Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.

Methodenartikel

Goud nanorod-bijgestaan ​​Optische Stimulatie van neuronale cellen

9K weergaven

⸱

DOI:

10.3791/52566

⸱

27 april 2015

 ,  , 
1Biotactical Engineering, Faculty of Science, Engineering and Technology, Swinburne University of Technology

In dit artikel

Samenvatting

Dit protocol beschrijft hoe de tijdelijke verwarming die geassocieerd is met de optische absorptie van gouden nanostaafjes, kan worden gebruikt om differentiatie en intracellulaire calciumactiviteit in neuronale cellen te stimuleren. Deze resultaten openen mogelijk nieuwe toepassingen in neurale prothesen en fundamentele studies in de neurowetenschappen.

Samenvatting

Recente studies hebben aangetoond dat zenuwen op verschillende manieren kunnen worden gestimuleerd door de voorbijgaande verwarming die gepaard gaat met de absorptie van infraroodlicht door water in neuronaal weefsel. Deze techniek heeft een groot potentieel om standaard stimulatietechnieken te vervangen of aan te vullen, vanwege het potentieel voor een betere lokalisatie van de stimulus en minimalisering van mechanisch contact met het weefsel. Echter, optische benaderingen worden beperkt door het onvermogen van zichtbaar licht om diep in weefsels te penetreren. Bovendien suggereren thermische modellen dat cumulatieve verwarmingseffecten potentieel gevaarlijk kunnen zijn wanneer meerdere stimulusplaatsen of hoge laserherhalingssnelheden worden gebruikt. Het hieronder geschetste protocol beschrijft een verbeterde benadering voor de infraroodstimulatie van neuronale cellen. Het onderliggende mechanisme is gebaseerd op de voorbijgaande verwarming die gepaard gaat met de optische absorptie van gouden nanostaven, die het activeren van neuronale celdifferentiatie en verhoogde niveaus van intracellulaire calciumactiviteit kunnen veroorzaken. Deze resultaten tonen aan dat nanodeeltjesabsorbers het proces van infrarood neurale stimulatie op basis van waterabsorptie kunnen verbeteren en/of vervangen, met potentieel voor toekomstige toepassingen in neurale prothesen en celtherapieën.

Inleiding

Recente studies hebben aangetoond dat de tijdelijke verwarming verband met de absorptie van infrarood licht door water (golflengte> 1400 nm) kan worden gebruikt om actiepotentialen induceren in zenuwweefsel 1 en intracellulaire calcium in cardiomyocyten 2. Het gebruik van infrarood licht is verhoogd grote belangstelling voor toepassingen in neurale prothesen, vanwege het mogelijke fijnere ruimtelijke resolutie, geen direct contact met het weefsel, minimalisering van stimulatie artefacten, en verwijdering van de noodzaak genetisch wijzigen van de cellen voorafgaande aan stimulatie ( zoals vereist optogenetics) 1. Ondanks al deze voordelen, recent ontwikkelde thermische modellen gesuggereerd dat de beoogde weefsel / cellen kan worden beïnvloed door cumulatieve verwarming effecten, wanneer meerdere stimulus sites en / of hoge herhaling tarieven worden gebruikt 3,4.

In reactie op deze uitdagingen, hebben de onderzoekers de potentie om extrinsieke Opname in een erkendemers voor zenuwstimulatie om meer gelokaliseerde verwarming effecten in het weefsel te produceren. Huang et al. Demonstreerde dit beginsel met ferriet superparamagnetische nanodeeltjes op afstand activeren temperatuurgevoelige TRPV1 kanalen in HEK 293-cellen met een hoogfrequent magnetisch veld 5. Hoewel deze techniek kunnen toestaan ​​diepere penetratie (magnetische velden interactie relatief zwak met tissue), werden de antwoorden enige geconstateerd gedurende perioden seconden, plaats de milliseconde duur vereist bionic apparaten 5. Evenzo Farah et al. Toonden elektrische stimulatie van rat corticale neuronen met gekleurde microdeeltjes in vitro. Zij toonden cel-niveau precisie bij stimulatie met behulp van pulsduren in de orde van honderden microseconden en energieën in het bereik van uJ, wat het mogelijk maakt voor een snellere herhaling tarieven 6.

