Name: ננו-חוטי סיליקון וגירוי אופטי לחקירות של צימוד חשמלי פנים-תאי (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2021-01-28T14:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 58 s
Description: חקור גירוי אופטי תוך-תאי באמצעות ננו-חוטי סיליקון לחקירת תקשורת חשמלית בין תאים. שיטה זו מספקת רזולוציה מרחבית גבוהה וספציפיות תאית לחקר תאי לב ומוח.

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

עבודה זו נתמכת על ידי משרד המחקר המדעי של חיל האוויר (AFOSR FA9550-18-1-0503).

כדי להבטיח עמידה בסטנדרטים אתיים, כל ההליכים בבעלי חיים הקשורים לבידוד קרדיומיוציטים מלבבות מכרסמים אושרו לראשונה על ידי הוועדה לטיפול ושימוש בבעלי חיים מוסדיים של אוניברסיטת שיקגו (IACUC). בנוסף, כל הניסויים בבעלי חיים נערכו בהתאם להנחיות מאוניברסיטת שיקגו IACUC.
1. הכנת תאים-SiNWs היברידיות
<ol><li>בודדו קרדיומיוציטים ראשיים (CMs) באמצעות ערכה מסחרית בהתאם להנחיות היצרן.</li>
	<li>הכן DMEM מלא לבידוד תאים ראשי בתוספת 10% סרום חום לא פעילות של חזיר עוברי, 1% פניצילין-סטרפטומיצין, ו 1% L-גלוטמין.</li>
	<li>כדי לבודד myofibroblast (MFs) מן המתלה MFs-CMs, מראש צלחת התאים המבודדים על צלחת תרבות רקמות (תאים מבודדים מ 2 לבבות מ שלב 1.1. לכל 100 מ"מ צלחת) עבור 1 שעה. כמו CMs צריך פיברונטין או קולגן מטופל משטח לדבוק, רק MFs יהיה לצרף משטח תרבות רקמות.</li>
	<li>שאף את מתלי תאי ה-CMs המועשרים. CMs אלה יכולים לשמש לניסופי צימוד הטרו-תאיים כמתואר בסעיף 3. יש לשטוף את ה- MFs באמצעות DMEM כדי לסלק את כל המדינות הנותרות מצלחת ה- MFs.</li>
	<li>הוסף מדיום תרבות טריה ל- MFs ואפשר להם להתרבות עד שהם כ-80% מתל-זמניים (2-4 ימים). לשנות את המדיום כל יומיים.</li>
	<li>כאשר התאים מוכנים (80% confluent), להכין SiNWs לשלב הכלאה להלן (שלב 1.7). הערה: סוגים רבים של SiNWs יכולים לשמש עבור זה. בניסוי זה, SiNWs שגדלו על ידי תצהיר אדים כימיים (CVD) עם תצורת צומת p-i-n מעטפת הליבה שימשו כמתוארקודם לכן 16. במהלך הצמיחה CVD, SiNWs גדלים על קבי וופל סיליקון, ובסופו של דבר נשמרים כמו שבבי סיליקון מכוסים SiNWs.</li>
	<li>חותכים שבב של 3 מ"מ x 3 מ"מ מוופל עם SiNWs שגדלו ב-CVD באמצעות סופר יהלומים. השתמש במרטיות חדות כדי לטפל בוופל ולמזער את שטח הפנים שנוגע במרטיות, מכיוון שזה עלול לשבור את ה-SiNWs.</li>
	<li>לחטא את השבב על ידי שטיפה עם 70% אתנול ומאפשר אתנול להתייבש במשך 30 דקות תחת אור UV במכסה זרימה למינאר biosafety.</li>
	<li>מעבירים את השבב לצינור מיקרוצנטריפוגה סטרילי ושטיפה של אתנול עודף באמצעות מדיה של תרבות שלמה.</li>
	<li>להוסיף 1 מ"ל של מדיה תרבות sonicate השבב באמבט sonication במשך 1-10 דקות. התקשורת צריכה להיות מעונן כמו SiNWs משתחררים לתקשורת. הערה: זמן Sonication וכוח צריך להיות ממוטב עבור sonicators שונים או תאים שונים, כמו משכים קצרים יותר וכוחות נמוכים יותר יניבים SiNWs ארוך יותר.</li>
	<li>הוסף את השעיית SiNWs לתוך 5 מ"ל של מדיה תרבות זרע אותו על 100 מ"מ צלחת תרבות רקמות עם MFs. אפשרו לSiNWs להפנים במשך 4 שעות ולשטוף את SiNWs עודף את 5x עם מדיה. אפשרו ל-SiNWs פנימי חלקית להשלים את ההפניה בכך שתאפשר להם לשבת עוד שעה אחת לפני השימוש. הערה: סוגי תאים שונים עשויים להזדקק לריכוז ו/או זמני הפניה שונים של SiNWs.</li>
	<li>הכן פתרון ציפוי קולגן על-ידי דילול פתרון מלאי קולגן (3 מ"ג/מ"ל) עם חומצה אצטית סטרילית של 20 מ"מ ביחס של 1:50. הוסף תמיסת ציפוי 0.5 מ"ל לצלחת תחתית זכוכית 35 מ"מ ולאפשר לו לשבת במשך 1 שעות ב 37 ° C. הסר את התמיסה ושטוף את הצלחת באמצעות PBS סטרילי.</li>
	<li>לקצור את התא-SiNWs היברידיות על ידי טיפול בתאים עם 3 מ"ל של שלושה שלושה פעמים במשך 2 דקות ב 37 ° C. להוסיף 10 מ"ל של מדיה תרבות ולשטוף את היברידיות במרץ על ידי pipetting. צנטריפוגה התאים בעדינות ב 200 x g במשך 5 דקות כדי למנוע נזק לתאים עם SiNWs הפנימי. הסר מדיה עודפת, להשעות תאים עם 1 mL מדיה ולזרע אותם על צלחת התחתית זכוכית מטופל קולגן. הערה: ניתן לזרוע את ההיברידיות לבדן, לחקור צימוד תאי או בין-תאי או עם CMs כדי לחקור צימוד הטרו-תאי במבחנה.</li>
