Name: Estimulación Cerebral sector mediante una red de microfluidos y de la Cámara de perfusión estándar (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2007-10-01T00:00:00.000+00:00
Duration: 27 min 58 s
Description: Aprende a fabricar un dispositivo microfluídico modular para la estimulación de rebanadas cerebrales en configuraciones electrofisiológicas estándar. Este método permite un control espacial y temporal preciso de la aplicación de neurotransmisores.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

playerTrialDesktop

El financiamiento fue proporcionado por el NIH MH-64611 y el Premio Joven Investigador NARSAD. Los autores también desean agradecer a Adán Beagley, Dikopf Marcos, y Ben Smith por su asistencia técnica.

SU-8 de fabricación de moldes Maestro de la preparación <ol><li> El maestro de SU-8 sobre un sustrato de obleas de silicio se prepara utilizando una de dos etapas estándar negativo resistir proceso de litografía. </li><li> Las marcas de alineación de la oblea de silicio se eliminan utilizando una cuchilla de afeitar como la altura de estas estructuras (que se encuentra a lo largo de la periferia externa de la oblea) es más que la estructura real del dispositivo. </li><li> La oblea de silicio se limpia con alcohol isopropílico y se secan en una corriente de N 2. Pilares de apoyo hechas de cintas con un espesor de menos de la estructura más alta de dispositivos reemplazan a las marcas de alineación en los cuatro lados de la oblea. Nota: Si la altura del soporte de los pilares es más que la estructura más alta del dispositivo, los agujeros por los que no están formados en el molde de PDMS. </li><li> La oblea de silicio maestro se coloca en un plato caliente a la temperatura ambiente. </li></ol> PDMS preparación de la solución <ol><li> Cuatro gramos de polidimetilsiloxano (PDMS) solución se prepara mediante la mezcla de 10 partes de elastómero de silicona con una parte del agente de curado. Nota: Asegúrese de que las dos soluciones se mezclan de manera uniforme para obtener propiedades físicas similares en todo el molde de PDMS. </li><li> Las burbujas generadas en la solución de PDMS durante el proceso de mezcla se eliminan usando un secador de vacío. </li></ol> PDMS recubrimiento y curado <ol><li> La burbuja de una solución libre de PDMS es lenta dispensada en el patrón de SU-8 de asegurarse de que las burbujas no se generan durante el proceso de dispensación. </li><li> Uno de los extremos de una película de transparencia para escribir en ella se coloca en el plato caliente y poco a poco puestos en la solución de PDMS para repartir uniformemente el PDMS en el SU-8 maestro. Las burbujas generadas durante este proceso deben ser eliminadas mediante una sonda. [Nota: No levante la transparencia para evitar la generación de más burbujas.] </li><li> Una losa Borofloat se coloca en la parte superior de la hoja de transparencia para aplicar una presión uniforme. Ejercer presión suave sobre la superficie superior de las estructuras más altas circular (que se encuentra a medio camino de las longitudes de canal y centrado a lo largo de la anchura de los canales) de tal manera que existe una mínima o PDMS no intercalado entre la transparencia y el SU-8 la superficie de la circular estructuras. </li><li> Otros tres losas Borofloat se colocan en la parte superior de la oblea de silicio-Borofloat sándwich losa para aplicar una presión constante sobre la superficie superior de las estructuras de abertura circular antes y durante el proceso de curado. </li><li> La temperatura de la placa caliente se incrementó a 75 ° C y el PDMS se cura a esta temperatura durante 1 hora. La placa caliente es llevado a una temperatura de 50 ° C. </li><li> Las placas se retiran y la transparencia se quita suavemente dejando atrás el maestro y la delgada hoja de PDMS recubierto en la parte superior de la misma. </li></ol> Construcción del dispositivo de microfluidos La eliminación de la hoja de PDMS de maestro <ol><li> El límite exterior de la cámara de perfusión está tallada en la hoja de PDMS con una cuchilla de afeitar después de alinear los puertos de la cámara de perfusión con los puertos en el SU-8 maestro. </li><li> La hoja de PDMS es suavemente eliminado de la maestra, tirando a lo largo de los canales para evitar la ruptura de PDMS. La hoja de PDMS se coloca sobre una hoja de transparencia con la superficie de la red de microfluidos hacia arriba. </li><li> Los puertos de entrada y salida entonces se hacen mediante una sonda. </li></ol> Unión de la hoja de vidrio cubreobjetos PDMS <ol><li> La superficie de unión de la hoja de PDMS (la superficie que contiene la red de microfluidos) y un cubreobjetos son suavemente limpiar con una cinta adhesiva 3M, colocado sobre una hoja de transparencia, y por último, ponerlas en la cámara de O 2 en plasma. </li><li> Las superficies a unir se tratan con plasma 165 vatios durante 10 s. La superficie de plasma tratado del cubreobjetos está inmediatamente unido a la superficie tratado con plasma de la hoja de PDMS. Nota: Aplique una presión