Het gebruik van extrinsieke absorptiemiddelen ook toegepast inducerenmorfologische veranderingen in vitro. Ciofani et al. Toonden een stijging van ~ 40% in neuronale cel uitgroei behulp van piëzo-elektrische boronnitride nanobuisjes opgewonden door echografie 7. Zo hebben endocytose ijzeroxide nanodeeltjes in PC12-cellen is gerapporteerd neurieten differentiatie vergroten op een dosisafhankelijke wijze door de activatie van celadhesie moleculen het ijzeroxide 8.

Recentelijk is de belangstelling extrinsieke absorbers neurale stimulatie helpen ook gericht op het gebruik van nanodeeltjes van goud (Au NP). Au NPs hebben het vermogen om efficiënt te absorberen laserlicht op plasmonische piek en te dissiperen in de omgeving in de vorm van warmte 9. Onder alle beschikbare deeltje vormen, de optische absorptie van goud nanorods (Au NRs) gemakkelijk past het therapeutische venster van biologisch weefsel (nabij infrarood - NIR, golflengte van 750-1,400 nm) 10. Bovendien, in het vervolgext van neurale stimulatie, het gebruik van Au NRs biedt relatief gunstige biocompatibiliteit en een breed scala aan oppervlakte functionalisering opties 11. Recente studies hebben aangetoond dat een stimulerend effect op differentiatie kan worden geïnduceerd na continue laser blootstelling van Au NRs in NG108-15 neuronale cellen 12. Evenzo werden intracellulaire calcium opgenomen in neuronale cellen gekweekt met Au NRs na laserbestraling gemoduleerd met variabele frequentie en pulslengten 13. Cel membraandepolarisatie werd ook opgenomen na NIR laser verlichting van Au NRs in primaire, spiraal ganglion neuronen 14. De eerste in vivo toepassing met bestraalde Au NRs onlangs is aangetoond. Eom en medewerkers bloot Au NRs hun plasmon hoogtepunt en nam een ​​zesvoudige toename van de amplitude van verbinding zenuw actiepotentialen (CNAPs) en een drie-voudige verlaging in de stimulatiedrempel bij ratten heupzenuwen. De nlEnhanced respons werd toegeschreven aan lokale verwarming effecten als gevolg van de excitatie van de NR plasmonische piek 15.

In de huidige papieren, zijn protocollen voor onderzoek naar de effecten van laser stimulatie in NG108-15 neuronale cellen gekweekt met Au NRs gespecificeerd. Deze methoden bieden een eenvoudige, maar krachtige manier om celpopulaties te bestralen in vitro met behulp van standaard biologische technieken en materialen. Het protocol is gebaseerd op een gevezelde laserdiode (LD) die veilige werking en herhaalbare uitlijning maakt. De Au NR monsterbereiding en laserbestraling werkwijzen kunnen verder worden uitgebreid tot verschillende deeltjesvormen en neuronale celkweken, mits de specifieke synthese en cultuur protocollen bekend, respectievelijk.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Protocol

1. Au NRs Voorbereiding

Opmerking: Au NRs kan worden gesynthetiseerd door een aantal recepten 16, of gekocht van commerciële leveranciers.

