Name: Mesure du courant bioélectrique avec une sonde vibrante (Vidéo) | JoVE Journal
Uploaded: 2011-01-04T17:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 28 s
Description: Apprenez à fabriquer et utiliser des sondes vibrantes pour mesurer les courants bioélectriques de manière non invasive. Cette technique sensible permet d'étudier les champs électriques et la cicatrisation des plaies.

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Nous sommes reconnaissants au Professeur Richard Borgens, Centre de recherche paralysie, l&#39;Université de Purdue, de l&#39;aide dans le montage du système de sonde vibrante. Cette étude a été soutenue par IEN subventions du NIH pour 1R01EY019101 MZ et BR, et en partie par des subventions du California Institute of Regenerative Medicine RB1-01417, NSF MCB-0951199, et par une subvention sans restriction de la recherche pour prévenir la cécité, l&#39;UC Davis ophtalmologie.

<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>

Nous décrivons un faible coût, de base, mais très sensible du système sonde vibrante pour mesurer de façon non invasive de courant électrique dans une variété de systèmes biologiques. Modifications possibles <ol><li> Si platine / iridium électrodes (instruments de précision du monde; # cat PTM23B20) sont utilisés au lieu de l&#39;acier inoxydable, puis l&#39;étape de placage à l&#39;or peut être éliminé. </li></ol> Applications Nous avons ut...

<table><tbody><tr><td>Électrode en acier inoxydable Eligoy</td><td>World Precision Instruments, Inc.</td><td>SSM33A70</td><td>76 mm, 7 M&amp;#937;, extrémité de 1-2&amp;#x03BC;m</td></tr><tr><td>Connecteur or R30</td><td>www.vectorelect.com</td><td>R30</td><td>Réutilisable</td></tr><tr><td>Époxy chargé d'argent</td><td>3M</td><td>SL65</td><td>Mélanger 1 partie de résine avec 1 partie de durcisseur</td></tr><tr><td>Microscope stéréoscopique</td><td>Olympus Corporation</td><td>SZ40</td><td>Grossissement x6 à x40</td></tr><tr><td>Dicyanoaurate de potassium (KAu(CN)&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>379867</td><td>ATTENTION : Toxique</td></tr><tr><td>Acide chloroplatinique hydraté (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>ATTENTION : Toxique</td></tr><tr><td>Acétate de plomb(II) trihydraté (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>ATTENTION : Toxique</td></tr><tr><td>Source d'alimentation en nanoampères</td><td>Fabriquée maison</td><td>-</td><td>Alimentée par six piles de 1,5 V (AAA)</td></tr><tr><td>Micro-positionneur tridimensionnel</td><td>Line Tool Co.</td><td>Modèle H</td><td></td></tr><tr><td>Amplificateur synchrone</td><td>Stanford Research Systems</td><td>SR530</td><td></td></tr><tr><td>Interface d'E/S numérique</td><td>National Instruments</td><td>PCI-6220</td><td></td></tr><tr><td>Bloc de connexion blindé avec connexions BNC</td><td>National Instruments</td><td>BNC-2110</td><td></td></tr><tr><td>Logiciel d'électrophysiologie Strathclyde</td><td>University of Strathclyde Institute of Pharmacy and Biomedical Sciences, UK</td><td>WinWCP V4.1.5</td><td>Téléchargement gratuit à partir de : &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>Chambre d'étalonnage</td><td>Fabriquée maison</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Étalonneur de courant constant</td><td>Vibrating Probe Company</td><td></td><td>Alimenté par une pile de 9 V (PP3)</td></tr></tbody></table>