	<li>לבצע אימות סופי של ההפניה SiNW על ידי תיוג ציטוסול של תאים (calcein-AM, 4 μM) וממברנה (סמן קרום, 2 μM) במשך 30 דקות ב 37 °C, והדמיה התא באמצעות מיקרוסקופית confocal. כמו SiNWs הם מאוד רפלקטיביים, אור משתקף יכול לשמש במקום פלואורסץ כדי לדמיין אותם.</li>
</ol>2. הכנת תאים לחקירות פנים ובין-תאיות
<ol><li>הכן תמיסת ציפוי קולגן כמו ב- 1.12</li>
	<li>לגירוי חשמלי תאי, תרבות היברידית עם צפיפויות זריעה נמוכות. השתמש בממוציתומטר סטנדרטי כדי לספור תאים מסעיף 1.11. ולזרע 50,000 תאים על צלחת תחתית זכוכית 35 מ"מ במדיה תרבות. לצורך חקירות בין-תאיות, השתמש בצפיפות תאים גבוהה יותר (500,000 תאים לצלחת). לזיווג בין-תאי בין CMs ל-MFs, שתף את בני הכלאיים עם CMs חדשים ומבודדים.</li>
	<li>אפשר לתאים לצרף בן לילה לפני ביצוע ניסויי גירוי אופטי. לצורך חקירות בין-תאיות, אפשרו 48 שעות ב-37°C לתאים לבטא צמתים בין-תאיים לפני ביצוע הניסוי.</li>
	<li>להכין פתרון מלאי צבע רגיש סידן (ניתן לשמור ב -20 °C) על ידי הוספת 50 μL של DMSO כדי 50 μg Fluo-4 AM. להכין פתרון כתמים על ידי דילול 1 μL של צבע ב 1 מ"ל של DMEM.</li>
	<li>לשאוף את מדיום התרבות מתאי ולהוסיף 1 מ"ל של תמיסת כתמים. אפשר לצבע להפנים לתאים למשך 20-30 דקות ב-37°C. לאסוף את הצבע ולשטוף פעמיים עם PBS סטרילי.</li>
	<li>לבסוף, הוסף 1 מ"ל של מדיה DMEM DMEM ללא פנול-אדום חם מראש, ואפשר ל-Fluo-4 התוך תאי לעבור דה-אסתרציה למשך 30 דקות ב-37°C.</li>
	<li>העבר תאים למיקרוסקופ להדמיה וגירוי.</li>
</ol>3. הדמיה אופטית וגירוי
<ol><li>מחממים מראש מיקרו-אינקובטור לח ל-37°C ותערובת אוויר-CO2 של בועות (95:5).</li>
	<li>השתמש במיקרוסקופ עם קו לייזר קולימטו יחד לתוך נתיב האור להדמיית סידן וגירוי אופטי. הערה: מיקרוסקופ סריקה confocal היא האפשרות הפשוטה ביותר בשל יכולות גירוי הנקודה שלה. עם זאת, הליך זה יכול להיעשות באמצעות כל מיקרוסקופ פלורסנס סטנדרטי על ידי צימוד קרן לייזר collimated לתוך החלל האינסוף של נתיב האור באמצעות מפצל קרן. כל מטרת מיקרוסקופ מתוכננת כך שלייזר קולימט שעבר דרכו יתמקד בנקודת לייזר מוגבלת במפזר במטוס המוקד. אורך גל הלייזר צריך להיות קרוב לאור העירור, כך שהוא ישתקף על ידי המראה הדיקתית ויעבור על ידי מסנן העירור.</li>
	<li>הצג באופן חזותי את ה-SiNWs ולקבוע את אתר הגירוי באמצעות מיקרוסקופית brightfield, אור משודר או אור מחזיר אור. לאחר מכן, הגדר מחדש את נתיב האור למצב פלואורסץ, תוך שמירה על נקודת הגירוי במיקום המוגדר מראש של ה- SiNW.</li>
	<li>אמת את כוח הגירוי האופטימלי ואת אורך הדופק עבור כל גודל SiNW וסוג תא, כדי למזער נזק פוטותרמי לתאים מגורה. עבור פרוטוקול גירוי טיפוסי, בצע הקלטה בסיסית של 2-10 של פעילות הסידן התוך תאי. לאחר מכן, להחיל פעימת לייזר יחיד של 1-10 mW כוח ו 1-10 ms משך (המקביל 30-300 kW / מ"מ2)כדי לעורר את SiNW, ולתואם את גל הסידן שנוצר עבור עוד 2-10 s. הערה: חיוני לייעל את הכוח האופטי ואת אורך הדופק עבור כל גודל ותאים SiNW. זה הכרחי כדי למזער את הנזק פוטותרמי לתאים מגורה.</li>
	<li>העבר את הסרטים שהוקלטו של הגירוי האופטי, במידת הצורך, לניתוח נוסף.</li>
</ol>4. עיבוד וידאו
<ol><li>הצג באופן חזותי שינויים בפלואורסץ Fluo-4 באמצעות המאקרו "dF over F"17 הזמין עבור ImageJ18, המחשב את השינוי בספירת הפלואורסץ עבור כל פיקסל, ומנרמל לפי הערך הממוצע של תוכנית הבסיס למנוחה. המר את הפלט (תבנית נקודה צפה) ל- 8 סיביות לעיבוד נוסף.</li>
	<li>לעבד את הסרט dF / F עוד יותר באמצעות "הסרת חריגים" מסנן חציון סלקטיבי זמין ImageJ. הגדר פרמטרים להסרת פיקסלים שבהם הערך שלהם גבוה מ- 10 מעל הערך החציוני ברדיוס של 2 פיקסלים והחלף ערך פיקסל זה בחציון.</li>
	<li>חשב את הזרימה האופטית בכל מסגרת באמצעות אלגוריתם לוקאס-קנדה, כפי שמיושם ב- Matlab Computer Vision. הפלט של פונקציה זו היה שדה וקטור המכיל את רכיבי ה- x וה- y של הזרימה האופטית בכל נקודה בכל תמונה (קוד זמין בקובץ משלים 1). הערה: הזרימה האופטית ממוצעת בתוך תא, <ν>, תואמת להתפתחות שטף סידן בתוך תא. ההיפרטה של הזרימה האופטית, מספקת את נקודת הזמן שבה הופעל איתות הסידן, על-ידי זיהוי היכן הוגדל האות. בנוסף, סדר הגודל של ןוה</li>
	<li>חשב את המהירות הבין-תאית של שידור סידן בהתאם למשוואה הבאה. vCa2+ = rij / ( tmax, j - t max, i ), איפה מקס, ג'יי ותקס מקס, אני זמני ההפעלה של התאים J ואני, בהתאמה, וrIJ הוא המרחק בין centroids של התאים.</li>
</ol>

