Name: גולד ננו-חלקיק שונה סיבי פחמן מיקרואלקטרודות לגילוי משופר נוירוכימי (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-05-13T14:45:00.000+00:00
Duration: 7 min 34 s
Description: למד שיטה לשיפור רגישות גילוי נוירוטרנסמיטרים באמצעות שינוי מיקרואלקטרודות סיבי פחמן בננו-חלקיקי זהב. טכניקה זו מאפשרת גילוי נוירוכימי ברזולוציה מרחבית וזמנית גבוהה לשיפור מדידות in vivo.

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

היינו רוצים להודות לאוניברסיטה האמריקאית, מחקר הפקולטה תמיכה מענק, נאס א DC מענק שטח, ו NSF-MRI 1625977.

1. בניית מיקרואלקטרודות סיבי פחמן
<ol><li>
הכנת סיבי פחמן
	<ol>
<li>כדי ליצור פחמן סיבים מיקרואלקטרודות, ראשית להפריד את סיבי הפחמן (סיבי פחמן, 7 מ"מ בקוטר) אחד אחד באמצעות ידיים, כפפות, ו מרית.</li>
		<li>משוך או הוציא סיב אחד. מחוטי הצמר המעוות</li>
		<li>מנושף סיב פחמן בודד לתוך נימי זכוכית (חבית בורוסיליקט זכוכית קפילר ללא מיקרופילמנט, 1.2 מ"מ קוטר חיצוני, 0.68 מ"מ קוטר פנימי).</li>
		<li>צור מחזיק אלקטרודה עבור האלקטרודות על ידי גזירה פיסת קרטון כי הוא כ 10 ס מ אורך על ידי 25 ס מ רוחב.</li>
	</ol>
</li>
	<li>משוך את האלקטרודות. בעזרת פולר-קפיל אנכי</li>
	<li>פתחו את דלת ההזזה. של פולר הנימים האנכי</li>
	<li>לשחרר ולהסיר את מוט המחזיק מתכתי, על ידי סיבוב מקדחה-צ'אק נגד כיוון השעון עם מספיק מקום כדי להכניס את נימי הזכוכית.</li>
	<li>הכניסו את נימי הזכוכית למחזיק האלקטרודות. הרימו את נימי הזכוכית לראש הנימים האנכיים באופן ידני.</li>
	<li>הדקו את נימי הזכוכית בעזרת המקדח בכיוון השעון, מבלי לשבור או לנפץ את נימי הזכוכית.</li>
	<li>להתאים את החימום 1, מחמם 2, ואת הגדרות מגנט ליצרן רמות הציע למשוך נימים זכוכית להתחדד משובח עבור חומרים אלקטרודה.</li>
	<li>לחץ על לחצן התחל אדום כדי לחמם את הסליל מתפתל למשוך את האלקטרודות באמצעות לחץ, כוח הכבידה, והסקה.</li>
	<li>תן לסליל המתפתל להתקרר. מהמצב האדום והלוהט שלו חותכים את סיבי הפחמן עם מספריים המחברים את שני אלקטרודות משכו מלמעלה למטה. השתמש בשיטת הקידוח-צ'אק כדי להסיר את נימי הזכוכית מהפולר האנכי באמצעות פיתול הכיוון נגד כיוון השעון.</li>
</ol>2. הכנה למיקרואלקטרודה פחמן-סיב
<ol><li>תחת סטריאוסקופ או מיקרוסקופ, לחתוך את סיבי הפחמן בולטות מהמשטח של נימי הזכוכית עם מספריים כירורגית או להב תער חדה כדי כ 100 – 150 יקרומטר באורך.</li>
	<li>הכינו תמיסה של אפוקסי על-ידי ערבוב של 10 גר' אפוקסי עם 0.2 מ ל של הרהארמר בבקבוקון במבחנה של 25 מ ל באמצעות ספוגית כותנה.</li>
	<li>מטבל רק קצה של כל אלקטרודה לתוך התמיסה אפוקסי והרתחת במשך כ 15-s.</li>
	<li>טובלים את העליון הנ ל של סיבי פחמן מיקרואלקטרודה באצטון עבור כ 3 s לשטוף את כל אפוקסי עודף מחבית של מיקרואלקטרודה סיב פחמן.</li>
</ol>3. אלקטרודפוציה
<ol><li>מניחים את האלקטרודה עובד (פחמן סיבים מיקרואלקטרודה) בפתרון של 0.5 mM האוקלרנית4 בנוסף לאלקטרודה ההפניה, כסף כסף כלוריד (Ag/agcl) באמצעות המיקרומניפולציה.</li>
	<li>חברו את האלקטרודה העובדת ואת האלקטרודות להפניה לפוטנציאל ולשלב הקדמי.</li>
	<li>פתח את תוכנת UNC HDCV. שנה את ההגדרות בתוכנה כדי להחיל את צורת הגל. הזן את צורת הגל הבאה לתוך הגדרות המחשב: לסרוק מ 0.2 V ל-1.0 V בתוך 0.1 M KCl פתרון המכיל 0.5 mM לפחות4 בקצב סריקה של 50 mV/s עבור 10 מחזורים. לחץ על החץ הירוק כדי להחיל את צורת הגל. לאחר מכן, לחץ על לחצן התחל כדי להתחיל בהקלטת המידות.</li>
</ol>4. סריקת מיקרוסקופ אלקטרוני
הערה: תמונה חשופים וזהב ננו-חלקיק שונה סיבי פחמן מיקרואלקטרודות באמצעות סריקת אלקטרון מיקרוסקופ כלי (SEM). טען את המדגם על סרט מוליך שחור ובעקבות ההוראות המתוארות ביצרן.
<ol><li>
הפעלת המכשיר
	<ol>
<li>הפוך את המפתח להתחלה ולהפצה.</li>
		<li>פתח את התוכנה InTouchScope על ידי לחיצה כפולה.</li>
		<li>. שחררו את המפתח . זה אמור לנחות על הסימן שלי בעצמו</li>