mesure du courant bioélectrique avec une sonde vibrante

Measurement of Bioelectric Current with a Vibrating Probe

Les champs électriques, générés par le transport actif des ions, sont présents dans de nombreux systèmes biologiques et servent souvent d&#39;importantes fonctions dans les tissus et organes. Par exemple, ils jouent un rôle important dans la direction de la migration des cellules lors de la cicatrisation. Nous décrivons ici la fabrication et l&#39;utilisation de sondes ultra vibrant pour mesurer les courants électriques extracellulaire. La sonde est un isolant, fil de métal aiguisé avec une petite pointe de noir de platine (30-35 um), qui peut détecter des courants ioniques dans le pA / cm 2 dans du sérum physiologique large. La sonde est mise en vibration à environ 200 Hz par un piézoélectriques Bender. En présence d&#39;un courant ionique, la sonde détecte une différence de tension entre les extrêmes de son mouvement. Un lock-dans des filtres amplificateurs à bruit parasite en verrouillant à la fréquence de la sonde de vibration. Les données sont enregistrées sur ordinateur. La sonde est étalonnée en début et en fin d&#39;expériences dans une solution saline appropriée, en utilisant une chambre qui applique un courant de 1,5 pA exactement / cm 2. Nous décrivons comment faire des sondes, configurer le système et les calibrer. Nous démontrons également la technique de mesure la cornée, et de montrer quelques résultats représentatifs à partir de spécimens différents (cornée, peau, du cerveau).

La fabrication, l&#39;étalonnage et l&#39;utilisation de la non-invasive des sondes vibrant pour mesurer le courant bioélectrique dans divers systèmes biologiques est décrite.

Mesure du courant bioélectrique avec une sonde vibrante

Les champs électriques, générés par le transport actif d'ions, sont présents dans de nombreux systèmes biologiques et remplissent souvent des fonctions importantes dans les tissus et les organes.

Ce vidéo montre une procédure permettant de fabriquer et d'utiliser des sondes vibrantes destinées à mesurer les courants bioélectriques provenant d'échantillons biologiques. Les premières sondes sont fabriquées à partir de sondes en acier inoxydable vierges, dont les extrémités sont recouvertes d'or par électrolyse. Ensuite, les paramètres de la sonde en platine, tels que la fréquence et l'angle de phase, sont déterminés, puis la sonde est étalonnée.Des mesures peuvent ensuite être effectuées sur l'échantillon d'intérêt, permettant d'obtenir des données révélant la nature des courants bioélectriques générés par l'échantillon biologique et circulant autour de celui-ci. Le principal avantage de cette technique par rapport aux méthodes existantes réside dans son caractère non invasif, sa grande sensibilité et son rapport signal sur bruit élevé. Cette méthode permet de répondre à des questions essentielles dans le domaine médical, telles que la manière dont les champs électriques des plaies stimulent les cellules pour favoriser la cicatrisation.Pour commencer le processus de fabrication de sondes vibrantes destinées à mesurer les courants bioélectriques, des sondes vierges sont acheté

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Il est nécessaire de développer des alternatives attache une prothèse à cause de la perte attribuée à un membre vasculaires occlusives et les traumatismes. Le but de ce travail est d'introduire une osséointégrés système intelligent design de l'implant pour augmenter la fixation du squelette et de réduire les taux d'infection périprothétique pour les patients nécessitant des technologies ostéo-intégrés.

Analyses Bioelectric d&#39;un système ostéo-intégrés Implant Intelligent Design pour amputés

Champ électrique externe induit une tension sur la membrane d'une cellule, appelée tension de membrane induite (ΔΦ). En utilisant le colorant potentiométrique di-8-ANEPPS, il est possible de mesurer la ΔΦ non invasive. Cette vidéo montre le protocole de mesure de ΔΦ utilisant di-8-ANEPPS.

Mesurer la tension de membrane induite avec Di-8-ANEPPS

L'interface électrode-tissu d'électrodes d'enregistrement de neurones peut être caractérisée par spectroscopie d'impédance électrique (SIE) et la voltamétrie cyclique (CV). Application de la capacité d'enregistrement des changements de tension de polarisation des propriétés électrochimiques de l'interface électrode-tissu et peut améliorer. Tension de polarisation, EIS, CV, et des enregistrements de neurones sont complémentaires.