<ol><li>Blackiston, D. J., McLaughlin, K. A., Levin, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bioelectric+controls+of+cell+proliferation%3A+ion+channels%2C+membrane+voltage+and+the+cell+cycle%5BTitle%5D)+AND+%22Cell+cycle%22%5BJournal%5D)">Bioelectric controls of cell proliferation: ion channels, membrane voltage and the cell cycle.</a> Cell cycle. 8 (21), 3527-3536 (2009).</li>
<li>Dantzer, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neuroimmune+interactions%3A+from+the+brain+to+the+immune+system+and+vice+versa%5BTitle%5D)+AND+%22Physiological+Reviews%22%5BJournal%5D)">Neuroimmune interactions: from the brain to the immune system and vice versa.</a> Physiological Reviews. 98 (1), 477-504 (2017).</li>
<li>Wohleb, E. S., Franklin, T., Iwata, M., Duman, R. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Integrating+neuroimmune+systems+in+the+neurobiology+of+depression%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Reviews+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Integrating neuroimmune systems in the neurobiology of depression.</a> Nature Reviews Neuroscience. 17 (8), 497(2016).</li>
<li>Veiga-Fernandes, H., Pachnis, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neuroimmune+regulation+during+intestinal+development+and+homeostasis%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Immunology%22%5BJournal%5D)">Neuroimmune regulation during intestinal development and homeostasis.</a> Nature Immunology. 18 (2), 116(2017).</li>
<li>Sundelacruz, S., Levin, M., Kaplan, D. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Role+of+membrane+potential+in+the+regulation+of+cell+proliferation+and+differentiation%5BTitle%5D)+AND+%22Stem+Cell+Reviews+and+Reports%22%5BJournal%5D)">Role of membrane potential in the regulation of cell proliferation and differentiation.</a> Stem Cell Reviews and Reports. 5 (3), 231-246 (2009).</li>
<li>Sakmann, B., Neher, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Patch+clamp+techniques+for+studying+ionic+channels+in+excitable+membranes%5BTitle%5D)+AND+%22Annual+Reviews+Physiology%22%5BJournal%5D)">Patch clamp techniques for studying ionic channels in excitable membranes.</a> Annual Reviews Physiology. 46 (1), 455-472 (1984).</li>
<li>Jayant, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Targeted+intracellular+voltage+recordings+from+dendritic+spines+using+quantum-dot-coated+nanopipettes%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Nanotechnology%22%5BJournal%5D)">Targeted intracellular voltage recordings from dendritic spines using quantum-dot-coated nanopipettes.</a> Nature Nanotechnology. 12 (4), 335-342 (2017).</li>
<li>Sakmann, B., Neher, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Patch+clamp+techniques+for+studying+ionic+channels+in+excitable+membranes%5BTitle%5D)+AND+%22Annual+Review+of+Physiology%22%5BJournal%5D)">Patch clamp techniques for studying ionic channels in excitable membranes.</a> Annual Review of Physiology. 46 (1), 455-472 (1984).</li>
<li>Xie, C., Lin, Z., Hanson, L., Cui, Y., Cui, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Intracellular+recording+of+action+potentials+by+nanopillar+electroporation%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Nanotechnology%22%5BJournal%5D)">Intracellular recording of action potentials by nanopillar electroporation.</a> Nature Nanotechnology. 7 (3), 185-190 (2012).</li>
<li>Robinson, J. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Vertical+nanowire+electrode+arrays+as+a+scalable+platform+for+intracellular+interfacing+to+neuronal+circuits%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Nanotechnology%22%5BJournal%5D)">Vertical nanowire electrode arrays as a scalable platform for intracellular interfacing to neuronal circuits.</a> Nature Nanotechnology. 7 (3), 180-184 (2012).</li>
<li>Fenno, L., Yizhar, O., Deisseroth, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+development+and+application+of+optogenetics%5BTitle%5D)+AND+%22Annual+Review+of+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">The development and application of optogenetics.</a> Annual Review of Neuroscience. 34, 389-412 (2011).</li>
<li>Packer, A. M., Russell, L. E., Dalgleish, H. W., Hausser, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Simultaneous+all-optical+manipulation+and+recording+of+neural+circuit+activity+with+cellular+resolution+in+vivo%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Methods%22%5BJournal%5D)">Simultaneous all-optical manipulation and recording of neural circuit activity with cellular resolution in vivo.</a> Nature Methods. 12 (2), 140-146 (2015).</li>
<li>Rotenberg, M. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Silicon+Nanowires+for+Intracellular+Optical+Interrogation+with+Sub-Cellular+Resolution%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Letters%22%5BJournal%5D)">Silicon Nanowires for Intracellular Optical Interrogation with Sub-Cellular Resolution.</a> Nano Letters. 20 (2), 1226-1232 (2020).</li>