		<li>המתן עד שלחצן הפינוי יפסיק להבהב.</li>
		<li>לאחר שלחצן הפינוי יפסיק להבהב, לחץ על לחצן האוורור.</li>
		<li>המתן עד שלחצן ה-VENT יפסיק להבהב.</li>
		<li>ודא כי מרחק העבודה (WD) הוא 20 מ"מ – 30 מ"מ.</li>
		<li>בעת המתנה, הכן את המדגם (ים).</li>
	</ol>
</li>
	<li>
סריקה
	<ol>
<li>לאחר שלחצן האוורור יפסיק להבהב, טען את המדגם (ים) לתוך הכלי.</li>
		<li>ודא שהחלק המעוקל של מחזיק המדגם מכוון לכיוון הכלי בעת טעינת מדגם (ים).</li>
		<li>לחץ על לחצן ' פינוי ' לאחר שהמדגם נטען.</li>
		<li>כוונן את מרחק העבודה ל-10 מ"מ.</li>
		<li>לאחר שלחצן הפינוי יפסיק להבהב, הפעל את המחשב.</li>
		<li>לחץ על התוכנה בטווח מגע, הממוקמת בשולחן העבודה. יש שתי תוכנות בטווח מגע, לחץ על אחד בלי העיגול הירוק והצהוב.</li>
		<li>לאחר התוכנה נפתחת, לחץ על להתבונן (הימני העליון של המסך), כדי להדליק את הקרן. ודא שלחצן ' פינוי ' הפסיק להבהב לפני הלחיצה על ' התבונן '.</li>
		<li>התחל לנתח את המדגם (ים).</li>
		<li>ודא שהגדרות מתח, מרחק עבודה (WD) והגדרות הבדיקה הנוכחיות (PC) הן מקובלות.</li>
		<li>הקטן התרחקות (~ 50X) להגדרה גבוהה יותר והתקרבות למיקום נמוך יותר.</li>
		<li>. הגדר את מרחק העבודה ב -10 מ"מ</li>
		<li>לפני נטילת תמונה של מדגם (ות), ודא שהתמונה תישמר בתיקיית היעד הרצויה.</li>
		<li>כדי לבחור את התיקיה הרצויה, לחץ על ההגדרות (למעלה משמאל למסך).</li>
		<li>יצא את התמונות מהמחשב באמצעות כונן הבזק.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
ביטול
	<ol>
<li>לחץ על להתבונן כדי לכבות את הקרן.</li>
		<li>לחץ על לחצן האוורור והמתן עד שיפסיק להבהב.</li>
		<li>בזמן ההמתנה שלחצן ה-VENT יפסיק להבהב, התאם את מרחק העבודה בחזרה ל -20 מ"מ – 30 מ"מ.</li>
		<li>לאחר שלחצן האוורור יפסיק להבהב, פרוק את המדגם מכלי הנגינה.</li>
		<li>לחץ על לחצן ' פינוי ', והמתן עד שיפסיק להבהב.</li>
		<li>לאחר שלחצן הפינוי יפסיק להבהב, צא מהתוכנה וכבה את המחשב.</li>
		<li>הפוך את המפתח לסימן O כדי לכבות לחלוטין את המכשיר.</li>
	</ol>
</li>
</ol>5. סריקה מהירה מחזורית בדיקות הוולטממטריה
<ol><li>לחבר את סיבי פחמן מיקרואלקטרודה לפוטנציאל ולשלב הראש יחד עם אלקטרודות Ag/AgCl התייחסות.</li>
	<li>באמצעות המיקרומניפולציה, הנמך את סיבי הפחמן המיקרואלקטרודה אל תא הזרימה היטב על-ידי התאמת ידני של הידיות X, Y ו-Z.</li>
	<li>להכין פתרון מאגר במים די (131.5 mM הנאקל, 3.25 mM KCl, 1.2 mM CaCl2, 1.25 mM ארנה2פו4, 1.2 mmMgcl 2, ו 2.0 Mm Na2כך4 עם ה-pH מותאם ל 7.4).</li>
	<li>מלאו את תא הזרימה עם מאגר מלוחים באגירה מפוספז (pH = 7.4).</li>
	<li>בעזרת מזרק מאגר 60 mL מתמלא, הכנס את מאגר PBS לתוך תא הזרימה בערך 1 mL/min.</li>
	<li>הניחו את האלקטרודה בתא הזרימה והחילו את צורת הגל על ידי לחיצה על הכפתור הירוק. התבוננו באולוסקופ וחתכו את האלקטרודה או התאימו את הרווח כדי למנוע עומס יתר. אפשר כ -10 דקות של שיווי משקל בין כל לרוץ אלקטרודה.</li>
	<li>הגדר צורת גל ברירת המחדל. לסרוק מ – 0.4 V כדי 1.3 V ב 10 הרץ ו 400 V/s.</li>
	<li>הכנת פתרון מלאי של 10 מ"מ דופמין, סרוטונין, נוראדרנלין, ועוד בחומצה perchloric. לדלל נוירוכימיקלים לריכוז הסופי של 1 μM במאגר ידי pipetting 1 μM של פתרון מניות דופמין ב 10 מ ל של מאגר PBS באמצעות פיפטה.</li>
	<li>כדי להתחיל במדידות, לחץ על לחצן הרשומה. לאחר 10 s, להזריק 0.2 mL של 1 μM דופמין לתוך תא הזרימה או כל ריכוז אחר של מוליך עצבי. כוונן את הריכוז, קצב הסריקה, צורת גל (החזקת פוטנציאל או החלפת פוטנציאל) בהתאם. הגדר את זמן ההפעלה הכולל עבור 30 s.</li>
	<li>נתח את ההפעלה באמצעות תוכנת ניתוח HDCV. שנה את הפרמטרים לפי הצורך.</li>
	<li>לאחר השלמת הניסוי, נקו את תא הזרימה על-ידי הזרקת 3 מ ל מים ולאחר מכן האוויר לתוך המאגר ויציאות ההזרקה של תא הזרימה שלוש פעמים כל אחד.</li>
	<li>. כבו את צורת הגל והכלי</li>
</ol>

