Or nanotige assistée stimulation optique des cellules neuronales

Résumé

Ce protocole décrit comment utiliser le chauffage transitoire associé à l’absorption optique de nanotiges d’or pour stimuler la différenciation et l’activité intracellulaire du calcium dans les cellules neuronales. Ces résultats ouvrent potentiellement de nouvelles applications dans les prothèses neurales et les études fondamentales en neurosciences.

Résumé

Des études récentes ont démontré que les nerfs peuvent être stimulés de diverses manières par le chauffage transitoire associé à l’absorption de la lumière infrarouge par l’eau dans le tissu neuronal. Cette technique présente un grand potentiel pour remplacer ou compléter les techniques de stimulation standard, en raison du potentiel de localisation accrue du stimulus et de minimisation du contact mécanique avec le tissu. Cependant, les approches optiques sont limitées par l’incapacité de la lumière visible à pénétrer profondément dans les tissus. De plus, la modélisation thermique suggère que les effets de réchauffement cumulatifs pourraient être potentiellement dangereux lorsque plusieurs sites de stimulus ou des taux de répétition laser élevés sont utilisés. Le protocole décrit ci-dessous décrit une approche améliorée de la stimulation infrarouge des cellules neuronales. Le mécanisme sous-jacent est basé sur l’échauffement transitoire associé à l’absorption optique des nanotiges d’or, ce qui peut provoquer le déclenchement de la différenciation des cellules neuronales et l’augmentation des niveaux d’activité intracellulaire du calcium. Ces résultats démontrent que les absorbeurs de nanoparticules peuvent améliorer et/ou remplacer le processus de stimulation neuronale infrarouge basé sur l’absorption d’eau, avec un potentiel d’applications futures dans les prothèses neurales et les thérapies cellulaires.

Introduction

Des études récentes ont démontré que le chauffage transitoire associée à l'absorption de la lumière infrarouge par l'eau (longueur d'onde> 1400 nm) peut être utilisée pour induire des potentiels d'action dans le tissu nerveux et ^une transitoires calciques intracellulaires dans les cardiomyocytes ^2. L'utilisation de la lumière infrarouge a soulevé un grand intérêt pour des applications dans les prothèses neurales, en raison de la résolution spatiale plus fine potentiel, l'absence de contact direct avec le tissu, la minimisation des artefacts de stimulation, et l'élimination de la nécessité de modifier génétiquement les....

Protocole

1. Au NR Préparation

Remarque: Au NR peut être synthétisé par un ¹⁶ certain nombre de recettes, ou achetés auprès de fournisseurs commerciaux.

1. Mesurer la densité optique initiale (DO) de la solution Au NR par spectroscopie UV-Vis, en enregistrant les valeurs d'absorption de 300 nm à 1000 nm avec une résolution de 0,5 à 2 nm. Faire varier le volume de la solution à utiliser avec la cuvette disponible.
2. Évaluer la concentration initiale NP molaire avec une technique appropriée ¹⁷ (spectroscopie UV-Vis par exemple, seule particule spectrométrie de masse à plasma à couplage inductif, la m....

Résultats

En utilisant les protocoles 1, 2, et 3 décrites ici, un effet stimulant sur la différenciation a été observée dans les cellules neuronales cultivées NG108-15 avec l'UA IP (Au NR, poly (styrène sulfonate) doté d'un revêtement Au NR et revêtu de silice Au NR) après laser expositions entre 1,25 et 7,5 W · cm ^-2. Les images confocales de rhodamineB marqué Au NR ont montré que les particules ont été internalisés du jour 1 d'incubation ^12. La localisation a été observée principalement dans le.......

Discussion

Les protocoles décrits dans cette présentation décrivent comment la culture, différencier et optiquement stimuler les cellules neuronales en utilisant absorbeurs extrinsèques. Les caractéristiques de NR (par exemple, les dimensions, la forme, plasmon longueur d'onde de résonance et de la chimie de surface) et les paramètres de stimulation laser (tels que la longueur d'onde, durée d'impulsion, taux de redoublement, etc.) peuvent être modifiées pour correspondre à différents besoins expérimen.......

Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article

Nom	Entreprise	Numéro de catalogue	Commentaires
Au NR	Sigma Aldrich	716812
NG108-15	Sigma Aldrich	8811230
DMEM	Sigma Aldrich	D6546
FCS	Life Technologies	10100147
L-glutamine	Sigma Aldrich	G7513
Pénicilline/streptomycine	Life Technologies	15140122
Amphotéricine B	Life Technologies	15290018
Formaldéhyde	Sigma Aldrich	F8775
Triton X-100	BDH	T8532
BSA	Sigma Aldrich	A2058
Anti-&beta ; III-tubuline	Promega	G7121
TRITC-conjugué anti-souris IgG	anticorps Sigma Aldrich	T5393
DAPI	Invitrogen	D1306
Fluo-4 AM	Invitrogen	F14201
DMSO	Sigma Aldrich	472301
Pluronic F-127	Invitrogen	P6867
UV-Vis spectromètre	Varian Medical Systems Inc.	Cary 50 Bio
Mini centrifugeuse	Eppendorf	Mini Spin
Bain sonique	Unisonics Australia	FPX 10D
Incubateur de culture cellulaire	Kendro	Hera Cell 150
Centrifugeuse de culture cellulaire	Hettich	Rotofix 32A
Diode laser	Optotech	780 nm fibre monomode - couplée LD
Fibre optique	Thorlabs	780 HP
Powermeter	Coherent	Laser Check
ImageJ	http://rsb.info.nih.gov/ij/index.html
Axon	Instruments	ImageX-press 5000A
&mu ;-slide well	Ibidi	80826
Microscope confocal inversé	Carl Zeiss Microscopy Ltd.		méta-confocal LSM 510
Oscilloscope	Tektronix	TDS210

Microscope épifluorescent Microscope