<li>Rotenberg, M. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Living+myofibroblast-silicon+composites+for+probing+electrical+coupling+in+cardiac+systems%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences+U.S.A%22%5BJournal%5D)">Living myofibroblast-silicon composites for probing electrical coupling in cardiac systems.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences U.S.A. 116 (45), 22531-22539 (2019).</li>
<li>Zimmerman, J. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cellular+uptake+and+dynamics+of+unlabeled+freestanding+silicon+nanowires%5BTitle%5D)+AND+%22Science+Advances%22%5BJournal%5D)">Cellular uptake and dynamics of unlabeled freestanding silicon nanowires.</a> Science Advances. 2 (12), 1601039(2016).</li>
<li>Jiang, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nongenetic+optical+neuromodulation+with+silicon-based+materials%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+protocols%22%5BJournal%5D)">Nongenetic optical neuromodulation with silicon-based materials.</a> Nature protocols. 14 (5), 1339(2019).</li>
<li>Ackman, J. dFoFmovie-CatFullAutoSave.java. , Available from: 
 <a target="_blank" href="https://gist.github.com/ackman678/11155761">https://gist.github.com/ackman678/11155761</a> (2020).</li>
<li>Rueden, C. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((ImageJ2%3A+ImageJ+for+the+next+generation+of+scientific+image+data%5BTitle%5D)+AND+%22BMC+Bioinformatics%22%5BJournal%5D)">ImageJ2: ImageJ for the next generation of scientific image data.</a> BMC Bioinformatics. 18 (1), 5229(2017).</li>
<li>Lee, J. -H., Zhang, A., You, S. S., Lieber, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Spontaneous+internalization+of+cell+penetrating+peptide-modified+nanowires+into+primary+neurons%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Letters%22%5BJournal%5D)">Spontaneous internalization of cell penetrating peptide-modified nanowires into primary neurons.</a> Nano Letters. 16 (2), 1509-1513 (2016).</li>
<li>Lozano, O., Torres-Quintanilla, A., García-Rivas, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanomedicine+for+the+cardiac+myocyte%3A+where+are+we%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Controlled+Release%22%5BJournal%5D)">Nanomedicine for the cardiac myocyte: where are we.</a> Journal of Controlled Release. 271, 149-165 (2018).</li>
<li>Lozano, O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanoencapsulated+quercetin+improves+cardioprotection+during+hypoxia-reoxygenation+injury+through+preservation+of+mitochondrial+function%5BTitle%5D)+AND+%22Oxidative+Medicine+and+Cellular+Longevity%22%5BJournal%5D)">Nanoencapsulated quercetin improves cardioprotection during hypoxia-reoxygenation injury through preservation of mitochondrial function.</a> Oxidative Medicine and Cellular Longevity. 2019, 7683091(2019).</li>
<li>Gaudesius, G., Miragoli, M., Thomas, S. P., Rohr, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Coupling+of+cardiac+electrical+activity+over+extended+distances+by+fibroblasts+of+cardiac+origin%5BTitle%5D)+AND+%22Circulation+Researach%22%5BJournal%5D)">Coupling of cardiac electrical activity over extended distances by fibroblasts of cardiac origin.</a> Circulation Researach. 93 (5), 421-428 (2003).</li>
<li>Klesen, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cardiac+fibroblasts+%3A+Active+players+in+%28atrial%29+electrophysiology%5BTitle%5D)+AND+%22Herzschrittmacherther+Elektrophysiology%22%5BJournal%5D)">Cardiac fibroblasts : Active players in (atrial) electrophysiology.</a> Herzschrittmacherther Elektrophysiology. 29 (1), 62-69 (2018).</li>
<li>He, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Long-distance+intercellular+connectivity+between+cardiomyocytes+and+cardiofibroblasts+mediated+by+membrane+nanotubes%5BTitle%5D)+AND+%22Cardiovascular+Research%22%5BJournal%5D)">Long-distance intercellular connectivity between cardiomyocytes and cardiofibroblasts mediated by membrane nanotubes.</a> Cardiovascular Research. 92 (1), 39-47 (2011).</li>
<li>Carvalho-de-Souza, J. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Photosensitivity+of+neurons+enabled+by+cell-targeted+gold+nanoparticles%5BTitle%5D)+AND+%22Neuron%22%5BJournal%5D)">Photosensitivity of neurons enabled by cell-targeted gold nanoparticles.</a> Neuron. 86 (1), 207-217 (2015).</li>
<li>Wang, S. -H., Lee, C. -W., Chiou, A., Wei, P. -K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Size-dependent+endocytosis+of+gold+nanoparticles+studied+by+three-dimensional+mapping+of+plasmonic+scattering+images%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Nanobiotechnology%22%5BJournal%5D)">Size-dependent endocytosis of gold nanoparticles studied by three-dimensional mapping of plasmonic scattering images.</a> Journal of Nanobiotechnology. 8 (1), 33(2010).</li>
</ol>