<ol><li>Zestos, A. G., Nguyen, M. D., Poe, B. L., Jacobs, C. B., Venton, B. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Epoxy+insulated+carbon+fiber+and+carbon+nanotube+fiber+microelectrodes%5BTitle%5D)+AND+%22Sensors+and+Actuators+B%3A+Chemical%22%5BJournal%5D)">Epoxy insulated carbon fiber and carbon nanotube fiber microelectrodes.</a> Sensors and Actuators B: Chemical. 182, 652-658 (2013).</li>
<li>Bucher, E. S., Wightman, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrochemical+analysis+of+neurotransmitters%5BTitle%5D)+AND+%22Annual+review+of+analytical+chemistry%22%5BJournal%5D)">Electrochemical analysis of neurotransmitters.</a> Annual review of analytical chemistry. 8, 239-261 (2015).</li>
<li>Zestos, A. G., Venton, B. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Communication%E2%80%94Carbon+Nanotube+Fiber+Microelectrodes+for+High+Temporal+Measurements+of+Dopamine%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+The+Electrochemical+Society%22%5BJournal%5D)">Communication—Carbon Nanotube Fiber Microelectrodes for High Temporal Measurements of Dopamine.</a> Journal of The Electrochemical Society. 165, G3071-G3073 (2018).</li>
<li>Park, J., Takmakov, P., Wightman, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+vivo+comparison+of+norepinephrine+and+dopamine+release+in+rat+brain+by+simultaneous+measurements+with+fast-scan+cyclic+voltammetry%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+neurochemistry%22%5BJournal%5D)">In vivo comparison of norepinephrine and dopamine release in rat brain by simultaneous measurements with fast-scan cyclic voltammetry.</a> Journal of neurochemistry. 119, 932-944 (2011).</li>
<li>Abdalla, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+Vivo+Ambient+Serotonin+Measurements+at+Carbon-Fiber+Microelectrodes%5BTitle%5D)+AND+%22Analytical+chemistry%22%5BJournal%5D)">In Vivo Ambient Serotonin Measurements at Carbon-Fiber Microelectrodes.</a> Analytical chemistry. 89, 9703-9711 (2017).</li>
<li>Ganesana, M., Venton, B. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Early+changes+in+transient+adenosine+during+cerebral+ischemia+and+reperfusion+injury%5BTitle%5D)+AND+%22PloS+one%22%5BJournal%5D)">Early changes in transient adenosine during cerebral ischemia and reperfusion injury.</a> PloS one. 13, e0196932(2018).</li>
<li>Denno, M. E., Privman, E., Borman, R. P., Wolin, D. C., Venton, B. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quantification+of+histamine+and+carcinine+in+Drosophila+melanogaster+tissues%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+chemical+neuroscience%22%5BJournal%5D)">Quantification of histamine and carcinine in Drosophila melanogaster tissues.</a> ACS chemical neuroscience. 7, 407-414 (2016).</li>
<li>Sanford, A. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Voltammetric+detection+of+hydrogen+peroxide+at+carbon+fiber+microelectrodes%5BTitle%5D)+AND+%22Analytical+chemistry%22%5BJournal%5D)">Voltammetric detection of hydrogen peroxide at carbon fiber microelectrodes.</a> Analytical chemistry. 82, 5205-5210 (2010).</li>
<li>Heien, M. L., Johnson, M. A., Wightman, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Resolving+neurotransmitters+detected+by+fast-scan+cyclic+voltammetry%5BTitle%5D)+AND+%22Analytical+chemistry%22%5BJournal%5D)">Resolving neurotransmitters detected by fast-scan cyclic voltammetry.</a> Analytical chemistry. 76, 5697-5704 (2004).</li>
<li>Raju, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Polymer+modified+carbon+fiber-microelectrodes+and+waveform+modifications+enhance+neurotransmitter+metabolite+detection%5BTitle%5D)+AND+%22Analytical+Methods%22%5BJournal%5D)">Polymer modified carbon fiber-microelectrodes and waveform modifications enhance neurotransmitter metabolite detection.</a> Analytical Methods. 11, 1620-1630 (2019).</li>
<li>Jacobs, C. B., Ivanov, I. N., Nguyen, M. D., Zestos, A. G., Venton, B. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High+temporal+resolution+measurements+of+dopamine+with+carbon+nanotube+yarn+microelectrodes%5BTitle%5D)+AND+%22Analytical+chemistry%22%5BJournal%5D)">High temporal resolution measurements of dopamine with carbon nanotube yarn microelectrodes.</a> Analytical chemistry. 86, 5721-5727 (2014).</li>
<li>Zestos, A. G., Yang, C., Jacobs, C. B., Hensley, D., Venton, B. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Carbon+nanospikes+grown+on+metal+wires+as+microelectrode+sensors+for+dopamine%5BTitle%5D)+AND+%22Analyst%22%5BJournal%5D)">Carbon nanospikes grown on metal wires as microelectrode sensors for dopamine.</a> Analyst. 140, 7283-7292 (2015).</li>
<li>Zestos, A. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Carbon+Nanoelectrodes+for+the+Electrochemical+Detection+of+Neurotransmitters%5BTitle%5D)+AND+%22International+Journal+of+Electrochemistry%22%5BJournal%5D)">Carbon Nanoelectrodes for the Electrochemical Detection of Neurotransmitters.</a> International Journal of Electrochemistry. , (2018).</li>
<li>Kim, J. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dopamine+neurons+derived+from+embryonic+stem+cells+function+in+an+animal+model+of+Parkinson%27s+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Dopamine neurons derived from embryonic stem cells function in an animal model of Parkinson's disease.</a> Nature. 418, 50(2002).</li>