  1. Meet de aanvankelijke optische dichtheid (OD) van de Au NR oplossing via UV-Vis spectroscopie, door registratie van de absorptiewaarden van 300 nm tot 1000 nm met een resolutie van 0,5-2 nm. Vary het volume van de oplossing te worden gebruikt met de beschikbare cuvette.
  2. Evalueer de aanvankelijke NP molaire concentratie met een geschikte techniek 17 (zoals UV-Vis spectroscopie, deeltje inductief gekoppeld plasma massa spectrometrie, transmissie elektronenmicroscopie) of gebruik de concentratiewaarden door de verkoper.
  3. Bereid een 5 ml voorraadoplossing door verdunning van de aanvankelijke Au NR monster tot een OD bereiken = 1. Voor de beste reproduceerbaarheid, houdt de OD constant voor alle geteste monsters. Volg protocol commerciële leverancier voor de samenstelling van het verdunnende oplosmiddel. Als onzekerGebruik gedemineraliseerd water.
  4. Centrifuge 1 ml van de Au NR oplossing tweemaal gedurende 15 min bij 7800 xg elke chemische overmaat van de oplossing te verwijderen. Centrifugeren cycli kunnen variëren in kracht en tijd (bijvoorbeeld 20 min bij 5600 × g) 18.
  5. Verwijder het supernatant en resuspendeer de NRS in gedeïoniseerd water. Als opnieuw gesuspendeerde deeltjes aggregaten kunnen vormen zijn opgelost, ze dagelijks de beste resultaten. Als alternatief, op te slaan in een koelkast niet langer dan 1 week. Niet invriezen.
  6. Voor het gebruik van onder celcultuur condities, ultrasone trillingen de Au NR-oplossing gedurende 5 minuten en dan steriliseren met UV-licht gedurende 30 min (UV-stralingsintensiteit niet minder dan 400 mW ∙ m -2 bij 254 nm).

2. NG108-15 neuronale cellijn, Cultuur en differentiatie

  1. Voor het celkweekmedium, bereiden 500 ml van steriele Dulbecco's gemodificeerd Eagle medium (DMEM) dat 10% (w / v) foetaal kalfsserum (FCS), 1% (w / v) L-glutamine, 1%(W / v) penicilline / streptomycine en 0,5% (w / v) amfotericine B.
    Opmerking: Supplementen worden hoeveelheden verdeeld, bewaard bij -20 ° C en toegevoegd aan de media op de dag noodzakelijk. Celkweekmedium kan worden gekoeld in een steriele toestand maximaal 1 maand.
  2. Voor de celdifferentiatie medium bereiden 50 ml steriel DMEM bevattende 1% (w / v) L-glutamine, 1% (w / v) penicilline / streptomycine en 0,5% (w / v) amfotericine B.
  3. Groeien NG108-15 neuronale cellen in 10 ml celkweekmedium in T75 kolven van polystyreen in een incubator met bevochtigde atmosfeer (5% CO2 bij 37 ° C). Normaal zaad 1,5-2 x 10 5 cellen in elke kolf direct in 3-4 dagen. Veranderen celcultuurmedium om de twee dagen.
    Opmerking: Om genetische afwijkingen of variaties voorkomen, mag u geen cellen ouder dan doorgang 21 voor experimenten te gebruiken.
  4. Als 70-80% samenvloeiing in de cultuur, verandert het medium met warme verse celcultuurmedium. Mechanisch losmaken van de cellen door voorzichtig Knockoning de bodem van de confluente kolf. Gebruik geen trypsine.
  5. Centrifugeer de celsuspensie gedurende 5 minuten bij 600 xg en resuspendeer de cel pellet in 2 ml warm celdifferentiatie medium.
  6. Seed 2 x 10 4 cellen / cm2 in een weefselkweek polystyreen plaat met 96 putjes met 200 ui celdifferentiatie medium. Incubeer het experiment 1 dag bij 5% CO 2/37 ° C.
  7. Voeg tussen 3,2 x 10 9 -4,2 × 1 0 10 deeltjes / ml Au NR oplossing op dag 2 en incubeer het voor nog 24 uur. Laat de deeltjes niet toe voor de controle-experimenten.
    Opmerking: Als een alternatief controlesysteem kan Au NP met een goed gedifferentieerde piekabsorptiegolflengte gebruikt voor vergelijkingsdoeleinden 14. Voor een meer consistente cel gedrag, houden de celdichtheid constant en niet de goed oppervlak voorafgaand aan de cel zaaien niet wijzigen.

