Dit artikel demonstreert de beginselen van een snelle, minimaal invasieve injectie van fluorescerende microdeeltjes in de circulatory system van kleine vissen en de visualisatie in vivo van het microdeeltjes in vis bloed.
Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.
Methodenartikel
Dit artikel demonstreert de beginselen van een snelle, minimaal invasieve injectie van fluorescerende microdeeltjes in de circulatory system van kleine vissen en de visualisatie in vivo van het microdeeltjes in vis bloed.
De systemische toediening van micro-formaat deeltjes in een levend organisme kan worden toegepast voor therapieën visualisatie, drugs en levering van vaccin, implantatie van transgene cellen en kleine optische sensoren. Echter intraveneuze microinjections in kleine dieren, die meestal in biologische en veterinaire laboratoria worden gebruikt, zijn zeer moeilijk en vereist opgeleid personeel. Hierin tonen wij een robuuste en efficiënte methode voor het binnenbrengen van deeltjes in de bloedsomloop van volwassen zebravissen (Danio rerio) door injectie in de nier vis. Om te visualiseren de geïntroduceerde microdeeltjes in de therapieën, stellen wij voor een eenvoudige intravital beeldvormende techniek in de kieuwen van de vis. In vivo monitoring van de zebravis bloed pH werd uitgevoerd met behulp van een ingespoten microencapsulated TL probe, SNARF-1, om aan te tonen een van de mogelijke toepassingen van de beschreven techniek. Dit artikel bevat een gedetailleerde beschrijving van de inkapseling van pH-gevoelige kleurstof en toont aan de beginselen van de snelle injectie en visualisatie van de verkregen microcapsules voor in vivo opname van het fluorescerende signaal. De voorgestelde methode van injectie wordt gekenmerkt door een laag sterftecijfer (0-20%) en hoog rendement (70-90% succes), en het is eenvoudig in te stellen met behulp van algemeen beschikbare apparatuur. Alle beschreven procedures kunnen worden uitgevoerd op andere kleine vissoorten, zoals guppies en medaka.
Het beheer van micro-formaat deeltjes in een dierlijke organisme is een belangrijke taak op gebieden zoals drugs en vaccin levering1, therapieën visualization2transgene cel implantatie3en kleine optische sensor implantatie 4 , 5. de implantatie procedure voor microscale deeltjes in het vaatstelsel van kleine laboratoriumdieren is echter moeilijk, vooral voor delicate waterorganismen. Voor specimens van de populaire onderzoek zoals zebrafish, is het raadzaam dat deze procedures worden verduidelijkt met behulp van video protocollen.
Intracardiac en capillaire microinjections nodig opgeleid personeel en unieke microchirurgie voorzieningen voor de levering van microobjects in zebrafish bloed. Eerder, een retro-orbitaal Handleiding injectie3 werd voorgesteld als een gemakkelijke en effectieve methode voor het beheer van hele cellen. Echter in onze ervaring duurt vanwege de kleine oppervlakte van het oog capillaire netwerk, het veel praktijk om het gewenste resultaat van deze techniek.
Hierin beschrijven we een methode voor robuuste en efficiënte microparticle implantatie in de bloedsomloop door Handleiding injectie rechtstreeks in het nierweefsel van volwassen zebrafish, die rijk is aan haarvaten en renale vaartuigen. Deze techniek is gebaseerd op het video protocol voor cel transplantatie in de zebravis nier6, maar de traumatische en tijdrovende microchirurgische stappen werden uitgeschakeld. De voorgestelde methode wordt gekenmerkt door lage sterfte (0-20%) en hoog rendement (70-90% succes), en het is eenvoudig in te stellen met behulp van algemeen beschikbare apparatuur.
Een belangrijk onderdeel van het voorgestelde protocol is de visualisatie van de geïmplanteerde microdeeltjes (als ze TL of colorized zijn) in de haarvaten van gill, dat voorziet in de verificatie van de kwaliteit van de injectie, een ruwe relatieve beoordeling van het aantal ingespoten deeltjes, en de opsporing van de spectrale signaal voor fysiologische metingen vanuit het circulerende bloed. Als een voorbeeld van de mogelijke toepassingen van de beschreven techniek, wij laten zien dat het protocol voor in vivo metingen van zebravis bloed pH met behulp van een microencapsulated fluorescerende sonde, SNARF-1, oorspronkelijk voorgesteld in Borvinskaya et al. 20175.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Alle experimentele procedures werden uitgevoerd in overeenstemming met de EU-richtlijn 2010/63/EG voor dierproeven en zijn goedgekeurd door het dier onderwerpen onderzoek Comité van Instituut Biologie aan de Universiteit van de staat van Irkoetsk.