suave sobre la superficie del vidrio para eliminar cualquier burbuja de aire atrapada entre las superficies a unir. </li><li> Deje pasar 5 minutos para obtener una buena unión entre el PDMS y vidrio. Después de 5 minutos retire con cuidado la transparencia en la que se coloca la hoja de PDMS para el proceso de unión. </li><li> El dispositivo de microfluidos se coloca en el sistema de plasma de oxígeno para que los canales hidrofílicos. El tratamiento de plasma se realiza a 165 vatios durante 1 minuto. </li></ol> Integración de dispositivos de microfluídica y cámara de perfusión Preparación de la cámara de perfusión <ol><li> Una cámara de perfusión fuera de la plataforma se le ordenó, y los puertos de entrada y salida fueron perforados para que cuando el dispositivo de microfluidos y la cámara están en condiciones de servidumbre, los puertos de la cámara y el dispositivo estén alineados. La superficie inferior de la cámara de perfusión está recubierta con PDMS para obtener un sello hermético entre la cámara y el dispositivo de microfluidos. </li><li> Una escritura en la hoja de transparencia se coloca en un plato caliente a la temperatura ambiente. </li><li> Un gramo PDMS solución se prepara en un proceso similar al descrito anteriormente. La burbuja de una solución libre de PDMS es lentamente dispensado sobre la generación de hoja de transparencia para evitar las burbujas. </li><li> La cámara de perfusión se coloca en la solución de PDMS. </li><li> Una losa Borofloat se coloca en la parte superior de la cámara para aplicar una presión uniforme y para obtener una fina capa de PDMS sobre la superficie inferior de la cámara. </li><li> La temperatura de la placa caliente se incrementó a 75 ° C y el PDMS se cura a esta temperatura durante 1 hora. </li></ol> Unión de dispositivo de microfluidos y cámara de perfusión <ol><li> La losa está eliminado y la transparencia se quita suavemente dejando tras de sí la cámara de perfusión y la delgada hoja de recubrimiento PDMS en su superficie inferior. No deseados PDMS se elimina mediante una cuchilla de afeitar y una sonda de punta afilada para la eliminación de PDMS de puertos de acceso. </li><li> La superficie de PDMS del dispositivo de microfluidos y la superficie inferior de la cámara de PDMS se limpian suavemente con una cinta 3M, colocado sobre una hoja de transparencia, y por último, ponerlas en la cámara de plasma de oxígeno. </li><li> Las superficies se tratan con plasma 165 vatios durante 10 s. La superficie recubierta PDMS de la cámara inmediatamente se adhiere a la superficie PDMS del dispositivo de microfluidos. Nota: Aplique una presión suave sobre la superficie del vidrio para eliminar cualquier burbuja de aire atrapada entre las superficies a unir. </li><li> Inmediatamente antes del uso, el dispositivo se coloca en el sistema de plasma de oxígeno para que los canales hidrofílicos. El tratamiento de plasma se realiza a 165 vatios durante 1 minuto. </li></ol> La exposición de las secciones de cerebro de microambiente neuroquímicos utilizando el dispositivo de microfluidos <ol><li> Los microcanales hidrofílicos de la (dispositivo de microfluidos) - (cámara de perfusión) combinación se rellenan con el estándar de ACSF (artificial líquido cefalorraquídeo) solución. </li><li> Prescindir de pequeñas gotas de la solución de ACSF en los puertos de entrada y permitir que la solución sea malo hasta en los canales. Eliminar las burbujas de la izquierda con una jeringa en el puerto de salida. Prescindir de una gran gota de solución de ACSF en el puerto de salida para permitir pasiva de bombeo de líquidos desde la entrada a los puertos de salida del dispositivo de microfluidos. Nota: Se debe tener cuidado de eliminar todas las burbujas de los canales para permitir el flujo de fluidos usando el método pasivo de bombeo. </li><li> Fijar el (dispositivo de microfluidos) - (cámara de perfusión) combo en la plataforma simple y fijar la plataforma normal en el adaptador de microscopio. </li><li> Conecte la entrada estándar y la salida (succión) tubo a la cámara de perfusión para la perfusión continua de los cortes de cerebro con el estándar de solución de ACSF. La solución ACSF continuamente aspirado, con un 95% de O2, CO2 al 5%. Nota: Ajuste la posición del tubo de succión para mantener un nivel constante de ACSF en el baño de la cámara de perfusión. </li><li> Una vez que la cámara de perfusión se llena con una solución de ACSF, coloque una rebanada del cerebro en la cámara de perfusión con un gotero. Mediante una sonda, la posición de la parte del cerebro por encima de las aberturas circulares en el dispositivo de microfluidos. Una vez que la parte del cerebro está en la posición deseada sobre las aberturas circulares, use un trozo de anclaje para inmovilizar la parte del cerebro. </li><li> El dispositivo de microfluidos ahora se puede utilizar para exponer las rodajas de cerebro (que se encuentra en la cámara de perfusión y en la parte superior de la red de microfluidos) de varios neurotransmisores con pasivos de bombeo de líquidos. </li></ol>