3. neurietuitgroei Enhancement

  1. Paarde laser met een single mode glasvezel (numerieke opening = 0,13) en eindigen met een vezel connector (FC connectoren zijn handig en algemeen beschikbaar). Meet de uitgang laservermogen met een standaard power meter. Om optimale resultaten, overeenkomen met de piek golflengte van de laser om de plasmon resonantie piek van de NRs.
  2. Op dag 3 na NR incubatie, bevestig de FC-connector naar de put. Bestralen steekproeven en controles bij RT gedurende 1 minuut in continuous wave, voor verschillende laser bevoegdheden. Laat de kweek verlopen gedurende 3 bijkomende dagen bij 5% CO 2/37 ° C. Herhaal de laserbestraling gedurende minimaal 3 onafhankelijke metingen.
    Opmerking: Verschillende bestralingstijden en pulsfrequentie kunnen worden geselecteerd, afhankelijk van de toepassing.
  3. Kenmerkend zijn voor de laser in termen van de balk diameter en laser instraling (W ∙ cm -2).
    1. Voor een standaard single mode fiber, gebruiken NA = n ∙ sin θ,waarin n de brekingsindex van het medium in gebruik is en θ is de halve hoek van de lichtkegel de vezel verlaat (zie figuur 1A). Van trigonometrie, r = tan θ ∙ d, waarbij r de straal straal en d de afstand tussen de vezel en het monster. De FC connector voor de diameter van de bron, dus het verlichten van het monster op een afstand d = 2.70 ± 0.20 mm. Licht verlaat de vezel in water (n = 1,33), het geven van r = tan (sin-1 (NA / n)) ∙ d.
    2. Met deze vergelijking Bereken de laserstraal radius, de bijbehorende balk stippellijn de gemiddelde laser bestralingssterkte (laservermogen gedeeld door balk gebied) op het doel (zie voorbeeld grafiek in figuur 1B). Deze waarden vertegenwoordigen de gemiddelde instraling op het verlichte oppervlak.
    3. Evalueer de fouten voor de metingen met de algemene theorie van foutenpropagatie.
      Opmerking: De afstand between de FC connector en het monster kan worden gemeten door foto's van de experimentele opstelling en naverwerking van de afbeelding met geschikte software (bijv ImageJ).
  4. Op dag 5, verwijdert celdifferentiatie medium uit de experimenten en bevestig de monsters met 3,7% (v / v) formaldehyde oplossing gedurende 10 min, vervolgens permeabilize de cellen met 0,1% (v / v) Triton X-100 gedurende 20 min.
  5. Voeg 3% (w / v) runderserumalbumine (BSA) de monsters gedurende 60 min naar het omgezette eiwit bindingsplaatsen te blokkeren. Label de monsters voor anti-βIII-tubuline overnacht (5 ug / ml in PBS aangevuld met 1% BSA) bij 4 ° C.
  6. Incubeer de cellen gedurende 90 min in het donker met een geschikt secundair antilichaam (bijv TRITC geconjugeerd anti-muis IgG-antilichaam) met een concentratie van 0,4-2 ug / ml in 1% BSA in PBS. Label de celkernen met DAPI (0,1 ug / ml in gedeïoniseerd water) gedurende 10 min.
    Opmerking: Antibody vervoeging en concentratie might variëren volgens het bedrijf protocol. Was monsters met PBS tweemaal gedurende 5 min na elke kleuring fase.
    figure-protocol-1
  7. Afbeelding stalen door epifluorescentie of confocale microscopie met ten minste 20 x objectief. Kies de microscoop filtert dienovereenkomstig aan het secundaire antilichaam. Selecteer een DAPI filter (λ EX = 358 nm, EM λ = 488 nm) om de celkernen zichtbaar.
  8. Analyseer de foto door beoordeling: i) de maximale lengte van neurieten (opnemen de lengte van de punt van de neurieten aan het begin van het cellichaam), ii) het aantal neurieten per neuronale cel (vatten alle neurieten per cel) en iii) het percentage van cellen met neurieten (verdeel het totale aantal cellen die βIII-tubuline door het totale aantal cellen met een positief gekleurde kern) 19.