Tension de polarisation, voltampérométrie cyclique, et la spectroscopie d&#39;impédance électrique pour des interfaces neuronales

Ce protocole d'évaluations Cell-substrat électrique impédance de détection, un procédé pour enregistrer et analyser le spectre de cellules adhérentes d'impédance pour la quantification de la fixation cellulaire, la prolifération, la motilité et la réponse cellulaire aux stimuli pharmacologiques et toxiques. La détection de la perméabilité endothéliale et l'évaluation des contacts cellule-cellule et cellule-substrat sont mis en évidence.

Électrique Cell-substrat Impedance Sensing pour la quantification de la prolifération endothéliale, de la fonction barrière, et la motilité

Les transporteurs dans les membranes cellulaires permettent la ségrégation différentielle des ions à travers les membranes cellulaires ou les couches cellulaires et jouent un rôle crucial dans la physiologie, la réparation et la pathologie des tissus. Nous décrivons la microélectrode autoréférencée sélective aux ions qui permet de mesurer des flux d’ions spécifiques au niveau de cellules et de tissus uniques in vivo.

Mesure de extracellulaire Ion flux Utilisation de l&#39;Ion sélectif microélectrodes Technique d&#39;auto-référencement

cultures sont un bon Neuronal modèle pour l'étude des techniques nouvelles de stimulation du cerveau par leurs effets sur les neurones individuels ou une population de neurones. Présentés ici sont des méthodes différentes pour la stimulation des cultures de neurones à motifs par un champ électrique produit par des électrodes directement de bain ou induite par un champ magnétique variant dans le temps.

Externe Excitation Neurones Utilisation de champs électriques et magnétiques et des cultures dans One- à deux dimensions

Un protocole de mesure de conductivité électrique des biofilms microbiens vivant dans des conditions physiologiques pertinentes est présenté.

Caractérisation de Transport des électrons par l’intermédiaire de Biofilms de vie

Ici, nous démontrons comment mettre en place un volt-amperemètre bon marché avec la fréquence de sortie programmable qui peut être utilisé avec des électrodes de baguette disponibles dans le commerce pour les mesures de résistance électrique transépithéliale/endothéliale.

Une approche simple pour effectuer des mesures TEER à l'aide d'une Volt-Amperemètre auto-faite avec fréquence de sortie programmable

Cet article explique comment effectuer une myographie d’impédance électrique in vivo (à l’aide de réseaux d’électrodes de surface et à aiguilles) et ex vivo (à l’aide d’une cellule diélectrique) sur le muscle gastrocnémien du rongeur. Il démontrera la technique chez les souris et les rats et détaillera les modifications disponibles (c.-à-d. animaux obèses, petits).

Réalisation de myographie d’impédance électrique in vivo et ex vivo chez les rongeurs

Dans cette étude, nous démontrons comment évaluer la présence d’une surcharge de fluide grâce à l’analyse vectorielle d’impédance bioélectrique (BIVA) et le rapport d’impédance mesuré à l’aide d’un équipement multifréquence tétrapolaire chez les patients admis au service des urgences. BIVA et le rapport d’impédance sont des outils fiables et utiles pour prédire les mauvais résultats.

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Ici, nous présentons un protocole pour fabriquer un dispositif microfluidique unique à deux couches pour étudier la régulation électromécanique de l’homéostasie du tissu épithélial. L’appareil applique des courants électriques physiologiques statiques perpendiculaires au plan tissulaire, ce qui a un impact sur l’adhésion, la prolifération et l’extrusion entre les cellules. L’imagerie de cellules vivantes et les mesures de contraintes mécaniques révèlent les mécanismes de ces processus.

Révéler le contrôle électromécanique de l’homéostasie tissulaire à l’aide d’un dispositif microfluidique à deux couches

Apprenez à fabriquer et utiliser des sondes vibrantes pour mesurer les courants bioélectriques de manière non invasive. Cette technique sensible permet d'étudier les champs électriques et la cicatrisation des plaies.

Mesure du courant bioélectrique avec une sonde vibrante

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