<ol><li>Blake, A. J., Pearce, T. M., Rao, N. S., Johnson, S. M., Williams, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multilayer+PDMS+microfluidic+chamber+for+controlling+brain+slice+microenvironment%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+on+a+Chip%22%5BJournal%5D)">Multilayer PDMS microfluidic chamber for controlling brain slice microenvironment.</a> Lab on a Chip. 7, 842-849 (2007).</li>
<li>Walker, G. M., Beebe, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+passive+pumping+method+for+microfluidic+devices%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+on+a+Chip%22%5BJournal%5D)">A passive pumping method for microfluidic devices.</a> Lab on a Chip. 2, 131-134 (2002).</li>
</ol>

Los autores están abiertos a colaboraciones involucran la tecnología de microfluidos demostrado en diferentes campos de la biología.

Existentes macroescala o micro cámaras de perfusión cerebral rebanada son limitados en términos de la resolución espacial que ofrecen a exponer las secciones de cerebro de neurotransmisores. La tecnología de los dispositivos de microfluidos demostrado aquí supera esta limitación utilizando técnicas bioMEMS simple. Se prevé que la simplicidad en la fabricación del dispositivo de microfluidos y la facilidad de integración con las configuraciones existentes de electrofisiología permite la aplicación generalizada de la tecnología de los disposi...

<table><tbody><tr><td>RC-26GPL</td><td>Herramienta</td><td>Warner Instruments</td><td>W2-64-0236</td><td>Cámara de registro de gran baño de perfil bajo RC-26GLP</td></tr><tr><td>SHD-26GH/10</td><td>Herramienta</td><td>Warner Instruments</td><td>W2-64-0253</td><td>Sujetador de lámina de acero inoxidable para RC-26G, espaciado de rosca de 1,0 mm</td></tr><tr><td>PDMS (polidimetilsiloxano)</td><td>Reactivo</td><td>Dow Corning</td><td>Sylgard 184</td><td>Kit de elastómero de silicona</td></tr><tr><td>Plasma Preen-II 862</td><td>Herramienta</td><td>Plasmatic Systems, Inc.</td><td></td><td>Sistema de plasma de microondas</td></tr><tr><td>Modelo P-1</td><td>Herramienta</td><td>Warner Instruments</td><td>W2-64-0277</td><td>Plataforma plana serie 20, modelo P-1</td></tr><tr><td>SA-NIK</td><td>Herramienta</td><td>Warner Instruments</td><td>W2-64-0291</td><td>Adaptador para Nikon Diaphot/TE200/TE2000, SA-NIK</td></tr><tr><td>ACSF (líquido cefalorraquídeo artificial) oxigenado y calentado</td><td>Reactivo</td><td></td><td></td><td>La composición exacta variará según la aplicación</td></tr></tbody></table>

estimulación cerebral sector mediante una red de microfluidos y de la cámara de perfusión estándar