4. Laser-geïnduceerde intracellulaire Ca 2+ Imaging

  1. Bereid een 20% (w / v) voorraad oplossing van Pluronic F-127 door het oplossen van 2 g opgeloste stof in 10 ml watervrij dimethylsulfoxide (DMSO). Verwarm de oplossing van Pluronic F-127 bij 40 ° C gedurende ongeveer 20 minuten om de oplosbaarheid te verhogen. Bereiden op voorhand indien bewaard bij kamertemperatuur.
  2. Op dag 3 na NR incubatie bereiden een gebalanceerde zoutoplossing (BSS; 135 mM NaCl, 4,5 mM KCI, 1,5 mM CaCl2, 0,5 mM MgCl2, 5,6 mM glucose en 10 mM HEPES, pH 7,4) en aangevuld met 5 uM Fluo-4:00 in DMSO en 0,1% (w / v) van Pluronic F-127 oplossing.
    Opmerking: BSS oplossing kan worden voorbereid en gekoelde maximaal 1 maand. Voeg de supplementen (Fluo-04:00 en Pluronic F-127) op de dag van het experiment.
  3. Verwijder celdifferentiatie medium en vervang het door het aangevuld BSS oplossing. Om de beste resultaten met een omgekeerde confocale microscoop verkrijgen, incubeer de cellen in een micro-slide goed.
  4. Load NG108-15 cellen met Fluo-04:00gedurende 30 min in het donker bij 5% CO 2/37 ° C. Na de incubatietijd, wassen monsters tweemaal met BSS aan een extracellulaire onbelaste fluorofor verwijderen.
  5. Koppel de laser met een single mode optische vezel en klieven spuitkop standaardtechnieken. Observeer de resulterende tip onder een optische microscoop, een oppervlak van hoge kwaliteit te waarborgen (dwz de punt loodrecht op de vezel-as en plat op microscopie inspectie zou moeten zijn).
    1. Meet de uitgang laservermogen met een standaard power meter. Steek het licht levering vezel in een optische vezel houder en brengen het naar een micropositioner. Zie Brown et al. 20 voor meer details over glasvezel voorbereiding en positionering.
      Let op: Volg de algemene regels voor de veiligheid van de laser tijdens de meting van het laservermogen (bv niet direct in de laserstraal kijken, draag laser veiligheidsbril tijdens het hanteren, strooilicht blootstelling aan andere lab gebruikers voorkomen) <./ Li>
  6. Sluit een oscilloscoop aan de draagbare laser het optische modulatie volgen. Gebruik een binair signaal met variabele frequenties (0,5-2 Hz) en pulslengten (20-100 msec). Sluit de laser met behulp van de modulatie signaal als transistor-transistor logica (TTL) input voor de microscoop, na de in Paviolo et al. 13 setup.
    1. Plaats de cellen onder een omgekeerde confocale microscoop en positioneren het licht levering fiber 250 ± 50 micrometer uit de buurt van de doelcel in de transmissie verlichting mode. Op deze afstand, gebruik maken van de vergelijkingen die in 3.3.1 om de bundel straal te berekenen op het doel.
  7. Gebruik een argon-ion laser (488 nm) de geïnternaliseerde Fluo-04:00 kleurstof exciteren (λ EX = 494 nm, EM λ = 516 nm) en de gesynchroniseerde LD voor de excitatie van de endocytose NRs. Voer de beeldvorming bij RT van monsters en controles met behulp van ten minste 40 × doelstelling door het verzamelen van tijdreeksen scansmet 256 × 256 pixels / frameresolutie in rondreis mode met een frequentie van ten minste 4 Hz. Voer een opname zonder LD excitatie aan een argon-ion laser interferentie (baseline ruis) te identificeren.
  8. Verwijder de achtergrond uit de gegevens met behulp van adaptief gewogen bestraft kleinste kwadraten algoritmen 21. Plot de geïnduceerde Ca2 + variaties in functie van de tijd. Analyseer de kortstondige pieken in de fluorescentie-intensiteit met behulp van het post-processing software door drempeling op een niveau drie maal de standaardafwijking van de basislijn ruis (3σ).

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Resultaten

Door Protocollen 1, 2 en 3 beschreven, werd een stimulerend effect op differentiatie waargenomen in NG108-15 neuronale cellen gekweekt met Au NP (Au NRs, poly (styreensulfonaat) -gecoate Au NRs en met siliciumdioxide beklede Au NRs) na de laser blootstellingen tussen 1,25 en 7,5 W · cm -2. Confocale beelden van rhodamineB gelabelde Au NRs aangetoond dat de deeltjes internalisatie van dag 1 van incubatie 12. De lokalisatie werd voornamelijk waargenomen in het cytoplasma, wat aangeeft dat de voorkeur...

