiente del endotelio en la microcirculación.

Microiontophoresis y micromanipulación de imagen intravital de fluorescencia de la microcirculación

Fuente: Vanegas, M. I., et al. Sistema Microinjectrode para infusión combinada de fármacos y electrofisiología. J. Vis. Exp. (2019)Este video muestra un dispositivo microfluídico basado en microelectrodos que administra una solución farmacológica a través de un tubo capilar, utilizando una solución marcadora a base de aceite para un seguimiento preciso del volumen y permitiendo el registro neuronal simultáneo y la infusión de fármacos.

Sistema de microinyección basado en microfluidos para infusión combinada de fármacos y electrofisiología

Se han desarrollado muchos dispositivos microfluídicos para su uso en el estudio de la electrotaxis. Sin embargo, ninguno de estos chips permite el estudio eficiente de los efectos simultáneos del campo químico y eléctrico (FE) en las células. Desarrollamos un dispositivo basado en polimetilmetacrilato que ofrece una FE coexistente mejor controlada y estimulación química para su uso en la investigación de electrotaxis.

Estudios electrotaxis de pulmón células de cáncer utilizando un Multicanal Dual-campo eléctrico chip de microfluidos

Los dispositivos microfabricados integrados con componentes fluídicos proporcionan una plataforma in vitro para estudios celulares que imitan el microambiente in vivo. Desarrollamos chips microfluídicos basados en polimetilmetacrilato para estudiar las respuestas celulares bajo estímulos de estrés químico/eléctrico/cizallante únicos o coexistentes.

El diseño de dispositivos de microfluidos para el estudio de las respuestas celulares en la sección individual o Coexistencia Química / eléctrica / Shear Stress Los estímulos

Este manuscrito describe las aplicaciones de electrodos selectivos de protón y parche sujeción métodos para medir la actividad de los sistemas de transporte de protones. Estos métodos superaran algunas limitaciones de las técnicas comúnmente utilizadas para estudiar la actividad de transporte de protones, como sensibilidad moderada, resolución de tiempo y control insuficiente medio intracelular.

Aplicación de medición de electrofisiología para estudiar la actividad de transportadores de Electro-neutro

Este protocolo pretende demostrar cómo combinar arreglos de microelectrodos en vitro con dispositivos microfluídicos para estudiar la transmisión del potencial de acción en cultivos neuronales. Análisis de los datos, es decir, la detección y caracterización de propagar potenciales de acción, es realizada con un nuevo avanzado, pero fácil de usar y libremente disponible, herramienta computacional.

Microfluídica de entretela con arreglos de microelectrodos para el estudio de la comunicación Neuronal y Axonal señal propagación

Presentamos un sistema de microinyección diseñado para electrofisiología y entrega asistida de sondas experimentales (es decir, nanosensores, microelectrodos), con infusión de fármacos opcional. Los componentes microfluídicos ampliamente disponibles se acoplan a una cánula que contiene la sonda. Se incluye un protocolo paso a paso para la construcción de microincrimógenos, con resultados durante la perfusión de muscimol en corteza macaca.

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Se proporciona un protocolo para el cultivo y manipulación de tejido embrionario de ratón en un chip microfluídico. Mediante la aplicación de pulsos de moduladores de vía, este sistema se puede utilizar para controlar externamente las oscilaciones de señalización para la investigación funcional de la somitogénesis del ratón.

Un enfoque de microfluídica para la investigación funcional de las oscilaciones de señalización que gobiernan la somitogénesis

El objetivo de este protocolo es explicar y demostrar el desarrollo de un modelo microfluídico tridimensional (3D) de tejido cardíaco humano altamente alineado, compuesto por cardiomiocitos derivados de células madre co-cultivados con fibroblastos cardíacos (CF) dentro de un hidrogel biomimético a base de colágeno, para aplicaciones en ingeniería de tejido cardíaco, detección de fármacos y modelado de enfermedades.

Desarrollo de tejido cardíaco humano organizado en 3D dentro de una plataforma microfluídica

Aquí, presentamos un protocolo para fabricar un dispositivo microfluídico único de dos capas para estudiar la regulación electromecánica de la homeostasis del tejido epitelial. El dispositivo aplica corrientes eléctricas fisiológicas estáticas perpendiculares al plano tisular, lo que afecta la adhesión, proliferación y extrusión célula-célula. Las imágenes de células vivas y las mediciones de estrés mecánico revelan mecanismos de estos procesos.

Revelando el control electromecánico de la homeostasis tisular mediante un dispositivo microfluídico de dos capas

Aprende a aplicar microfluídica en electrofisiología para la estimulación espaciotemporal de rebanadas cerebrales. Este método mejora la precisión en la aplicación de neurotransmisores y permite un control más exacto en experimentos de neurociencia.

La aplicación de microfluídica para Electrofisiología

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