Rodent Brain Microinjection Using a Quartz Microneedle
JoVE Encyclopedia of Experiments
Neurowetenschap
0 weergaven • 2:58 min • August 7th, 2025
Take a quartz microneedle with customized holes, attached to a syringe filled with water, and connected to a micropump to control the delivery rate.
Take a secured, anesthetized rat with the exposed injection site.
Position the microneedle and place a paraffin film underneath. Put a drop of the injection solution on it.
Retract the water to create an air bubble, then lower the microneedle to draw the solution.
Allow a drop to form, ensuring clear passage.
Use a sharp needle to puncture the brain's membrane.
Insert the microneedle while set at a low delivery speed to prevent tissue fragment penetration into the needle.
Once positioned, go slightly deeper. Stop the delivery and raise it again to avoid backflow.
Start the delivery with increased speed. The holes in the needle ensure optimal distribution of the injected solution.
Allow sufficient time before withdrawing the needle to facilitate diffusion.
Cut a small piece of plastic paraffin film and place it on the skull. Using the 10-microliter pipette, make a drop of the solution to apply on the plastic paraffin film. Stop the pump. Slightly retrieve the pusher of the pump, and create a little air bubble in the capillary by gently pulling the piston of the microinjection syringe.
Lower the tip of the needle until it reaches the drop. Draw the sample by pulling the piston of the microinjection syringe very slowly, avoiding any bubble formation. Replace the pump pusher in contact with the piston, and turn on the pump at a flow rate of 0.3 microliters per minute.
Then wait until the formation of a drop before proceeding to the next step. Afterward, lower the flow to 0.1 microliters per minute. Nick the dura with a stainless steel bevel-tip needle and slowly lower the needle to enter into the brain tissue. When the desired position is reached, go down an additional 0.1 millimeters, then stop the pump.
Raise the stereostatic arm by 0.1 millimeters, and start the pump again at 0.3 microliters per minute. After that, start the timer and the injection. Monitor the bubble movement while injecting. At the end, stop the pump and wait five minutes before slowly retrieving the needle.
Overzicht
Dit artikel beschrijft een gedetailleerd protocol voor de precieze toediening van oplossingen in hersenweefsel met behulp van een kwartsmicronaald. De methode legt de nadruk op een zorgvuldige controle van de injectiesnelheid en techniek om weefselschade te minimaliseren en een effectieve distributie van de oplossing te waarborgen.
Belangrijkste studiecomponenten
Wetenschappelijk vakgebied
- Neurowetenschappen
- Microinjectietechnieken
- Diermodellen
Achtergrond
- Micro-injectie is een cruciale techniek in de neurowetenschappen voor het direct toedienen van stoffen in specifieke hersenregio's.
- Kwarts-micronaaldjes bieden voordelen wat betreft precisie en verminderd weefseltrauma.
- Inzicht in de mechanica van de injectie kan de experimentele resultaten verbeteren.
- Een correcte techniek is essentieel om complicaties zoals terugstroom of belvorming te voorkomen.
Doel van de studie
- Om een uitgebreid protocol te bieden voor het gebruik van kwartsmicronaalden bij herseninjecties.
- Om het belang van injectiesnelheid en techniek te benadrukken bij het minimaliseren van weefselschade.
- Om de reproduceerbaarheid te vergemakkelijken in neurowetenschappelijk onderzoek waarbij micro-injecties worden toegepast.
Gebruikte methoden
- Voorbereiding van kwartsmicronaalden en aansluiting op een micropomp.
- Gebruik van een met water gevulde spuit om luchtbellen te creëren voor het opzuigen van de oplossing.
- Gecontroleerde toediening van oplossingen in hersenweefsel bij variërende snelheden.
- Monitoring van de voortgang van de injectie en aanpassingen om complicaties te voorkomen.
Belangrijkste resultaten
- Succesvolle toediening van oplossingen in hersenweefsel met minimale terugstroom.