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Discussie

De in deze presentatie protocollen beschrijven hoe de cultuur, differentiëren en optisch stimuleren neuronale cellen met behulp van extrinsieke dempers. De NR kenmerken (bv afmetingen, vorm, plasmon resonantie golflengte en oppervlaktechemie) en de laser stimulatieparameters (zoals golflengte, pulslengte, herhalingssnelheid, enz.) Kan worden gevarieerd om verschillende experimentele behoeften. De effecten op celgedrag kan worden gecontroleerd met behulp van standaard biologische bepalingen en materiale...

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Openbaarmakingen

De auteurs hebben geen belangenconflicten te melden.

Dankbetuigingen

De auteurs willen graag NanoVentures Australië voor reis financiële steun en Prof. John Haycock erkennen voor het feit dat gedeeltelijk gehost dit onderzoek aan de Universiteit van Sheffield en mevrouw Jaimee Mayne voor haar hulp tijdens het filmen.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel
NaamBedrijfCatalogusnummerOpmerkingen
Au NRSigma Aldrich716812
NG108-15Sigma Aldrich8811230
DMEMSigma AldrichD6546
FCSLife Technologies10100147
L-glutamineSigma AldrichG7513
Penicillin/streptomycinLife Technologies15140122
Amphotericin BLife Technologies15290018
FormaldehydeSigma AldrichF8775
Triton X-100BDHT8532
BSASigma AldrichA2058
Anti-βIII-tubulinPromegaG7121
TRITC-conjugated anti-mouse IgG antibodySigma AldrichT5393
DAPIInvitrogenD1306
Fluo-4 AMInvitrogenF14201
DMSOSigma Aldrich472301
Pluronic F-127InvitrogenP6867
UV-Vis spectrometerVarian Medical Systems Inc.Cary 50 Bio
Mini centrifugeEppendorfMini Spin
Sonic bathUnisonics AustraliaFPX 10D
Cell culture incubatorKendroHera Cell 150
Cell culture centrifugeHettichRotofix 32A
Laser diodeOptotech780 nm single mode fibre - coupled LD
Optical fiberThorlabs780 HP
Power meterCoherentLaser Check
ImageJhttp://rsb.info.nih.gov/ij/index.html
Epifluorescent microscopeAxon InstrumentsImageX-press 5000A
μ-slide wellIbidi80826
Inverted confocal microscopeCarl Zeiss Microscopy Ltd.LSM 510 meta-confocal microscope
OscilloscopeTektronixTDS210

