微小電極アレイシステムを用いた超音波誘導神経調節

Abstract

出典:Liang, R. et al., Focused Ultrasound Neuromodulation of Human In Vitro Neural Cultures in Multi-Well Microelectrode Arrays. J. Vis. Exp. (2024)

このビデオは、集束超音波トランスデューサーを使用して、マルチウェル微小電極アレイまたはMEAシステムで培養ヒトiPS細胞由来ニューロンの神経活動の調節を誘導する方法を示しています。

Protocol

1. 材料の準備

1. 培地を吸引し、それを使用して、微小電極アレイ(MEA)が埋め込まれた24ウェルニューロン培養プレートの1つのウェルを充填します(図1A)。
2. パラフィルム界面、輪ゴム、集束超音波(FUS)コーンをゴム膜で70%エタノールを使用して10分間滅菌し、後で組み立てるためにヒュームフードに入れます。
3. 脱気 300 mL の脱イオン水と 50 mL のカップリング ゲル。カップリング媒体内でキャビテーションが誘発されないように、水とゲルを160 x gで5分間遠心分離します><。 手記：ヒト人工多能性幹細胞(HiPSC)の元の供給源は、GM01582細胞株とCIPS細胞株です。平均して、ウェルあたり5 x 10⁴運動ニューロンと2.5 x 10⁴アストロサイトの密度を達成できます。

2. 周辺機器の接続とセットアップ

1. FUSコーンをネジでトランスデューサに固定し、換気された滅菌フード内の柔軟なゴム膜でコーンを密封します。ステップ1.3の脱気および脱イオン(DG-DI)水でコーンを満たし、キャビテーションを避けるためにコーンに気泡がないことを確認します。
2. ....

Results

図1:マルチウェル微小電極アレイ(MEA)によるFUS神経調節。(A)マルチウェルMEAによるFUSニューロモデュレーションのセットアップの概略図。FUSトランスデューサによって生成された音波は、脱気水で満たされたFUSコーンを伝搬し、超音波ゲルを使用して結合されます。パラフィルムは、汚染を防ぐためにゴムバンドを使用してウェルに固定されます。MEAプレートは、ニューロンからの電気記録をMEAシステムに送信します。(B)MEAシステムに含まれるマルチウェルプレート上のFUSトランスデューサーの写真。

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
MEAシステム	アクシオンバイオシステム株式会社	マエストロエッジ	サンプリングレート:11500 Hz
MEAプレート	アクシオンバイオシステム株式会社	CytoView MEAの	電極とウェル:24ウェルに16個の電極
ウェルプレートインターフェース	株式会社Amcor	パラフィルムPM996;P7793	厚さ:127μm
培養用CO2タンクとレギュレータ	エアガス株式会社/ハリス株式会社	9296NC	濃度:5%
カルチャーメディア	サーモフィッシャー株式会社	ラミニン; 23017-015	濃度:1 μg/mL
HiPSCニューロン	ペプロテック	CIPS と GM01582 派生; 450-10	濃度:10 ng/mL (Taga et al [2021]13 参照)
トランスデューサー	株式会社ソニックコンセプト	CTX250;008	中心周波数:250kHz
マッチングネットワーク	株式会社ソニックコンセプト	CTX250;NFS102v2	インピーダンス:50 Ω
トランスデューサー出力(TPO)	株式会社ソニックコンセプト	バージョン 4.1; 020	周波数:250kHz〜2.5MHz
膜	株式会社マクマスター	シリコーンゴム; 5542N115	厚さ: 0.0127 cm
カップリングゲル	株式会社パーカー研究所	アクアソニック100;B08DDWG GXBの	粘度:130,000〜185,000cop
プローブホルダーへの接続	株式会社マクマスター	スティールスレッドロッド; 90322A661	長さ:長さ1〜1/2インチ
ハイドロフォン	株式会社ソニックコンセプト	Y-104; 009	範囲:50 kHz〜1.9 MHz
水槽	株式会社ソニックコンセプト	重量	サイズ:30cm×30cm×30cm
ウォーターコンディショニングユニット	株式会社ソニックコンセプト	WCUの;SN006	流速:最大50 mL/s
オシロスコープ	ローデ・シュワルツ(株)	RTC1002	サンプリングレート:最大50MHz
舞台	株式会社ソニックコンセプト	マイクロステージ; 2	精度:1μm
サーモクロミックシート	株式会社TIPTEMP	液晶シート;TLCSEN337	範囲:22〜24°C
コンピュータ	Microsoft Surface	Surface Pro	CPU i5 1035G4:3.7 GHz
データ転送ソフトウェア	Mathworks株式会社	MATLAB	バージョン2021b
プロセッシングソフトウェア	Pythonソフトウェア基盤	ニシキヘビ	バージョン 3.7.10