<li>Zestos, A. G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ruboxistaurin+Reduces+Cocaine-Stimulated+Increases+in+Extracellular+Dopamine+by+Modifying+Dopamine-Autoreceptor+Activity%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Chemical+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Ruboxistaurin Reduces Cocaine-Stimulated Increases in Extracellular Dopamine by Modifying Dopamine-Autoreceptor Activity.</a> ACS Chemical Neuroscience. 10, 1960-1969 (2019).</li>
<li>Zestos, A. G., Kennedy, R. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microdialysis+Coupled+with+LC-MS%2FMS+for+In+Vivo+Neurochemical+Monitoring%5BTitle%5D)+AND+%22The+AAPS+Journal%22%5BJournal%5D)">Microdialysis Coupled with LC-MS/MS for In Vivo Neurochemical Monitoring.</a> The AAPS Journal. 19, 1284-1293 (2017).</li>
<li>Carpenter, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Direct+and+systemic+administration+of+a+CNS-permeant+tamoxifen+analog+reduces+amphetamine-induced+dopamine+release+and+reinforcing+effects%5BTitle%5D)+AND+%22Neuropsychopharmacology%22%5BJournal%5D)">Direct and systemic administration of a CNS-permeant tamoxifen analog reduces amphetamine-induced dopamine release and reinforcing effects.</a> Neuropsychopharmacology. 42, 1940(2017).</li>
<li>Zestos, A. G., Venton, B. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Carbon+Nanotube-Based+Microelectrodes+for+Enhanced+Neurochemical+Detection%5BTitle%5D)+AND+%22ECS+Transactions%22%5BJournal%5D)">Carbon Nanotube-Based Microelectrodes for Enhanced Neurochemical Detection.</a> ECS Transactions. 80, 1497-1509 (2017).</li>
<li>Zachek, M. K., Hermans, A., Wightman, R. M., McCarty, G. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrochemical+Dopamine+Detection%3A+Comparing+Gold+and+Carbon+Fiber+Microelectrodes+using+Background+Subtracted+Fast+Scan+Cyclic+Voltammetry%5BTitle%5D)+AND+%22J+Electroanal+Chem+%28Lausanne+Switz%29%22%5BJournal%5D)">Electrochemical Dopamine Detection: Comparing Gold and Carbon Fiber Microelectrodes using Background Subtracted Fast Scan Cyclic Voltammetry.</a> J Electroanal Chem (Lausanne Switz). 614, 113-120 (2008).</li>
<li>Li, J., Xie, H., Chen, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+sensitive+hydrazine+electrochemical+sensor+based+on+electrodeposition+of+gold+nanoparticles+on+choline+film+modified+glassy+carbon+electrode%5BTitle%5D)+AND+%22Sensors+and+Actuators+B%3A+Chemical%22%5BJournal%5D)">A sensitive hydrazine electrochemical sensor based on electrodeposition of gold nanoparticles on choline film modified glassy carbon electrode.</a> Sensors and Actuators B: Chemical. 153, 239-245 (2011).</li>
<li>Hartings, M. R., Fox, D. M., Miller, A. E., Muratore, K. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+hybrid+integrated+laboratory+and+inquiry-based+research+experience%3A+replacing+traditional+laboratory+instruction+with+a+sustainable+student-led+research+project%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Chemical+Education%22%5BJournal%5D)">A hybrid integrated laboratory and inquiry-based research experience: replacing traditional laboratory instruction with a sustainable student-led research project.</a> Journal of Chemical Education. 92, 1016-1023 (2015).</li>
<li>Hart, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Protein-templated+gold+nanoparticle+synthesis%3A+protein+organization%2C+controlled+gold+sequestration%2C+and+unexpected+reaction+products%5BTitle%5D)+AND+%22Dalton+Transactions%22%5BJournal%5D)">Protein-templated gold nanoparticle synthesis: protein organization, controlled gold sequestration, and unexpected reaction products.</a> Dalton Transactions. 46, 16465-16473 (2017).</li>
<li>Hartings, M. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Concurrent+zero-dimensional+and+one-dimensional+biomineralization+of+gold+from+a+solution+of+Au3%2B+and+bovine+serum+albumin%5BTitle%5D)+AND+%22Science+and+technology+of+advanced+materials%22%5BJournal%5D)">Concurrent zero-dimensional and one-dimensional biomineralization of gold from a solution of Au3+ and bovine serum albumin.</a> Science and technology of advanced materials. 14, 065004(2013).</li>
<li>Xiao, N., Venton, B. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rapid%2C+sensitive+detection+of+neurotransmitters+at+microelectrodes+modified+with+self-assembled+SWCNT+forests%5BTitle%5D)+AND+%22Analytical+chemistry%22%5BJournal%5D)">Rapid, sensitive detection of neurotransmitters at microelectrodes modified with self-assembled SWCNT forests.</a> Analytical chemistry. 84, 7816-7822 (2012).</li>
<li>Zestos, A. G., Jacobs, C. B., Trikantzopoulos, E., Ross, A. E., Venton, B. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Polyethylenimine+Carbon+Nanotube+Fiber+Electrodes+for+Enhanced+Detection+of+Neurotransmitters%5BTitle%5D)+AND+%22Analytical+chemistry%22%5BJournal%5D)">Polyethylenimine Carbon Nanotube Fiber Electrodes for Enhanced Detection of Neurotransmitters.</a> Analytical chemistry. 86, 8568-8575 (2014).</li>
<li>Yang, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Carbon+nanotubes+grown+on+metal+microelectrodes+for+the+detection+of+dopamine%5BTitle%5D)+AND+%22Analytical+chemistry%22%5BJournal%5D)">Carbon nanotubes grown on metal microelectrodes for the detection of dopamine.</a> Analytical chemistry. 88, 645-652 (2015).</li>
</ol>