Referenties

  1. Richter, C. P., Matic, A. I., Wells, J. D., Jansen, E. D., Walsh, J. T. Neural stimulation with optical radiation. Laser. Photonics Rev. 5 (1), 68-80 (2011).
  2. Dittami, G. M., Rajguru, S. M., Lasher, R. A., Hitchcock, R. W., Rabbitt, R. D. Intracellular calcium transients evoked by pulsed infrared radiation in neonatal cardiomyocytes. J. Physiol. 589 (6), 1295-1306 (2011).
  3. Thompson, A. C., Wade, S. A., Brown, W. G. A., Stoddart, P. R. Modeling of light absorption in tissue during infrared neural stimulation. J. Biomed. Opt. 17 (7), 075002-075002 (2012).
  4. Thompson, A. C., Wade, S. A., Cadusch, P. J., Brown, W. G., Stoddart, P. R. Modeling of the temporal effects of heating during infrared neural stimulation. J. Biomed. Opt. 18 (3), 035004(2013).
  5. Huang, H., Delikanli, S., Zeng, H., Ferkey, D. M., Pralle, A. Remote control of ion channels and neurons through magnetic-field heating of nanoparticles. Nat. Nanotechnol. 5 (8), 602-606 (2010).
  6. Farah, N., et al. Holographically patterned activation using photo-absorber induced neural-thermal stimulation. J. Neural. Eng. 10 (5), (2013).
  7. Ciofani, G., et al. Enhancement of neurite outgrowth in neuronal-like cells following boron nitride nanotube-mediated stimulation. ACS Nano. 4 (10), 6267-6277 (2010).
  8. Kim, J. A., et al. Enhancement of neurite outgrowth in PC12 cells by iron oxide nanoparticles. Biomaterials. 32 (11), 2871-2877 (2011).
  9. Myroshnychenko, V., et al. Modelling the optical response of gold nanoparticles. Chem. Soc. Rev. 37 (9), 1792-1805 (2008).
  10. Choi, W. I., Sahu, A., Kim, Y. H., Tae, G. Photothermal cancer therapy and imaging based on gold nanorods. Ann. Biomed. Eng. 40 (2), 534-546 (2011).
  11. Zhan, Q., Qian, J., Li, X., He, S. A study of mesoporous silica-encapsulated gold nanorods as enhanced light scattering probes for cancer cell imaging. Nanotechnology. 21 (5), 055704(2010).
  12. Paviolo, C., et al. Laser exposure of gold nanorods can increase neuronal cell outgrowth. Biotechnol. Bioeng. 110 (8), 2277-2291 (2013).
  13. Paviolo, C., Haycock, J. W., Cadusch, P. J., McArthur, S. L., Stoddart, P. R. Laser exposure of gold nanorods can induce intracellular calcium transients. J. Biophotonics. 7 (10), 761-765 (2014).
  14. Yong, J., et al. Gold-nanorod-assisted near-infrared stimulation of primary auditory neurons. Adv. Healthcare Mater. , (2014).
  15. Eom, K., et al. Enhanced infrared neural stimulation using localized surface plasmon resonance of gold nanorods. Small. , (2014).
  16. Juste, J., Pastoriza-Santos, I., Liz-Marzán, L. M., Mulvaney, P. Gold nanorods: Synthesis, characterization and applications. Coordination Chemistry Reviews. (17-18), 1870-1901 (2005).
  17. Shang, J., Gao, X. Nanoparticle counting: towards accurate determination of the molar concentration. Chem. Soc. Rev. 43 (21), 7267-7278 (2014).
  18. Sharma, V., Park, K., Srinivasarao, M. Shape separation of gold nanorods using centrifugation. Proc. Natl. Acad. Sci. 106 (13), 4981-4985 (2009).
  19. Kaewkhaw, R., Scutt, A. M., Haycock, J. W. Anatomical site influences the differentiation of adipose-derived stem cells for schwann-cell phenotype and function. Glia. 59 (5), 734-749 (2011).
  20. Brown, W. G. A., Needham, K., Nayagam, B. A., Stoddart, P. R. Whole cell patch clamp for investigating the mechanisms of infrared neural stimulation. JoVE. (77), (2013).
  21. Cadusch, P. J., Hlaing, M. M., Wade, S. A., McArthur, S. L., Stoddart, P. R. Improved methods for fluorescence background subtraction from Raman spectra. J. Raman Spectrosc. 44 (11), 1587-1595 (2013).
  22. Daud, M. F. B., Pawar, K. C., Claeyssens, F., Ryan, A. J., Haycock, J. W. An aligned 3D neuronal-glial co-culture model for peripheral nerve studies. Biomaterials. 33 (25), 5901-5913 (2012).
  23. Jung, S., et al. Intracellular gold nanoparticles increase neuronal excitability and aggravate seizure activity in the mouse brain. PLoS ONE. 9 (3), e91360(2014).