המחברים מצהירים כי אין להם אינטרסים כלכליים מתחרים.

הראינו כאן דרך פשוטה לבצע גירוי חשמלי תאי של תאים. בהדגמה זו, השתמשנו ב-MFs שהיו מותאמים מראש עם SiNWs, ואז שיתוף פעולה עם CMs. באופן כללי, רוב התאים המתרבים יש נטייה להפנים SiNWs, המאפשר את השימוש מתודולוגיה זו עם סוגי תאים רבים אחרים. יתר על כן, בעוד הראינו את הגירוי תאי של תאים, אותם עקרונות יכולים לשמש לביצוע גירוי חוץ תאי של תאים. זה יכול להיעשות על ידי חסימת מפליםאנדו-גושיים 15 של תאים כי באופן ספונטני להפנים אותם, או באמצעות תאים שלא להפנים SiNWs. לדוגמה, למרות CMs נמצאו להפנים כמה nanostru...

כל האורגניזמים הביולוגיים משתמשים בחשמל, בצורה של יונים, כדי לווסת את ההתנהגות התאית. קרום התא מכיל סוגים שונים של ערוצי יונים ספציפיים המאפשרים הובלה פסיבית ופעילה של יונים. יונים אלה שולטים בפונקציות של תאים מרגשים, כגון פעילות עצבית והתכווצות שריר השלד והלבי. עם זאת, ביו-אלקטריות ממלאת תפקיד חשוב גם בתאים שאינם מרגשים, השולטת בפונקציות תאיות רבותכגון התפשטותתאים 1 ,חסינות עצבית 2,3,4,ובידול תאי גזע5.
בעשורים האחרונים, תחום הביו-אלקטריות משך רמה הולכת וגוברת של עניין, אשר תרמה לפיתוח טכנולוגיות רבות עבור ממשקים ביו-אלקטרוניים. פיפטות תיקון Microelectrode הם תקן הזהב של הקלטה תאית וגירוי6. ב מתודולוגיה זו, פיפטה זכוכית נמשך בתנאים ספציפיים כדי ליצור קצה חד עם גודל נקבובית של מיקרון מעט. פיפטה זו מלאה במאגר והפיפטה מאפשרת מגע ישיר של המאגר עם אמצעי האחסון התוך תאי. התוצאה היא ממשק ביו-חשמלי המניב יחסי איתות גבוהים באופן קיצוני לרעש, שליטה מדויקת בפעילות החשמלית הסלולרית ורזולוציית זמן גבוהה באופן קיצוני. למרות מתודולוגיה זו היא כלי רב עוצמה מאוד, אשר לאחרונה הוקטן לתצורת ננו-pipette7, הוא משויך מספר מגבלות טכניות חשובות. אפקט דילול ציטוסול8, כמו גם תנודות מכניות, מגביל את השירות שלה לחקירות קצרות טווח, והוא דורש ציוד מיוחד יקר ורמת מיומנות טכנית גבוהה. יתר על כן, bulkiness שלה מגביל את מספר התאים שניתן להקליט או מגורה בו זמנית, ו בשל פולשניותו, זה לא ניתן להגדיר מחדש לאורך כל ניסוי. כדי להתגבר על מגבלות אלה פותחו מערכי מיקרו-אלקטרודה, אך גודל האלקטרודות מגביל את הרזולוציה המרחבית, כמו גם את הגישה התוך תאית. מערכי Nanoelectrode מאפשרים הקלטה וגירוי תאיים, אך דורשים אלקטרואידיות שוחקת כדי לגשת לציטוסול9,10. בנוסף, כל המתודולוגיות הללו מאוגדים בתחום המיצות ולכן מוגבלות לתרביות תאים במבחנה, או לתאים שטחיים חיצוניים, ללא גישה לתאים שבתוך רקמה תלת-ממדית (תלת-ממדית).
Optogenetics11 משמש נרחב כדי לטפל אלה 3D ובמגבלות vivo. עם זאת, שיטות optogenetic מבוססות על הסטיות של ערוצים יון פלזמה המופעלים באור המופצים על קרום פלזמה, הגבלת הרזולוציה המרחבית 3D12 ויכולות תאיות.
לאחרונה הראנו כי nanowires סיליקון (SiNWs) יכול לשמש לביצוע חקירה ביו-אלקטרית תאית עם רזולוציה מרחבית submicron עם תאים שונים שאינם מרגשים, כלים כלשהם מיופיברובלסטים לב ואוליגודנדרוציטים13. יתר על כן, השתמשנו אלה SiNWs לבצע לשעבר vivo תא חקירה ספציפית בתוך רקמת לב 3D, כדי לחקור כיצד תאי לב זוג חשמלי vivo14. יתרון מרכזי של מתודולוגיה זו הוא הפשטות שלה; זה לא דורש כל שינוי גנטי או מכשור מגושם. תאים רבים באופן ספונטני להפנים SiNWs צילום מגיב ללא צורך sonication או אלקטרואידציה15. בנוסף, הם ימלטו באופן ספונטני מהאנקוסום הא אנדו-אומלי ויתגבשו אינטגרציה חלקה עם האיברים התוךתאיים 13,15. אלה cell-SiNWs מרוכבים, בשם תאים-סיליקון היברידיים, בעל אופי דינמי, רך ורב-תכליתי של התא המקורי, כמו גם את היכולות האופטואלקטריות של SiNWs. לאחר הכלאה, ניתן לקצור את התא-SiNW היברידית באמצעות טכניקות סטנדרטיות של תרבות רקמות ולהשתמש בהן עבור יישומים שונים כגון גירוי ביו-חשמלי תאי; לימוד צימוד ביו-אלקטרי בין-תאי במבחנה; ועל חקירה ספציפית של תא Vivo. מכיוון שגירוי יעיל דורש התאמה אישית של צפיפויות הספק אופטי גבוהות ו-SiNWs, ניתן להשיג רזולוציה מרחבית גבוהה הן ב-2D והן בתלת-מיד. בפרוטוקול זה אנו מתארים בפירוט את המתודולוגיה, כמו גם את האופן שבו ניתן לנתח את התוצאות. ההתמקדות מונחת על החקירה הבין-תאית והבין-תאית במבחנה, אך ניתן לנצל את יישום vivo של מתודולוגיה זו באופן ישיר עבור תרחישים ביולוגיים רבים אחרים.

<table><tbody><tr><td>35 מ"מ כלים תחתונים מזכוכית</td><td>Cellvis</td><td>D35-10-0-N</td><td></td></tr><tr><td>3i Marianas מסתובב דיסק קונפוקלי</td><td>3i</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Calcein-AM</td><td>Invitrogen</td><td>C1430</td><td></td></tr><tr><td>CellMask כתום קרום פלזמה כתם</td><td>Invitrogen</td><td>C10045</td><td></td></tr><tr><td>קולגן I, זנב עכברוש</td><td>Gibco</td><td>A1048301</td><td></td></tr><tr><td>Deluxe Diamond Screving Pen</td><td>טד פלה</td><td>54468</td><td></td></tr><tr><td>DMEM, גלוקוז גבוה, פירובט, ללא גלוטמין</td><td>Gibco</td><td>10313039</td><td></td></tr><tr><td>DMSO,</td><td>Invitrogen</td><td>נטול מים D12345</td><td></td></tr><tr><td>פלקון כלי תרבית רקמות סטנדרטיים</td><td>פלקון</td><td>08-772E</td><td></td></tr><tr><td>סרום בקר עוברי, מוסמך, מושבת בחום,</td><td></td> חלבון פיברונקטין <td>של Gibco</td> 10082147<td></td></tr><tr><td>, פלזמה</td><td>Gibco</td><td>33016015</td><td></td></tr><tr><td>Fisherbrand 112xx Series מנקה אולטרסאונד מתקדם</td><td>Fisher Scientific</td><td>FB11201</td><td></td></tr><tr><td>Fluo-4, AM, תא permean</td><td>Invitrogen</td><td>F14201</td><td></td></tr><tr><td>FluoroBrite DMEM Media</td><td>Gibco</td><td>A1896701</td><td></td></tr><tr><td>L-Glutamine (200 מ"מ)</td> <td>Gibco</td><td>25030081</td><td></td></tr><tr><td>OKO תא בקרה סביבתי מלא (קבוע טמפרטורה, לחות ו-CO2)</td><td>OKO</td><td></td><td></td></tr><tr><td>PBS, pH 7.4</td><td>Gibco</td><td>10010023</td><td></td></tr><tr><td>פניצילין-סטרפטומיצין (10,000 יח'/מ"ל)</td><td></td>ערכת בידוד קרדיומיוציטים ראשונית <td>של Gibco</td> 15140122 <td></td></tr><tr><td>Pierce</td><td>Thermo Scientific</td><td>88281</td><td></td></tr><tr><td>טריפסין-EDTA (0.25%), פנול</td><td>אדום Gibco</td><td>25200056</td><td></td></tr></tbody></table>