Brain Slice Stimulation Using a Microfluidic Network and Standard Perfusion Chamber

Hemos demostrado la fabricación de un dispositivo de microfluidos de dos niveles que se pueden integrar fácilmente con las configuraciones existentes de electrofisiología. El dispositivo de microfluidos de dos niveles se fabrica utilizando un estándar de dos etapas negativas resistir un proceso de litografía. El primer nivel contiene microcanales con entrada y salida en cada extremo. El segundo nivel contiene micro orificios circulares situado a medio camino de la longitud del canal y centrado a lo largo con un ancho de canal. Método pasivo de bombeo se utiliza para bombear los líquidos desde el puerto de entrada al puerto de salida 2. El dispositivo de microfluidos está integrado en off-the-shelf cámaras de perfusión y permite una integración perfecta con la configuración de electrofisiología. Los líquidos introducidos en el flujo de entrada de los puertos a través de los microcanales hacia los puertos de salida y escapar a través de las aberturas circulares situados en la parte superior de los microcanales en el baño de la perfusión. Así, la superficie inferior de la parte del cerebro situado en el baño y la cámara de perfusión por encima del dispositivo de microfluidos pueden estar expuestos a diferentes neurotransmisores. El espesor de la microescala dispositivo de microfluidos y el carácter transparente de los materiales [de vidrio cubreobjetos y PDMS (polidimetilsiloxano)] Se utiliza para hacer que el dispositivo de microfluidos permiten microscopía de la rebanada del cerebro. El dispositivo de microfluidos permite la modulación (espacial y temporal) de los estímulos químicos introducidos en el microambiente cerebral rebanada.

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

Hemos demostrado la fabricación de un dispositivo microfluídico de dos niveles que puede integrarse fácilmente con los montajes de electrofisiología existentes. El ...

El principal objetivo del proyecto que vamos a mostrarles hoy consiste en poder controlar espacial y temporalmente la estimulación cerebral. Y otro punto fundamental es que, mediante una modificación sencilla en el montaje electrofisiológico ya de por sí complejo, podemos difundir este dispositivo microfluídico entre los diversos laboratorios que utilizan actualmente esta estimulación cerebral in vitro. Hola, soy Java Chek Mohammad del laboratorio de Edington en el Departamento de Bioingeniería de la Universidad de Illinois en Chicago.Hoy voy a mostrarles cómo vamos a aplicar un dispositivo microfluídico microfabricado sencillo para la estimulación de cortes cerebrales. El dispositivo para cortes cerebrales que vamos a demostrar hoy es muy útil por varias razones, y las principales son que es tan modular que puede integrarse en el montaje electrofisiológico existente sin necesidad de modificaciones adicionales. Además, evita el uso de tubos y bombas, lo cual complica cualquier dispositivo microfluídico.Y dado que estamos utilizando el método de bombeo pasivo, no necesitamos tubos ni bombas. Y la tercera cosa es que se trata simplemente de una lámina delgada de membrana de PDMS que

brain-slice-stimulation-using-microfluidic-network-standard-perfusion

Research

Investigación

JoVE Journal

Biology

Biología

La aplicación de microfluídica para Electrofisiología

Este documento presenta un enfoque combinado de fotoestimulación láser con las grabaciones de células enteras en ratones transgénicos que expresan GFP en poblaciones de neuronas inhibidoras limitan. La técnica permite la cartografía y de análisis cuantitativo de los locales de los circuitos sinápticos de las neuronas corticales específicas inhibitorias.