. למחברים אין מה לגלות

במחקר זה, אנו להדגים שיטה הרומן לבנות זהב-ננו-חלקיק שונה סיבי פחמן מיקרואלקטרודות לאיתור של נוירוטרנסמיטורים כגון דופמין באמצעות סריקה מהירה מחזורית וולטמטריה. השיטה היא גישה יעילה, ירוקה, וזולה יחסית לשיפור הרגישות של גילוי ביואוכאל. עובי הזהב שהופקדו על פני סיבי הפחמן יכול להיות נשלט על ידי הזמן של התצהיר ואת ריכוז הזהב הנוכחי בפתרון אלקטרותצהיר. שונה זהב פחמן סיבים מיקרואלקטרודות הוכחו יש באופן משמעותי יותר אלקטרואקטיבי משטח הקרקע מאשר אלקטרודות חשופות בנוסף לקינטיקה מהירה יותר של העברת אלקטרון. כמו כן, היו להם רגישוי...

פחמן סיבים מיקרואלקטרודות (cfmes)1 משמשים הטובים ביותר כחיישנים ביולוגיים כדי לזהות את החמצון של מספר נוירוטרנסמיטורים קריטיים2, כולל דופמין3, נוראדרנלין4, סרוטונין5, אדנוזין6, היסטמין7, ואחרים8. תאימות וגודל של סיבי פחמן להפוך אותם אופטימלי עבור השרשה כמו יש נזק רקמות מוחלט לעומת אלקטרודות סטנדרטיות גדול יותר. 9 cfmes ידועים בעלי תכונות אלקטרוכימיות שימושיות והם מסוגלים לבצע מדידות מהירה בעת שימוש עם טכניקות אלקטרוכימיות מהיר, בדרך כלל מהירה סריקה מחזורית (fscv)10,11. Fscv היא טכניקה הסורקת את הפוטנציאל המוחל במהירות ומספק מחזורי וולטמגרמה ספציפיים עבור אנליטים ספציפיים12,13. הנוכחי טעינה גדולה המיוצר על ידי סריקה מהירה יציבה על סיבי פחמן והוא יכול להיות ברקע מופחתים כדי לייצר מחזורי וולטמגרמות ספציפיים.
בשל האלקטרוכימיה האופטימלית והחשיבות הנוירוביולוגית שלו, הדופמין נחקר באופן נרחב. קטכולאמין דופמין הוא שליח כימי חיוני המשחק תפקיד מרכזי בשליטה של תנועה, זיכרון, קוגניציה, ורגש בתוך מערכת העצבים. עודף או מחסור של דופמין יכול לגרום להפרעות נוירולוגיות ופסיכולוגיות רבות; בין אלה הן מחלת פרקינסון, סכיזופרניה, והתנהגות ממכרת. היום, מחלת פרקינסון ממשיכה להיות הפרעה נפוצה בשל ניוון של מידות נוירונים מעורבים בסינתזה דופמין14. תסמיני המחלה של פרקינסון כוללים רעידות, איטיות תנועה, נוקשות, ובעיות בשמירה על האיזון. מצד שני, ממריצים כגון קוקאין15 ו אמפטמין16,17 לקדם את הגלישה של דופמין. שימוש בסמים בסופו של דבר מחליף את הזרימה הרגילה של דופמין ומצבים המוח לדרוש עודף דופמין, אשר בסופו של דבר מוביל התנהגויות ממכר.
בשנים האחרונות, יש דגש על שיפור פונקציונליות האלקטרודה בזיהוי נוירוטרנסמיטר18. השיטה הנפוצה ביותר של שיפור רגישות האלקטרודה היא על ידי ציפוי משטח סיבים. למרבה ההפתעה, יש כבר מחקר מוגבל נעשה על מתכת ננו-חלקיק electrodeposition תצהיר על סיבי פחמן19. אצילי מתכת-חלקיקים כגון זהב, עשוי להיות הופקד על המשטח סיבים עם חומרים פונקציונליים אחרים20. לדוגמה, הגדלת אזור המשטח האלקטרואקטיבי עבור ספיחה של נוירוטרנסמיטר להתרחש. אלקטרומופקד חלקיקי מתכת בצורה מהירה, ניתן לטהר, ולדבוק סיב פחמן. אלקטרוכימיה ממשיכה להיות משמעותית הן התצהיר של חלקיקי מתכת אצילי שיפור פני השטח של סיבי פחמן, כפי שהוא מאפשר את השליטה של התגררות וצמיחה של חלקיקים אלה. לבסוף, מוגבר מאפיינים קטליטיים ומוליך, ותחבורה המונית משופר הם בין היתרונות האחרים של ניצול חלקיקי מתכת לניתוח אלקטרו.
קורס רצף המעבדה המתקדמת של האוניברסיטה האמריקנית (הכימיה הביולוגית הניסיונית I ו-II כימית 471/671-472/672) הוא שילוב של מעבדות אנליטיות, פיזיקליות, וביוכימיה. הסמסטר הראשון הוא סקירה של טכניקות מעבדה. הסמסטר השני הינו פרויקט מחקר מונחה סטודנטים והוביל למחקרבן 21. עבור פרויקטים אלה, הסטודנטים בחנו בעבר את המנגנון של ביואוליכאל, חלבון, פפטיד, ו חומצת אמינו הקלה סינתזה של חלקיקי זהב22,23. עבודה עדכנית יותר התמקדה היווצרות של זהב ננו-חלקיק (אונפ) הייצור על משטחי האלקטרודה ואת הערכה של השפעות האונפס על היכולת CFMEs לזהות נוירוטרנסמיטורים. בעבודה הנוכחית, המעבדה החלה טכניקה זו כדי להדגים כי הרגישות של CFMEs בזיהוי חמצון-דופמין מוגברת באמצעות הפקדת האלקטרופ על פני השטח סיבים. כל חשופים-CFME מאופיין על ידי סריקה שונים, יציבות ו דופמין-ריכוז כאשר מזהה דופמין-זרמים חמצוני למדוד חמצון דופמין על פני השטח של CFME. Au3 + היה לאחר מכן חשמל או0 ו הופקד בו על משטח סיבים כמו חלקיקים, ואחריו סדרה של ניסויים אפיון. לאחר השוואה ישירה, הדודות-CFMEs נמצאו בעלי רגישות גבוהה יותר של זיהוי דופמין. הציפוי האחיד של הדודות על משטח הסיבים דרך הסיג החשמלי מעבד את שטח המשטח הגבוה יותר אלקטרואקטיבי; כך, הגברת הספיחה של דופמין על פני השטח אלקטרודה שונה. . זה הוביל לזרמי דופאמין גבוהים יותר ההפרדה הפוטנציאלית של חמצון דופמין ופסגות הפחתת (∆ Ep) של אונפ-cfmes היה גם קטן יותר, הרומז קינטיקה מהירה יותר העברת אלקטרון. עבודות עתידיות של מחקר זה כולל בדיקות vivo של הן חשופות ו-האונפ-CFMEs לאיתור דופמין.