- Optimale distributie van geïnjecteerde oplossingen bereikt door een gecontroleerde injectiesnelheid.
- De effectiviteit van kwartsmicronaaldjes in neurowetenschappelijke toepassingen is aangetoond.
- Er is een betrouwbare methode geboden voor toekomstige studies met micro-injecties.
Conclusies
- Het protocol verbetert de precisie van micro-injecties in neurowetenschappelijk onderzoek.
- Zorgvuldige controle van de injectieparameters is essentieel voor succesvolle resultaten.
- Deze methode kan worden aangepast voor diverse stoffen en experimentele condities.
Veelgestelde vragen
Industriële Relevantie
Precieze toediening van verbindingen in specifieke hersengebieden is cruciaal voor targetvalidatie en mechanistische risicoreductie bij de ontdekking van geneesmiddelen in de neurowetenschappen. Deze methode ondersteunt reproduceerbare microinjectietechnieken die het voorspellend vertrouwen in preklinische modellen vergroten door procedurele variabiliteit en weefselschade te minimaliseren. Gecontroleerde injectieparameters maken een betrouwbare distributie van verbindingen mogelijk, wat een nauwkeurige beoordeling van target-interactie en padmodulatie faciliteert.
Strategische toepassingen in biofarmaceutische R&D
Vroege Ontdekking & Targetvalidatie
- Wetenschappelijke waarde: Maakt het mogelijk om therapeutische hypothesen te onderzoeken door middel van gerichte toediening van modulatoren aan gedefinieerde hersenkernen.
- Operationele waarde: Vermindert de variabiliteit in de blootstelling aan verbindingen, waardoor de consistentie van farmacologische read-outs over verschillende studies wordt verbeterd.
- Voorspellende waarde: Ondersteunt de karakterisering van de dosis-responscurve met minimale terugstroom, wat het vertrouwen in doelspecifieke effecten versterkt.
Screening & Assayontwikkeling
- Wetenschappelijke waarde: Bereidt gevalideerde biologische systemen voor op downstream screening door een precieze plaatsing van verbindingen in ziekterelevante circuits te waarborgen.
- Operationele waarde: Standaardiseert afleveringsparameters (stroomsnelheid, diepte, pauzeduur) om de reproduceerbaarheid en schaalbaarheid van assays te verbeteren.
- Klaar voor screening: Faciliteert een betrouwbare evaluatie van verbindingen door procedurele artefacten te minimaliseren die structuur-activiteitsrelaties kunnen vertroebelen.
Translationeel & Preklinisch Onderzoek
- Translationele Continuïteit: Handhaaft methodologische consistentie van ontdekking tot preklinische validatie, wat risico-gecorrigeerde beslissingen over verdere ontwikkeling ondersteunt.
- Ziekterelateerd Systeem: Maakt afgifte mogelijk in anatomisch precieze hersengebieden die relevant zijn voor neuropsychiatrische en neurodegeneratieve ziektemodellen.
- Mechanistische Risicoreductie: Vermindert ambiguïteit bij targetmodulatie door injectie-gerelateerde variabelen te controleren die farmacologische resultaten zouden kunnen maskeren.
Integratie van Pipeline & Workflow
De methode is geïntegreerd in het ontdekkingscontinuüm, van vroege targetvalidatie tot leadoptimalisatie, waarbij een nauwkeurige afgifte in de hersenen vereist is om targetmodulatie en pathway-engagement te beoordelen.
- Ontdekkingsbiologie: Ondersteunt hypothesetoetsing door gecontroleerde toediening van farmacologische instrumenten mogelijk te maken om specifieke neurale circuits en targets te onderzoeken.
- Screening: Verbetert de assay-gereedheid via gestandaardiseerde microinjectieparameters die de reproduceerbaarheid van de resultaten van compound-screening verbeteren.
- Analytiek: Biedt kwantitatieve controle over het toedieningsvolume en de snelheid, waardoor correlatie van injectieparameters met biologische read-outs voor comparatieve analyse mogelijk wordt.
