Articolo metodologico

Preparazione degli elettrodi di stimolazione nervosa periferica per l'impianto cronico nei ratti

DOI:

10.3791/61128

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14 luglio 2020

 ,  ,  , 
1Department of Bioengineering, University of Texas at Dallas, 2School of Behavioral and Brain Sciences, University of Texas at Dallas, 3Texas Biomedical Device Center, University of Texas at Dallas

In questo articolo

Sommario

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Gli approcci esistenti per la costruzione di elettrodi per il bracciale nervoso periferico cronicamente impiantabili per l'uso in piccoli roditori spesso richiedono attrezzature specializzate e/o personale altamente qualificato. In questo protocollo dimostriamo un approccio semplice e a basso costo per la fabbricazione di elettrodi per bracciali cronicamente impiantabili e dimostriamo la loro efficacia per la stimolazione del nervo vago (VNS) nei ratti.

Abstract

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Gli elettrodi del bracciale nervoso periferico sono stati a lungo utilizzati nelle neuroscienze e nei campi correlati per la stimolazione, ad esempio, di vago o nervi sciatici. Diversi studi recenti hanno dimostrato l'efficacia del VNS cronico nel migliorare la plasticità del sistema nervoso centrale per migliorare la riabilitazione motoria, l'apprendimento dell'estinzione e la discriminazione sensoriale. La costruzione di dispositivi cronicamente impiantabili per l'uso in tali studi è difficile a causa delle piccole dimensioni dei ratti, e i protocolli tipici richiedono un'ampia formazione del personale e metodi di microfabbricazione che richiedono molto tempo. In alternativa, gli elettrodi per polsini impiantabili disponibili in modo commerciale possono essere acquistati a un costo significativamente più elevato. In questo protocollo, presentiamo un metodo semplice e a basso costo per la costruzione di piccoli elettrodi per il traslitto nervoso periferico cronicamente impiantabile per l'uso nei ratti. Convalidiamo l'affidabilità a breve e lungo termine dei nostri elettrodi per polsini dimostrando che il VNS nei ratti anestetizzati chetamina/xylazina produce una diminuzione della frequenza respiratoria coerente con l'attivazione del riflesso Hering-Breuer, sia al momento dell'impianto che fino a 10 settimane dopo l'impianto del dispositivo. Dimostriamo inoltre l'idoneità degli elettrodi del bracciale per l'uso negli studi di stimolazione cronica accoppiando VNS con prestazioni di pressa a leva abile per indurre la plasticità della mappa corticale motoria.

Introduzione

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Recentemente, la domanda di elettrodi per bracciali cronicamente impiantabili per la stimolazione dei nervi periferici è cresciuta, poiché gli studi dimostrano sempre più l'utilità preclinica di questa tecnica per il trattamento di numerose malattie infiammatorie1,2,3 e disturbi neurologici4,5,6,7,8,9,10,11....

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Protocollo

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Tutte le procedure descritte nel presente protocollo sono eseguite in conformità con la NIH Guide for the Care and Use of Laboratory Animals e sono state approvate dall'Institutional Animal Care and Use Committee dell'Università del Texas a Dallas.

1. Stimolazione della fabbricazione di elettrodi per bracciali

  1. Preparare il tubo del bracciale.
    1. Utilizzando una lama di rasoio, tagliare un pezzo di tubo polimero di 2,5 mm di lunghezza. Inserire punte di forno o una graffetta attraverso il tubo e utilizzare la lama per fare una fessura lungo la parete del tubo su un lato il bracciale.
    2. Rimuovere le forze dal tubo e in....

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Risultati

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Gli elettrodi e le headcaps dei polsini nervosi vagus sono stati cronicamente impiantati nei ratti secondo le procedure chirurgiche pubblicate inprecedenza 17,19,20,21,22. Prima dell'impianto, l'impedenza a 1 kHz è stata misurata attraverso i cavi del polsino con il tubo del polsino immerso in salina (impedenza 1,2 x 0,17 kΩ [media - std]; N - 9). Sono stati i.......

