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Détection de perturbation des tissus barrière avec un transistor électrochimique organique
Détection de perturbation des tissus barrière avec un transistor électrochimique organique
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JoVE Journal Bioengineering
Sensing of Barrier Tissue Disruption with an Organic Electrochemical Transistor

Détection de perturbation des tissus barrière avec un transistor électrochimique organique

Full Text
12,249 Views
11:17 min
February 10, 2014

DOI: 10.3791/51102-v

Scherrine A. Tria1, Marc Ramuz1, Leslie H. Jimison2, Adel Hama1, Roisin M. Owens1

1Department of Bioelectronics,Ecole Nationale Superieure des Mines, 2Research and Exploratory Development Division, Applied Physics Laboratory,Johns Hopkins University

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Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.

Overview

This study demonstrates the use of an organic electrochemical transistor (OECT) integrated with live cells to monitor ion flux across the gastrointestinal epithelial barrier. The OECT can detect changes in ion flow, indicating the health of barrier tissue.

Key Study Components

Area of Science

  • Neuroscience
  • Biophysics
  • Biomedical Engineering

Background

  • Barrier tissues are crucial for maintaining homeostasis.
  • Disruption of tight junctions can lead to various health issues.
  • Current methods for monitoring barrier integrity can be costly and time-consuming.
  • Organic electronic devices offer a potential low-cost alternative.

Purpose of Study

  • To develop a rapid diagnostic tool for monitoring barrier tissue health.
  • To assess the sensitivity of the OECT in detecting ion flow changes.
  • To evaluate the impact of toxic compounds on barrier integrity.

Methods Used

  • Fabrication of an organic electrochemical transistor.
  • Integration of a healthy barrier tissue layer onto the OECT device.
  • Measurement of source-drain current to monitor ion flow.
  • Application of a calcium chelator (EGTA) to disrupt tight junctions.

Main Results

  • The OECT successfully detected increased ion flux when barrier integrity was compromised.
  • Results indicate that the device can serve as a diagnostic tool for barrier tissue health.
  • Demonstrated advantages over traditional methods like impedance spectroscopy.
  • Potential for high-throughput screening applications.

Conclusions

  • The OECT is a promising tool for monitoring gastrointestinal barrier health.
  • Low-cost production makes it suitable for widespread use.
  • Further studies could enhance its application in toxicology and health diagnostics.

Frequently Asked Questions

What is the main advantage of using OECTs?
OECTs offer a low-cost and sensitive method for monitoring ion flow across barrier tissues.
How does the OECT detect changes in ion flow?
It measures changes in the source-drain current in response to ion flux variations.
What role does EGTA play in this study?
EGTA is used to disrupt tight junctions, allowing for the measurement of increased ion flux.
Can this method be used for high-throughput screening?
Yes, the low-cost nature of OECTs makes them suitable for high-throughput applications.
What types of tissues can be monitored with this technique?
The technique can be applied to various barrier tissues, including gastrointestinal epithelium.
Is this method more effective than traditional techniques?
The OECT method shows advantages in sensitivity and cost compared to traditional methods like impedance spectroscopy.

Le transistor électrochimique organique est intégré avec des cellules vivantes et utilisé pour contrôler le flux d'ions à travers la barrière épithéliale gastro-intestinal. Dans cette étude, une augmentation du flux d'ions, lié à la perturbation des jonctions serrées, induite par la présence du chélateur de calcium EGTA (ethylene glycol-bis (éther bêta-amino-éthyl)-N, N, N ', acétique N'-tétra acide), est mesurée.

L’objectif global de l’expérience suivante est de développer un diagnostic rapide et sensible à faible coût pour surveiller la santé du tissu barrière. Ceci est réalisé en fabriquant un transistor électrochimique organique, qui peut surveiller rapidement et avec sensibilité les changements de flux d’ions dans un électrolyte en mesurant les changements dans le courant de drain de la source du transistor. Dans un deuxième temps, intégrez une couche de tissu barrière sain cultivée sur un filtre sur le dispositif OECT pour permettre la surveillance du flux d’ions à travers la couche de tissu barrière, qui sera partiellement bloquée si la couche cellulaire est saine.

Si un composé toxique est ajouté qui détruit ou perturbe la couche de tissu barrière, le flux d’ions à travers la couche cellulaire ne sera plus bloqué. Les résultats obtenus montrent que l’OECT peut détecter avec succès les effets toxiques d’un composé modèle, démontrant ainsi que nous pouvons utiliser les mesures du transistor comme diagnostic pour surveiller la santé du tissu barrière. Le principal avantage de cette technique par rapport aux méthodes existantes telles que la spectroscopie d’impédance est que les dispositifs électroniques organiques ont le potentiel d’être produits à faible coût et se prêtent donc à un criblage à haut débit.

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Bio-ingénierie Issue 84 bioélectronique organiques jonctions serrées le transport paracellulaire EGTA tissu de la barrière la toxicologie les biocapteurs transistor électrochimique organique

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