  24. Salinas, K., Kereselidze, Z., DeLuna, F., Peralta, X., Santamaria, F. Transient extracellular application of gold nanostars increases hippocampal neuronal activity. J. Nanobiotechnology. 12 (1), 31(2014).
  25. Ebbesen, C. L., Bruus, H. Analysis of laser-induced heating in optical neuronal guidance. J. Neurosci. Meth. 209 (1), 168-177 (2012).
  26. Iwanaga, S., et al. Location-dependent photogeneration of calcium waves in HeLa cells. Cell Biochem. Biophys. 45 (2), 167-176 (2006).
  27. Huang, X., Jain, P. K., El-Sayed, I. H., El-Sayed, M. A. Determination of the minimum temperature required for selective photothermal destruction of cancer cells with the use of immunotargeted gold nanoparticles. Photochem. Photobiol. 82 (2), 412-417 (2006).
  28. Connor, E. E., Mwamuka, J., Gole, A., Murphy, C. J., Wyatt, M. D. Gold nanoparticles are taken up by human cells but do not cause acute cytotoxicity. Small. 1 (3), 325-327 (2005).
  29. Isomaa, B., Reuter, J., Djupsund, B. M. The subacute and chronic toxicity of cetyltrimethylammonium bromide (CTAB), a cationic surfactant, in the rat. Arch. Toxicol. 35 (2), 91-96 (1976).
  30. Juste, J., Pastoriza-Santos, I., Liz-Marzán, L., Mulvaney, P. Gold nanorods: synthesis, characterization and applications. Coord. Chem. Rev. 249 (17-18), 1870-1901 (2005).
  31. Dreaden, E. C., Alkilany, A. M., Huang, X., Murphy, C. J., El-Sayed, M. A. The golden age: gold nanoparticles for biomedicine. Chem. Soc. Rev. 41 (7), 2740-2779 (2012).
  32. Huang, X., Jain, P. K., El-Sayed, I. H., El-Sayed, M. A. Plasmonic photothermal therapy (PPTT) using gold nanoparticles. Lasers Med. Sci. 23 (3), 217-228 (2008).
  33. Albert, E. S., et al. TRPV4 channels mediate the infrared laser-evoked response in sensory neurons. J. Neurophysiol. 107 (12), 3227-3234 (2012).
  34. Garcia-Elias, A., et al. Phosphatidylinositol-4,5-biphosphate-dependent rearrangement of TRPV4 cytosolic tails enables channel activation by physiological stimuli. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 110 (23), 9553-9558 (2013).
  35. Shapiro, M. G., Homma, K., Villarreal, S., Richter, C. -P., Bezanilla, F. Infrared light excites cells by changing their electrical capacitance. Nat. Commun. 3 (736), (2012).
  36. Roggan, A., Friebel, M., Dörschel, K., Hahn, A., Müller, G. Optical properties of circulating human blood in the wavelength range 400-2500 nm. J. Biomed. Opt. 4 (1), 36-46 (1999).
  37. Byrnes, K. R., et al. Light promotes regeneration and functional recovery and alters the immune response after spinal cord injury. Lasers Surg. Med. 36 (3), 171-185 (2005).
  38. Wu, X., et al. 810 nm wavelength light: an effective therapy for transected or contused rat spinal cord. Lasers Surg. Med. 41 (1), 36-41 (2009).
  39. Grossman, N., Schneid, N., Reuveni, H., Halevy, S., Lubart, R. 780 nm low power diode laser irradiation stimulates proliferation of keratinocyte cultures: involvement of reactive oxygen species. Lasers Surg. Med. 22 (4), 212-218 (1998).
  40. Wong-Riley, M. T. T., et al. Photobiomodulation directly benefits primary neurons functionally inactivated by toxins - Role of cytochrome c oxidase. J. Biol. Chem. 280 (6), 4761-4771 (2005).
  41. Beauvoit, B., Kitai, T., Chance, B. Contribution of the mitochondrial compartment to the optical properties pf the rat liver: a theoretical and practical approach. Biophys. J. 67 (6), 2501-2510 (1994).

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Herprints en machtigingen

Meer artikelen verkennen

Goudnanostavennabij-infrarode laserceldifferentiatiecalciumactiviteitconfocale microscopiebèta drie tubulinefluorescerende kleurstoflaserbestraling
Goud nanorod-bijgestaan ​​Optische Stimulatie van neuronale cellen
Neem contact met ons op
Aanbevelen aan de bibliotheek

Privacy

Gebruiksvoorwaarden

Beleidsoverzicht

Copyright © 2026 MyJoVE Corporation. Alle rechten voorbehouden.