Mapeo de los circuitos neuronales inhibitorios por Laser Scanning fotoestimulación

Este video describe un método para obtener imágenes y registrar simultáneamente la actividad eléctrica de cortes de cerebro transgénicos que contienen proteínas fluorescentes específicas de neuronas. El procedimiento consiste en mantener el corte de cerebro en una cámara de perfusión con líquido cefalorraquídeo artificial aireado, utilizar una fuente de luz para excitar las células marcadas con fluorescencia y registrar las señales eléctricas con una sonda multicanal y una pinza de parche.

Monitorización óptica y electrofisiológica simultánea de células neuronales en cortes de cerebro

Hemos desarrollado un modelo de cortes de cerebro que se puede utilizar para examinar los mecanismos moleculares implicados en la lesión cerebral excitotoxicidad mediada. Esta técnica genera tejido cerebral madura viable y reduce el número de animales necesarios para la experimentación, mientras que mantiene los circuitos neuronales, las interacciones celulares y compartimentos postsinápticos parcialmente intacta.

Excitotóxica Estimulación del cerebro Microslices como<em&gt; In vitro</em&gt; Modelo de Carrera

registros de patch-clamp y el llenado simultáneo de biocitona intracelular de neuronas sinápticamente acopladas en cortes agudos de cerebro permiten un análisis correlacionado de sus propiedades estructurales y funcionales. El objetivo de este protocolo es describir los pasos técnicos esenciales del registro electrofisiológico a partir de microcircuitos neuronales y su posterior análisis morfológico.

Electrofisiológico y Caracterización Morfológica de microcircuitos neuronales en el infarto agudo rodajas de cerebro Usando Emparejados patch-clamp grabaciones

Este protocolo describe la estabilización del nivel de oxígeno en un pequeño volumen de tampón reciclado y aspectos metodológicos de la plasticidad sináptica dependiente de actividad de la grabación en rebanadas hippocampal agudas sumergidas.

Grabación de la plasticidad sináptica en rebanadas Hippocampal agudas mantenidas en un pequeño volumen reciclado - perfusión- y sistema de cámara de tipo inmersión

Ilustramos cómo realizar grabación y eléctrica de la modulación de la actividad epileptiforme inducida por 4-aminopiridina en rebanadas de cerebro de roedores utilizando microelectrodos. Una cámara de grabación personalizada mantiene la viabilidad del tejido a lo largo de prolongadas sesiones experimentales. Asignación de electrodo en vivo y selección de pares estimulantes son realizados por una interfaz de usuario gráfica personalizada.

Grabación y modulación de la actividad epileptiforme en rebanadas de cerebro de roedor juntada a arreglos de microelectrodos

Microglia, las células inmunes residentes del cerebro, responde rápidamente con cambios morfológicos a modificaciones de su entorno. Este protocolo describe cómo usar microscopía de dos fotones para estudiar la atracción de procesos de microglial hacia serotonina o ATP en rebanadas de cerebro agudo de ratones.

Proyección de imagen de dos fotones de atracción Microglial procesos hacia ATP o serotonina en rebanadas de cerebro agudo

Este protocolo describe la preparación de rodajas horizontales de corteza hipocampal-entorrinaal (HEC) de ratones que exhiben actividad espontánea de ondulación de onda aguda. Las rodajas se incuban en una cámara de retención de interfaz simplificada y las grabaciones se realizan en condiciones sumergidas con líquido cefalorraquídeo artificial de flujo rápido para promover la oxigenación tisular y la aparición espontánea de la actividad a nivel de red.

Corte cerebral de ratón agudo para investigar la actividad espontánea de la red de hipocampo

Aquí, describimos un protocolo para el uso de sistemas complementarios de matriz de microelectrodos de alta densidad de semiconductores de óxido metálico (CMOS-HD-MEA) para registrar la actividad similar a las convulsiones de cortes de cerebro ex vivo .

Actividad similar a las convulsiones de alta calidad a partir de cortes agudos de cerebro utilizando un sistema complementario de matriz de microelectrodos de alta densidad de semiconductores de óxido metálico

Aprende a fabricar un dispositivo microfluídico modular para la estimulación de rebanadas cerebrales en configuraciones electrofisiológicas estándar. Este método permite un control espacial y temporal preciso de la aplicación de neurotransmisores.

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

Explorar más videos