<table><tbody><tr><td>דופמין הידרוכלוריד</td><td>סיגמא אולדריץ'</td><td>H8502-5G</td><td></td></tr><tr><td>פוספט חוצץ מלח</td><td>סיגמא אולדריץ'</td><td>P5493-1L</td><td></td></tr><tr><td>Pine WaveNeuro Potentiostat</td><td>Pine Instruments</td><td>NEC-WN-BASIC</td><td>הזמנה זו מגיעה בכמויות גדולות עם כל שאר האביזרים כגון במות ראש, מתאמים, כבלים ואלקטרוניקה אחרת</td></tr><tr><td>תא זרימת אורן ומיקרומניפולטור</td><td>מכשירי אורן</td><td>NEC-FLOW-1</td><td>זוהי גם הזמנה בתפזורת נוספת הכוללת את המיקרומניפולטור, תא הזרימה, הכפתורים, הצינורות, המחברים וכו'.</td></tr><tr><td>זכוכית-נימי</td><td>A-M Systems</td><td>602500</td><td></td></tr><tr><td>T-650 סיבי פחמן</td><td>Goodfellow</td><td>C 005711</td><td></td></tr><tr><td>Epon 828 אפוקסי</td><td>מילר-סטיבנסון</td><td>EPON 828 TDS</td><td></td></tr><tr><td>Diethelynetriamine</td><td>Sigma Aldrich</td><td>D93856-5ML</td><td></td></tr><tr><td>זהב (III) כלוריד</td><td>סיגמא אולדריץ'</td><td>254169</td><td>מגיע כמד pH HAuCl4 או AuCl3</td></tr><tr><td></td><td>Fisher</td><td>S90528</td><td></td></tr><tr><td>Farraday Cage</td><td>AMETEK TMC</td><td>81-334-03</td><td></td></tr><tr><td>משאבת מזרק</td><td>NEW ERA PUMP</td><td>NE-1000</td><td></td></tr><tr><td>Eppendorf Pipettes and Tips</td><td>Eppendorf</td><td>2231000222</td><td>זוהי גם הזמנה בתפזורת המכילה מספר פיפטות וטיפים</td></tr><tr><td>10 -1,000 מ"ל כוסות</td><td>VWR</td><td>10536-390</td><td></td></tr><tr><td>סיבי פחמן</td><td>Goodfellow</td><td>C 005711</td><td></td></tr><tr><td>SEM</td><td>JEOL</td><td>JSM-IT100</td><td></td></tr></tbody></table>

גולד ננו-חלקיק שונה סיבי פחמן מיקרואלקטרודות לגילוי משופר נוירוכימי

Gold Nanoparticle Modified Carbon Fiber Microelectrodes for Enhanced Neurochemical Detection