1. fabricage van Microcapsules
Opmerking: De Microcapsules uitvoering een fluorescente kleurstof worden bereid met een laag-voor-laag-vergadering van tegengesteld geladen polyelectrolytes7,8. Alle procedures werden uitgevoerd bij kamertemperatuur.
2. voorbereiding van optische Setup en kalibratie van Microencapsulated SNARF-1
Opmerking: Ruwe pH metingen met microencapsulated SNARF-1 kan worden gemaakt met behulp van afbeeldingen in twee kanalen van een fluorescente microscoop7, maar in dit protocol een één-kanaals fluorescente microscoop op een vezel-spectrometer aangesloten werd toegepast.

3. voorbereiding voor injectie
4. injectie
5. in Vivo visualisatie
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
De verkregen resultaten komen uit een van de drie belangrijkste categorieën van de gepresenteerde protocol: de vorming van fluorescerende microdeeltjes door inkapseling van een fluorescente kleurstof (Figuur 1), de nier injectie van microcapsules met verdere visualisatie in Gill haarvaten (Figuur 2 en 3) en, ten slotte, het in vivo spectrale opnemen van SNARF-1 fluorescentie te controler...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
We gebruikten om aan te tonen de injectie van microdeeltjes in de zebravis nier, semi-permeabel microcapsules geladen met een indicator kleurstof. Dus bevat het protocol instructies voor de fabricage van de microcapsules met behulp van de vergadering van de laag-voor-laag van tegengesteld geladen polyelectrolytes7,8,15,16,17 ,18
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
De auteurs hebben niets te onthullen.
Auteurs erkennen sterk de hulp van Bogdan Osadchiy en Evgenii Protasov (Irkoetsk State University, Rusland) ter voorbereiding van het protocol van de video. Dit onderzoek werd gesteund door de Russische Science Foundation (#15-14-10008) en de Russische Stichting voor fundamenteel onderzoek (#15-29-01003).
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| SNARF-1-dextran, 70000 MW | Thermo Fisher Scientific | D3304 | Fluorescente sonde. Elke andere geschikte polymeergebonden fluorescente kleurstof kan worden gebruikt als vulstof voor microcapsules |
| Albumine-fluoresceine isothiocyanate conjugaat (FITC-BSA) | SIGMA | A9771 | Fluorescente sonde |
| Rhodamine B isothiocyanate-Dextran (RITC-dextran) | SIGMA | R9379 | Fluorescente sonde |
| Calciumchloride | SIGMA | C1016 | CaCO3-sjablonenvorming |
| Natriumcarbonaat | SIGMA | S7795 | CaCO3-sjablonenvorming |
| Poly(allylamine hydrochloride), MW 50000 (PAH) | SIGMA | 283215 | Katjonisch polymeer |
| Poly(natrium 4-styreensulfonaat), MW 70000 (PSS) | SIGMA | 243051 | Aanionisch polymeer |
| Poly-L-lysine [20 kDa] geënt met polyethyleenglycol [5 kDa], g = 3,0 tot 4,5 (PLL-g-PEG) | SuSoS | PLL(20)-g[3.5]-PEG(5) | Laatste polymeer om de biocompatibiliteit van microcapsules te verhogen |
| Natriumchloride | SIGMA | S8776 | Voor het oplossen van toegepaste polymeren |
| Waterzuiveringssysteem | Millipore | SIMSV0000 | Voor het bereiden van gedeïoniseerd water |
| Magneetroerder | Stegler | Voor CaCO3-sjablonenvorming | |
| Eppendorf Research plus pipette, 1000 µL | Eppendorf | Doseringsoplossingen | |
| Eppendorf Research plus pipette, 10 µL | Eppendorf | Doseringsoplossingen | |
| Pipetpunten, volumebereik 200 tot 1000 µL | F.L. Medical | 28093 | Doseringsoplossingen |