ננו-חוטי סיליקון וגירוי אופטי לחקירות של צימוד חשמלי פנים-תאי

Silicon Nanowires and Optical Stimulation for Investigations of Intra- and Intercellular Electrical Coupling

Myofibroblasts יכול באופן ספונטני להפנים nanowires סיליקון (SiNWs), מה שהופך אותם יעד אטרקטיבי עבור יישומים ביו-אלקטרוניים. כלאיים אלה של תאים-סיליקון מציעים יכולות אפנון אופטי ללא עופרת עם סטיה מינימלית להתנהגות תאים רגילה. היכולות האופטיות מתקבלות על ידי המאפיינים הפוטותרמיים והפוטואלקטריים של SiNWs. בני כלאיים אלה ניתן לקצור באמצעות טכניקות תרבות רקמות סטנדרטיות ולאחר מכן להחיל על תרחישים ביולוגיים שונים. אנו מדגימים כאן כיצד בני-כלאיים אלה יכולים לשמש כדי ללמוד את הזיווג החשמלי של תאי לב ולהשוות כיצד myofibroblasts זוג אחד לשני או cardiomyocytes. תהליך זה יכול להתבצע ללא ציוד מיוחד מעבר למיקרוסקופ פלורסנט עם קו לייזר בשילוב. כמו כן מוצג השימוש של שגרת MATLAB בהתאמה אישית המאפשרת כימות של הפצת סידן בתוך ובין התאים השונים בתרבות. Myofibroblasts מוצגים יש תגובה חשמלית איטית יותר מזה של cardiomyocytes. יתר על כן, ההתפשטות הבין-תאית myofibroblast מראה מעט איטי יותר, אם כי מהירויות דומות למהירות תאית שלהם, מציע התפשטות פסיבית דרך צמתים פער או צינורות. טכניקה זו היא הסתגלות גבוהה, ניתן להחיל בקלות על זירות סלולריות אחרות, עבור במבחנה, כמו גם בחקירות vivo או לשעבר vivo.

היכולת של מתודולוגיה זו לאפשר גישה ישירה ציטוסול תאי תלוי ההפנימה הספונטנית של SiNW לתאים. למרות SiNWs יעבור ההפניה ספונטנית לסוגי תאיםרבים 15, תאים מסוימים, כגון cardiomyocytes ונוירונים, יצטרכו את SiNWs כדי לאפשר ההפנימהשלהם 19. בפרוטוקול זה אנו מתארים את תהליך ההפניה של p-i-n SiNWs עם 200-300 ננ"מ קוטר ו ~ 1-3 μm ארוך לתוך MFs לב. איור 1A מדגים איך SiNWs הופיעו תחת מיקרוסקופ אור משודר. באמצעות אופטיקה סטנדרטית של ניגודיות שלב, התאים התווך הי...

פרוטוקול זה מתאר את השימוש nanowires סיליקון עבור ביו-אפנון אופטי תאי של תא בשיטה פשוטה וקלה לביצוע. הטכניקה ניתנת להתאמה גבוהה לסוגי תאים מגוונים ותוכל לשמש במבחנה, כמו גם ביישומים vivo.

Myofibroblasts can spontaneously internalize silicon nanowires (SiNWs), making them an attractive target for bioelectronic applications. These ...