במשך 30 שנים, סיבי פחמן מיקרואלקטרודות (CFMEs) כבר תקן זיהוי נוירוטרנסמיטר. בדרך כלל, סיבי פחמן מואבקים לתוך נימים זכוכית, משכה להתחדד, ולאחר מכן אטום באמצעות אפוקסי כדי ליצור חומרים אלקטרודה המשמשים לסריקה מהירה מחזורית בדיקות וולטממטריה. לשימוש CFMEs חשופים יש מספר מגבלות, למרות. בראש ובראשונה, סיבי הפחמן מכיל בעיקר פחמן המטוס בסיס, אשר יש שטח בשטח נמוך יחסית ותשואות רגישויות נמוכות יותר nanחומרים אחרים. יתר על כן, פחמן graphitic מוגבל על ידי הרזולוציה הטמפורלית שלה, ואת מוליכות נמוכה יחסית. לבסוף, נוירוכימיקלים וקרו ידועים לרעה על פני השטח של אלקטרודות פחמן שבו הם יוצרים חומרים פולימרים שאינם מוליך לחסום את הספיחה מוליך עצבי נוסף. עבור מחקר זה, אנו משנים CFMEs עם חלקיקי זהב כדי לשפר את בדיקות נוירוכימיות עם סריקת מחזורי וולטממטריה במהירות. Au3 + הופקד על פני השטח של cfmes או שהיה מצופה בחשמל מתוך תמיסה קולאידית. מכיוון שהזהב הוא מתכת יציבה ויחסית, הוא חומר האלקטרודה האידיאלי למדידות אנליטיות של נוירוכימיקלים. ננו-חלקיק זהב שונה (אונפ-CFMEs) היה יציבות לתגובת דופמין עבור מעל 4 שעות. יתר על כן, התערוכה של אונפ-CFMEs רגישות מוגברת (זרם חמצוני גבוה יותר של מחזורי הוולטמגרמות) וקינטיקה מהירה יותר של העברת אלקטרון (נמוך יותר ΔEP או הפרדת שיא) מאשר לא שונו בעבר cfmes. התפתחות האתר מספקת את הקמתה של חיישני האלקטרוכימי החדשניים לגילוי שינויים מהירים בריכוז הדופאמין ובחומרים נוירוכימיקלים אחרים במגבלות הנמוכות של גילוי. לעבודה זו יישומים נרחבים לשיפור המדידות הנוירוכימיות. הדור של הזהב ננו-חלקיק שונה CFMEs יהיה מאוד חשוב לפיתוח חיישני אלקטרודה הרומן לזהות נוירוטרנסמיטורים ב vivo מכרסמים ודגמים אחרים כדי ללמוד השפעות נוירוכימיות של שימוש בסמים, דיכאון, שבץ, איסכמיה, ומדינות התנהגותיות ומחלות אחרות.

עבור איור 1, אנו מראים סכמטי שבו FSCV בדיקות מנוצל כדי למדוד את הריכוז של הנוירוטרנסמיטורים בתוך מבחנה. איור 1 מציג את בעלי הדופאמין שהוחלו על צורת הדופמין. המשולש בצורת גל סריקות מ-0.4 V כדי 1.3 V ב 400 V/s. בחלק השני של הדמות משמאל, זה מציג את החמצון של דופמין כדי דופמין-אורתופדיה-quinone (DOQ), שני תהליך העברת אלקטרונים מתרחשת מהמשטח של האנליטה אל פני השטח של האלקטרודה. לבסוף, העלילה הנוכחית לעומת זמן מצופה בעלילה צבעונית. העל...

במחקר זה, אנו משנים פחמן סיבים מיקרואלקטרודות עם חלקיקי זהב כדי לשפר את הרגישות של זיהוי נוירוטרנסמיטר.

For over 30 years, carbon-fiber microelectrodes (CFMEs) have been the standard for neurotransmitter detection. Generally, carbon fibers are aspirated into ...

השיטה משמעותית משום שהיא מאפשרת זיהוי נוירוכימי עם רזולוציה מרחבית ותכובית גבוהה אשר יכול לשפר באופן פוטנציאלי בשיטות vivo של זיהוי נוירוכימי. היתרון העיקרי של טכניקה זו היא כי היא שיטה מהירה, קלה לשחזור כדי לשפר את הרגישות ואת הרזולוציה הזמנית של זיהוי נוירוטרנסמיטר. הדגמת ההליך תהיה סנג'ה מוהנראג' ופולין וונינברג, סטודנטים לתואר שני מהמעבדה שלי.כדי להתחיל, להפריד חומר סיבי פחמן לגדילים בודדים ולמשוך סיבי פחמן בקוטר שבעה מיקרומטר אחד מגדיל. חבר קו ואקום נימי זכוכית borosilicate ושואפים את סיבי הפחמן לתוך נימי. ואז לחתוך 10 ס"מ על ידי 25 סנטימטר חתיכת קרטון לשמש מחזיק אלקטרודה.קלטת מגבת נייר סביב הקרטון כתמיכה, ולאחר מכן להכניס את נימי לתוך מחזיק האלקטרודה בזהירות לאבטח אותו למשוך נימי אנכי. הגדר את מושך נימי למשוך את נימי הזכוכית כדי להתחדד עדין עבור חומרים אלקטרודה ולהתחיל אותו. לאחר משיכת גימורים סליל החימום התקרר, לחתוך את סיבי הפחמן המחברים את האלקטרודות משוך צינור.מוציאים בזהירות את המיקרו-אלקטרודים מהמוציא נימי. בהדרכת סטריאוסקופ או מיקרוסקופ, השתמש בלהב חד או במספריים כירורגיים כדי לקצץ את סיבי הפחמן הבולטים על כל אלקטרודה לאורך של כ-100 עד 150 מיקרומטר. לאחר מכן, בבקבוקון 25 מיליליטר, להשתמש ספוגית כותנה לערבב 10 גרם של אפוקסי עם 0.2 מיליליטר של הקשחה.מלא בקבוקון נוסף עם א

gold-nanoparticle-modified-carbon-fiber-microelectrodes-for-enhanced

Research

JoVE Journal

Chemistry

כימיה

דנו בסינתזה של nanocups graphitic הבודדים באמצעות סדרה של טכניקות כולל שיקוע כימי, חמצון החומצה וsonication חללית-קצה. על ידי הפחתה של ציטרט...