| Pipetpunten, volumebereik 0,1-10 μL | Eppendorf | Z640069 | Doseringsoplossingen |
| Mini-centrifuge Microspin 12, hoge snelheid | BioSan | Voor centrifugatie-wasprocedure van microcapsules | |
| Microcentrifugebuisjes, 2 mL | Eppendorf | Z666513 | Synthese en opslag van microcapsules |
| Shaker Intelli-mixer RM-1L | ELMY Ltd. | Om de aggregatie van microcapsules te verminderen | |
| Ultrasoonreiniger | Om de aggregatie van microcapsules te verminderen | ||
| Hoofdtelefoons | Om de oren te beschermen tegen ultrageluid | ||
| Ethyleendiaminetetraazijnzuur | SIGMA | EDS | Om de CaCO3-sjablonen op te lossen |
| Mononatriumfosfaat | SIGMA | S9638 | Bereiding van pH-buffers |
| Dinatriumfosfaat | SIGMA | S9390 | Bereiding van pH-buffers |
| Natriumhydroxide | SIGMA | S8045 | Om de pH van de EDTA-oplossing en buffers aan te passen |
| Thermostaatkamer | Om microcapsules op een glazen plaatje te drogen | ||
| Hemocytometer telkamer voor bloedcellen | Om de grootteverdeling en concentratie van de bereide microcapsules te onderzoeken | ||
| Fluorescente microscoop Mikmed 2 | LOMO | In vivo visualisatie van microcapsules in visbloed | |
| Set van fluorescente filters voor SNARF-1 (moet worden gekozen afhankelijk van het microscoopmodel; voorbeeld wordt gegeven) | Chroma | 79010 | Visualisatie van microcapsules met fluorescente sondes |
| Fiber spectrometer QE Pro | Ocean Optics | Calibratie van microcapsules onder microscoop | |
| Optische vezel QP400-2-VIS NIR, 400 μm, 2 m | Ocean Optics | Om spectrometer met microscooppoort te verbinden | |
| Collimator F280SMA-A | Thorlabs | Om spectrometer met microscooppoort te verbinden | |
| Glaze microscoopplaatje | Fisherbrand | 12-550-A3 | Calibratie van microcapsules onder microscoop |
| Dekvlakken, 22 x 22 mm | Pearl | MS-SLIDCV | Calibratie van microcapsules onder microscoop |
| Glazen microcapillairen Intra MARK, 10 µL | Blaubrand | BR708709 | Om visbloed te verzamelen |
| Kluuntjesolie | SIGMA | C8392 | Visanesthesie |
| Lancet No 11 | Apexmed international B.V. | P00588 | Om de visstaart te snijden en de stalen naald los te maken van de punt van de insuline-auto-injector |
| Heparine, 5000 U/mL | Calbiochem | L6510-BC | Voor het behandelen van alle oppervlakken die in contact komen met visbloed tijdens het verzamelen van visbloed |
| Seven 2 Go Pro pH-meter met micro-elektrode | Mettler Toledo | Om de pH van visbloed te bepalen | |
| Insulinepennaalden Micro-Fine Plus, 0,25 x 5 mm | Becton, Dickinson and Company | Voor injectieprocedure. Elke dunne naald (Ø 0,33 mm of minder) is geschikt | |
| Glazen capillairen, 1 x 75 mm | Hirschmann Laborgeräte GmbH & Co | 9201075 | Voor injectieprocedure |
| Gasbrander | Om stalen naald aan glazen capillair te solderen | ||
| Microinjector IM-9B | NARISHIGE | Voor nauwkeurige dosering van microcapsules suspensie | |
| Petrischalen, 60 mm x 15 mm, polystyreen | SIGMA | P5481 | Voor manipulaties met vissen onder anesthesie |
| Kunststof lepel | Voor manipulaties met vissen onder anesthesie | ||
| Vochtige spons | Voor manipulaties met vissen onder anesthesie | ||
| Dissectie-schaar | Thermo Scientific | 31212 | Om de kieuwdeksel van het vishoofd te verwijderen |
| Pasteurpipet, 3,5 mL | BRAND | Z331767 | Om vis |
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.