טכניקה זו מאפשרת חקירה ביו-אלקטרונית תאית עם רזולוציה מרחבית גבוהה מאוד וספציפיות תאים באמצעות מיקרוסקופיה אופטית סטנדרטית בלבד. שיטה זו מקלה על גירוי וחקירה חשמלית של תאים ומיקומים ספציפיים בתוך התאים והוא יכול להתבצע במבחנה, כמו גם בתכשירי רקמת 3D ex vivo. טכניקה זו מאפשרת חקירה ביו-אלקטרונית של זירות תאיות רבות כגון תאי לב או מוח, כמו גם את התקשורת החשמלית בין כל התאים הבלתי נרגשים שלנו.כדי לבודד myofibroblasts מן ההשעיה cardiomyocyte myofibroblast, מראש צלחת התאים המבודדים על צלחת 100 מילימטר רקמות תרבות במשך שעה אחת, כמו cardiomyocytes צריך משטח צוואר סיבים ומטופלים לדבוק. בסוף הדגירה, לאסוף את cardiomyocyte מועשר המכיל על טבעי עבור תרבות שותף במורד הזרם. לשטוף את myofibroblasts עם DMEM כדי לחסל את כל cardiomyocytes הנותרים להאכיל את התאים עם מדיום תרבות טרי לפני יומיים עד ארבעה ימים נוספים של דגירה.כאשר התאים מגיעים ל-80%, השתמשו בסופר יהלומים כדי לחתוך שבב של שלושה על שלושה מילימטרים מוופל עם ננו-חוטי סיליקון כימיים הגדלים על ידי אדי אדים. ולהשתמש במדפים חדים כדי לשטוף את השבבים באתנול 70%. לאחר שטיפה, מייבשים את השבבים למשך 30 דקות תחת אור אולטרה סגול במכסה המנוע של זרימה למינארית עם בטיחות ביולוגית, לפני העברת השבבים לצינור מיקרו צנטריפוגה סטרילי.השתמש שטיפת בינונית של תאים כדי להסיר כל אתנול שנותר, לפני sonicating את השבבים במיליליטר אחד של מדיום תרבות טרי באמבט sonication במשך 1 עד 10 דקות. העל-טבעי אמור להפוך מעונן כאשר חוטי הננו משוחררים. מערבבים את ההשעיה nanowire סיליקון לתוך חמישה מיליליטר של מדיום תרבות טריים זרעים פתרון חוט ננו על המנה של myofibroblasts.לאחר ארבע שעות באינקובטור תרבות התא, לשטוף את המנה חמש פעמים עם מדיום תרבות טריים כדי להסיר את כל nanowires uninternalized ולהמשיך להחגירה את התאים במשך שעה נוספת כדי לאפשר כל nanowires הפנימו חלקית להיות משולב לחלוטין. לאחר מכן הוסיפו 500 מיקרוליטר של תוסף קולגן טרי לצלחת תחתונה מזכוכית 35 מ"מ. לאחר דגירה של שעה אחת ב 37 מעלות צלזיוס, לשטוף את המנה עם PBS סטרילי לקצור את היברידיות myofibroblast nanowire סיליקון, עם שלושה מיליליטר של טריפסין, במשך שתי דקות ב 37 מעלות צלזיוס.כאשר התאים התנתקו, לעצור את התגובה עם 10 מיליליטר של מדיום תרבות, לשטוף במרץ על ידי צינורות ולא צנטריפוגה מעל 200 G, כדי למנוע פגיעה בתאים. לאחר מכן להשעות מחדש את כדורי התא ההיברידי במיליליטר אחד של מדיום טרי, ולזרע את התאים על צלחת תחתית זכוכית מצופה קולגן. כדי לאמת את הפנמת חוט הננו, סמן את התאים עם ציטוסול פלואורסצנטי וצבעי קרום, על פי פרוטוקולים סטנדרטיים, ולהשתמש במיקרוסקופ קונפוקל כדי לדמיין את התאים.כמו nanowires סיליקון הם רפלקטיביים מאוד, אור משתקף יכול לשמש במקום פלואורסצנטיות עבור הדמיה שלהם. כדי להקים סיליקון myofibroblast nanowire היברידית תרבות cardiomyocyte, זרע את המספר המתאים של כל סוג תא על צלחת זכוכית מצופה קולגן התחתון. ולתרבת את התאים ב 37 מעלות צלזיוס במשך 48 שעות, כדי לאפשר לתאים ליצור צמתים פער בין תאיים.ביום הניסוי, החלף את התרבות supernatant עם מיליליטר אחד של תרבות בינוני בתוספת צבע טרי סידן רגיש, עבור דגירה 20 עד 30 דקות ב 37 מעלות צלזיוס. בסוף הדגירה, לשטוף את הצלחת פעמיים עם PBS סטרילי, לפני הטיפול בתאים עם מיליליטר אחד של פנול מחומם מראש אדום חינם DMEM. לאחר מכן אפשרו לצבע הסידן התאי לעבור דה-אסטריפיפיקציה למשך 30 דקות ב-37 מעלות צלזיוס, לפני רכישת תמונות בסיסיות.לפני הדמיה אופטית וגירוי, מחממים מראש מיקרו אינקובטור לח על מיקרוסקופ עם קו לייזר נאסף יחד לתוך נתיב האור, עבור הדמיה סידן וגירוי אופטי ל 37 מעלות צלזיוס ו 5% עידן בועה פחמן דו חמצני תערובת. כאשר המיקרוסקופ מוכן, מניחים את תרבות הלב-ריאה ההיברידית myofibroblast לתוך החממה מיקרו לדמיין את nanowires על ידי מיקרוסקופ שדה בהיר כדי לאתר אתר גירוי מתאים. כאשר אתר זוהה, להגדיר מחדש את נתיב האור למצב פלואורסצנטי, תוך שמירה על נקודת הגירוי במיקום מוגדר מראש של חוט ננו, ולאמת את כוח הגירוי האופטימלי ואת אורך הדופק, עבור כל גודל nanowire סיליקון וסוג התא.לרכוש הקלטה של שתיים עד עשר שניות של פעילות הסידן תאית הבסיסית, לפני גירוי חוט הננו עם פולס לייזר אחד של אחד עד 10 melowatts של כוח ומשך של 1 עד 10 אלפיות שנייה, הקלטת גל הסידן וכתוצאה מכך עוד שתיים עד 10 שניות. בסוף הניסוי להעביר את הסרטים המוקלטים של הגירוי האופטי לתוכנה המתאימה, לניתוח נוסף. באמצעות אופטיקת ניגודיות פאזה סטנדרטית, תאים confluence נצפו בקלות על ידי מיקרוסקופ אור.Nanowires סיליקון, לעומת זאת, הם בקושי גלויים, מה שהופך את מיקומם בלתי אפשרי להגדיר על ידי שיטה זו. הטלת סופר של תמונות שדה בהירות וכהות, לעומת זאת, מאפשרת הדמיה של הסידור הגרעיני של פרי של nanowires סיליקון מחזיר אור. מיקרוסקופ קונפוקלי יכול לשמש כדי לדמיין סמן פלואורסצנטי ציטוזול מוכתם קרום פלזמה, מה שהופך את המיקום תאי של nanowires סיליקון ברור יותר.באמצעות מיקרוסקופיה סטנדרטית, ניתן להשיג תמונת שדה בהיר כדי לזהות את המיקום של nanowire סיליקון להיות מגורה. לאחר מכן ניתן לרכוש סרטון בסיסי קצר של הקרדיומיוציטים המכים באופן ספונטני ואת מיופיברובלסטים המנוחים. לאחר הגירוי, ניתן לתעד את התפשטות הסידן בתוך התרבות הקובית.הזמן שבו התאים השונים מתרגשים יכול להיקבע על ידי הנקודה שבה השינוי בזרימה האופטית הממוצעת מגיע למקסימום. לאחר מכן ניתן לחשב את הזרימה האופטית כדי לסייע בזיהוי זמן ההפעלה בתוך כל אזור תא. ניתן לקבוע את המהירויות התאיות עבור כל תא באמצעות גרפי ח'ימה, כאשר שיפוע הקו מייצג את ההופכי של מהירות ההפצה התאית.לדוגמה, כאן, ניתן לראות סיכום של המהירויות הבין-תאיות והמעקביות השונות הנמדדות עבור אינטראקציות התאים בתוך תרבות-משנה אחת. שיטה זו יכולה להיות מנוצלת למחקרים in vivo על ידי הזרקת התא סיליקון היברידיות ישירות לתוך הרקמה באמצעות 3D אקס ויוו ההכנות ללמוד את חברת החשמל in vivo.