- Translationeel onderzoek: Verbindt ontdekkingsbevindingen met preklinische continuïteit door consistente toediening van compounds in ziektemodellen te waarborgen.
- Herbruikbaarheid binnen de organisatie: Vestigt een herbruikbare capaciteit voor neurowetenschappelijke teams, waardoor de afhankelijkheid van ad hoc-technieken wordt verminderd en de standaardisatie tussen projecten wordt verbeterd.
Operationele en bedrijfsmatige impact
- Wetenschappelijke waarde: Verhoogt het voorspellend vertrouwen bij targetvalidatie door weefseltrauma en confounders gerelateerd aan terugstroom te minimaliseren.
- Operationele waarde: Verbetert de reproduceerbaarheid door gestandaardiseerde, via micropompen gecontroleerde toedieningssnelheden en protocollen voor naaldvoorbereiding.
- Strategische waarde: Ondersteunt betere go/no-go-beslissingen door fout-negatieven/positieven als gevolg van inconsistente toediening van verbindingen te verminderen.
- Impact op portfolio: Maakt risico-gecorrigeerde prioritering van targets mogelijk op basis van betrouwbaar farmacologisch bewijs verkregen uit nauwkeurig toegediende verbindingen.
Overwegingen voor implementatie
- Vereist expertise in neurochirurgische technieken en het bedienen van micropompen voor een precieze naaldpositionering en debietcontrole.
- Afhankelijk van gespecialiseerde instrumentatie, waaronder hulpmiddelen voor de fabricage van kwarts micronaalden, spuitpompen en stereotactische frames.
- Noodzaak tot standaardisatie van protocollen tussen teams voor naaldvoorbereiding, injectieparameters en wachttijden na injectie.
- Overwegingen bij aanpassing omvatten de viscositeit van de oplossing, het injectievolume en de diepte van de doelregio in de hersenen bij verschillende knaagdiermodellen en stammen.
- Praktische beperkingen omvatten de noodzaak van aseptische technieken om infecties te voorkomen en de technische uitdaging om de doorgankelijkheid van de naald tijdens langdurig gebruik te behouden.
Veelgestelde vragen over Biofarma
Intracerebroventriculaire en Intravasculaire Injectie van virusdeeltjes en TL Microkralen in de Neonatale Brain
Gerelateerde video's
0 Bekeken
Ontrafeling van de rol van discrete gebieden van het rattenbrein in de regulatie van ovulatie door omkeerbare inactivatie door tetrodotoxine micro-injecteringen
Gerelateerde video's
0 Bekeken
Manipulatie van enkele neurale stamcellen en neuronen in hersenschijfjes met behulp van roboticamicroïsjectie
Gerelateerde video's
0 Bekeken
Targeting van Deep Brain Structuren met micro-injecties voor de levering van drugs, virale vectoren, of Cell Transplantaties
Gerelateerde video's
0 Bekeken
Gene Levering aan Postnatale Rat Brain door niet-ventriculaire Plasmide-injectie en elektroporatie
Gerelateerde video's
0 Bekeken
Microinjection-Based Delivery of a Therapeutic Agent into an Awake Rodent Brain
Gerelateerde video's
0 Bekeken
Drug Microinjection with Electrophysiological Recording in a Rat Brain
Gerelateerde video's
0 Bekeken
Stereotactische injectie van MicroRNA expressie Lentivirussen om de muis Hippocampus CA1 regio en Evaluatie van de Behavioral Outcome
Gerelateerde video's
0 Bekeken
Gelijktijdig Elektrofysiologische opname en Micro-injecties van remmende middelen in de knaagdierhersenen
Gerelateerde video's
0 Bekeken
Knaagdieren Brain Micro-injectie om te studeren Molecular substraten van gemotiveerd gedrag
Gerelateerde video's
0 Bekeken
Laatst bijgewerkt: 29 augustus 2026