סינתזה וFunctionalization גביעי Nanotube פחמן חנקן מסומם עם חלקיקי זהב כפקקים

אנו מתארים את ייצור מכשיר מדידה ולפרוטוקול biosensors בתדר גבוה המבוסס על צינורות פחמן. טכניקת חישת התדירות הגבוהה מפחית את הסיכון (דביי) השפעת ההקרנה יונית הבסיסית ומאפשרת Nanotube biosensor להיות מופעל בפתרונות כוח יוניים גבוהים שבי biosensors אלקטרוני קונבנציונלי נכשלים. הטכנולוגיה שלנו מספקת פלטפורמה ייחודית לbiosensors אלקטרוני הפועלים בתנאים פיסיולוגיים רלוונטיים נקודה של הטיפול (POC).

המצאה של Biosensor Nanotube פחמן בתדירות גבוהה Nanoelectronic לחישה בפתרוני כוח יוניים גבוהים

ציפוי האלקטרודה שונה משפיע על ביצועי הקלטה עצביים דרך שינויים במאפיינים אלקטרוכימיים, כימיים ומכאניים. השוואה של אלקטרודות במבחנה היא פשוטה יחסית, עם זאת השוואה של תגובת in vivo היא מסובכת בדרך כלל על ידי שינויים במרחק אלקטרודה / נוירון ובין בעלי החיים. מאמר זה מספק שיטה חזקה כדי להשוות אלקטרודות הקלטה עצביות.

שיטה לאלקטרוכימי שיטתי ואלקטרו הערכה של אלקטרודות הקלטה עצביות

פרוטוקול זה מתאר כיצד להשתמש בחימום החולף הקשור לספיגה אופטית של ננו-מוטות זהב כדי לעורר התמיינות ופעילות סידן תוך תאית בתאי עצב. תוצאות אלה עשויות לפתוח יישומים חדשים בתותבות עצביות ומחקרים בסיסיים במדעי המוח.

זהב nanorod בסיוע גירוי אופטי של תאים עצביים

פרוטוקול לפיתוח ביוסנסור אלקטרוכימי DNA הכוללת של אלקטרודות פחמן חלקיקי-לאחרונה, המסך המודפס מיוצב חומצה, זהב polylactic לזהות ויבריו parahaemolyticus מוצג.

התפתחות ביוסנסור אלקטרוכימי דנ א כדי לזהות חיידק והקאה

בעבודה זו, מוצג עבור שיפור האות של biosensing nanoprobe מבוססי פרוטוקול. הפרוטוקול מבוסס על ההפחתה של חומצה chloroauric על פני nanoprobes הקיים המורכבים של זהב, כסף, סיליקה או חלקיקי תחמוצת ברזל.

שיפור האות Nanoprobe מהירה על ידי באתרו בתוך Nanoparticle זהב סינתזה

כאן, אנו מציגים פרוטוקול עבור ייצור של אלקטרודה nanopore אלחוטית מסוג סגור ומדידה אלקטרוכימי עוקבות של ננו-חלקיק בודד התנגשויות.

אלקטרודה Nanopore אלחוטית מסוג סגור לניתוח חלקיקים יחיד

אנו מתארים כאן שיטה עבור בדיית Ti3C2 mxene מערכים מיקרואלקטרודה וניצול אותם עבור בהקלטה vivo עצבית.

הייצור של Ti3C2 Mxene מערכים מיקרואלקטרודה בVivo הקלטה עצבית

פרוטוקול זה מתאר הליך לבניית מערכי מיקרו-ectrode סיבי פחמן להקלטות אלקטרופיזיולוגיות כרוניות וחריפות ב- vivo בעכבר(שרירים)וחמוס(Mustela putorius furo) מאזורי מוח מרובים. כל שלב, לאחר רכישת סיבי פחמן גולמיים להשתלת מערך microelectrode, מתואר בפירוט, בדגש על בניית מערך microelectrode.

הקמה ויישום של מערכי מיקרו-ectrode סיבי פחמן להקלטות כרוניות וחריפות ב-Vivo

כאן, אנו מתארים מתודולוגיית ייצור עבור מערכי אלקטרודה סיבי פחמן להתאמה אישית להקלטה ב vivo בעצב ובמוח.

ערכת כלים בקוד פתוח: מערך מיקרו-אלקטרוניקה של סיבי פחמן עבור הקלטת עצבים

המטרה העיקרית של מאמר זה היא לסייע לחוקרים ולמדענים להבין את תהליך חישת הגלוקוז באמצעות אלקטרוכימיה ולייעל פרמטרים כדי למקסם את תגובת חישה הגלוקוז. תהליך ייצור חיישן גלוקוז מתואר בפירוט עם הנחיות להשגת התגובה הכרונואמפרומטרית הטובה ביותר שלו.

NiO Nanoflowers לזיהוי אמפרומטרי לא אנזימטי של גלוקוז

למד שיטה לשיפור רגישות גילוי נוירוטרנסמיטרים באמצעות שינוי מיקרואלקטרודות סיבי פחמן בננו-חלקיקי זהב. טכניקה זו מאפשרת גילוי נוירוכימי ברזולוציה מרחבית וזמנית גבוהה לשיפור מדידות in vivo.

גולד ננו-חלקיק שונה סיבי פחמן מיקרואלקטרודות לגילוי משופר נוירוכימי

גלה סרטונים נוספים