silicon-nanowires-optical-stimulation-for-investigations-intra

Research

JoVE Journal

Bioengineering

הנדסה ביולוגית

פרוטוקול זה מדגים כיצד מתח רגיש צבעים לאפשר הקלטה אופטית של הפעילות החשמלית של רשתות עצביות שלמים כגון plexuses של מערכת חזירי הים העצבים enteric, עם רזולוציה מתכווננת אשר נע בין חד תאים למעגל רב ganglionic.

הקלטה אופטית של הפעילות החשמלית גינאה חזיר רשתות enteric באמצעות מתח רגיש צבעים

למבוגרים יליד נוירונים להביע ChR2 ניתן לטפל בהכנות פרוסה אלקטרו על מנת לבחון את תרומתם כלפי פונקציה של מעגלים עצביים חוש הריח.

באמצעות מערכי LED משתלמת עבור גירוי-תמונה של נוירונים

אנו מתארים שיטות הקלטה בקנה מידה גדול של יחידות בודדות מרובות פוטנציאל בתחום המקומית מתנהג מכרסמים עם בדיקות סיליקון. כונן ייצור, מצורף בדיקה לכונן ואת ההשתלה תהליכי בדיקה באים לידי ביטוי מספיק פרטים עבור שכפול קל.

בקנה מידה גדול הקלטה של ​​הנוירונים על ידי בדיקות מטלטלין סיליקון מתנהג מכרסמים

סרטון זה מדגים את השימוש בשבב מיקרופלואידי חוץ-תאי מצופה מטריצה כדי להבדיל תאי גזע עצביים ותאי אב או NPCs באמצעות גירוי חשמלי. לאחר הזריעה וההיצמדות לאזור המצופה, NPCs גדלים, ויישום זרם ישיר מעורר את התמיינותם לנוירונים, אסטרוציטים ואוליגודנדרוציטים.

התמיינות הנגרמת על ידי גירוי חשמלי של תאי גזע עצביים ותאי אב

גירוי עצב אינפרא אדום הוצע כחלופה לגירוי חשמלי במגוון רחב של סוגי עצב, כוללים אלה הקשורים למערכת השמיעה. פרוטוקול זה מתאר שיטת תיקון מהדק ללימוד המנגנון של גירוי עצב אינפרא אדום בתרבות של נוירונים שמיעתיים ראשוניים.

הצמד תיקון נייד לכל חוקר את המנגנונים של גירוי עצבי אינפרא אדום

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

מתוארת שיטה לגירוי פעילות חשמלית של תרביות תאים במבחנה עם אור נראה, המבוססת על שימוש בפולימרים אורגניים מוליכים למחצה.

שליטה אופטית של תאי חיים פעילות חשמלית על ידי פולימרים מצומדות

תרבויות עצביים הם מודל טוב ללימוד טכניקות גירוי המוח החדש דרך השפעתם על נוירונים בודדים או אוכלוסייה של נוירונים. להלן שיטות שונות עבור גירוי של תרבויות עצביות בדוגמת על ידי שדה חשמלי המיוצר ישירות על ידי אלקטרודות אמבטיה או המושרה על ידי שדה מגנטי משתנה זמן.

עירור החיצוני של הנוירונים באמצעות שדות חשמליים ומגנטיים ב אחד&quot; ותרבויות דו ממדים

כאן אנו מציגים את שיטת הייצור של מערכת אופטרודה עם סיבים אופטיים להעברת אור ומערך אלקטרודות להקלטה עצבית. ניסויי In vivo עם עכברים מהונדסים המבטאים את channelrhodopsin-2 מראים את ההיתכנות של המערכת לגירוי אופטוגנטי סימולטני ורישום אלקטרופיזיולוגי.

מערך Optrode לאפנון אופטוגנטי סימולטני והקלטה עצבית חשמלית

השימוש באור לשליטה בתאי הלב והרקמות מאפשר גירוי ללא מגע, ובכך שומר על המצב והתפקוד הטבעיים של התאים, מה שהופך אותו לגישה בעלת ערך הן למחקר בסיסי והן ליישומים טיפוליים.

מערכת מיקרופיזיולוגית לבבית לחקר התפשטות Ca2+ באמצעות גירוי אופטי לא גנטי

פרוטוקול זה מתאר ייצור חומרים מתקדם ושיטות לב חולדות ex vivo לממשק ביולוגי דו-כיווני אופטי וחשמלי, המאפשר גירוי לבבי מדויק, הקלטה ומידול אוטם למחקר ביו-אלקטרוניקה.

ממשקים חשמליים ואופטו-אלקטרוניים דו-כיווניים בלבבות חולדות ex vivo בריאים ואיסכמיים

חקור גירוי אופטי תוך-תאי באמצעות ננו-חוטי סיליקון לחקירת תקשורת חשמלית בין תאים. שיטה זו מספקת רזולוציה מרחבית גבוהה וספציפיות תאית לחקר תאי לב ומוח.

ננו-חוטי סיליקון וגירוי אופטי לחקירות של צימוד חשמלי פנים-תאי

גלה סרטונים נוספים