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Discussione

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Qui descriviamo un approccio semplice e a basso costo per l'assemblaggio di elettrodi di braccianti stimolanti cronicamente impiantabili per l'uso nei roditori, facilitando le indagini preclinici di questa terapia emergente. Questo metodo semplificato non richiede formazione o attrezzature specializzate e utilizza un piccolo numero di strumenti e forniture facilmente accessibili alla maggior parte dei laboratori di ricerca, riducendo sia i costi monetari che di manodopera della produzione dei dispositivi rispetto ad altr.......

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Dichiarazioni

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Gli autori non hanno nulla da rivelare.

Ringraziamenti

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Questo lavoro è stato finanziato dall'Università del Texas a Dallas e dall'UT Board of Regents. Ringraziamo Solomon Golding, Bilaal Hassan, Marghi Jani e Ching-Tzu Tseng per l'assistenza tecnica.

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Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo
NomeAziendaNumero di catalogoCommenti
Tubo polimerico biocompatibile a base di poliuretano, 0,080" OD x 0,040" IDBraintree ScientificMRE080 36 FT
Microscopio da dissezioneAM Scopes#SM-6T-FRL
Forbici seghettate fini, dritte, tagliente da 22 mmFine Science Tools#14058-09per il taglio di fili Pt/Ir e fili di sutura
Pinze, pinza Dumont #5, diritta, 11 cm, 0,1 x 0,06 mm tipFine Science Tools#11626-11
Pinze, pinze con punta in ceramica, punte da 0,3 mm x 30 mmMicroscopia elettronica Sciences#78127-71
Perni d'oro, PCB Press Fit SocketMill-Max#1001-0-15-15-30-27-04-0o piccoli perni simili per collegare i cavi del bracciale al cappuccio
della testa Isobutano più leggeroBIC#LCP21-ASTper il deisolamento del filo
Pt/IrConnettore a micro striscia con fermo, 4 pinOmneticsA24002-004 / PS1-04-SS-LT
Puntale per pipetta, 10 uLVWR89079-464
Platino-Iridio (90/10%) Filo, 0,001" (diametro) x 9 fili,Sigmund Cohn10IR9/49T
, filo singolo, acciaio al carbonio chirurgico n. 9VWR#55411-050per il taglio di tubi MicroRenathane
Ago da cucito, circa 4,0 cm di lunghezza x 0,7 mm di diametro (misura 6-7)Singer00276Ago più piccolo per infilare il filo Pt/Ir
Ago da cucito, circa 4,5 cm di lunghezza x 0,8 mm di diametro (misura 2-3)Singer00276Ago più grande per fissare il bracciale durante il montaggio e per infilare la sutura
Piccolo pannello in schiumaJuvo+/AmazonB07C9637SJper piattaforma di fabbricazione; le nostre dimensioni sono circa 2,5" x 3,5" x 1" (L x P x A)
Saldatura, multicore senza piombo, diametro 0,38 mmLoctite/Multicore#796037
Stazione di saldaturaWellerWES51o saldatore simile compatibile con punte coniche lunghe (questa parte è stata interrotta)
Punta di saldatura, conica lunga, 0,01" / 0,4 mmWeller1UNF8
Sutura, seta intrecciata non assorbibile, misura 6/0Fine Science tools#18020-60
Luce spot UV (405 nm)Henkel/Loctite#2182207
Adesivo per polimerizzazione con luce UV 25 mlHenkel/LoctiteAA 3106o adesivo UV biocompatibile simile
Filo per avvolgimento fili, 30 AWGDigikeyK396-ND
Lama di rasoio isolata in PTFE

Riferimenti

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Koopman, F. A., et al. Vagus nerve stimulation inhibits cytokine production and attenuates disease severity in rheumatoid arthritis. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. , (2016).
  2. Levine, Y. A., et al.

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Peripheral Nerve Cuff ElectrodesChronic Implantation RatsVagus Nerve StimulationPlatinum Iridium Wire LeadsUV Cure AdhesiveSix Zero SutureImpedance TestingMotor Cortical Map PlasticityBlood Oxygen SaturationSkilled Lever Press

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