Name: Sensing van Barrier weefselverstoring met een Organic elektrochemische Transistor (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2014-02-10T13:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 17 s
Description: Leer hoe je een organische elektrochemische transistor (OECT) gebruikt om barrièrewefseldisruptie te detecteren. Deze methode monitort ionenflux door gastro-intestinale epitheelcellen en biedt een snelle, kosteneffectieve diagnostische tool.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

playerTrialDesktop

De auteurs van dit document hebben geen concurrerende financiële belangen.

1. PEDOT: PSS oplossing Voorbereiding <ol><li> Aan 50 ml van PEDOT: PSS, voeg ethyleenglycol (verhoogt geleidbaarheid) in een volumeverhouding van 01:04 (ethyleenglycol PEDOT: PSS), 0,5 ul / ml dodecylbenzeensulfonzuur (DBSA) als een oppervlakteactieve stof en 10 mg / ml 3-glycidoxypropyltrimethoxysilaan (GOPS) als vernetter om de hechting van het geleidende polymeer aan het glasplaatje bevorderen. </li></ol> 2. OECT Fabrication (figuur 3) <ol><li> Definieer thermisch verdampt goud source en drain contacten via de lift-off lithografie: <ol><li> Spin jas fotolak op een normale schone glasplaatje op 3000 rpm gedurende 30 sec. Glas afmetingen zijn 3 cm x 1 inch </li><li> Definieer patronen door fotolithografie. Afmetingen kunnen worden gewijzigd, maar de hier vermelde afmetingen bleken tot de optimale gevoeligheid. Maak dan gebruik van een ontwikkelaar. </li><li> Damp 5 nm en 100 nm chroom en goud respectievelijk. </li><li> Lift-off de fotolak in een acaceton bad voor 1 uur, waardoor het substraat met de bron en afvoer Au contacten enige gebied. </li></ol></li><li> De gewenste lengte van de PEDOT: PSS kanaal 1 mm. Dit wordt bereikt door patroonvorming met behulp van een parylene-C (Pa-C) peel-off techniek: <ol><li> Plaats in de coating setup 3,5 g van Pa-C. Gelijkmatig verdampen 2 urn van parylene-C bovenop het substraat met Au contacten. </li><li> Patroon van het kanaal door fotolithografie: <ol><li> Spin jas fotolak op 3000 rpm gedurende 30 sec. </li><li> Gebruik een masker om kanaal en goud contacten 20 sec tot UV verlichten, zal de belichte fotolak oplosbaar geworden in de ontwikkelaar. </li><li> Gebruik ontwikkelaar om het kanaal gebied op de fotolak te openen. </li></ol></li><li> Ets het Pa-C in het kanaal gebied door een 15 min plasma stap (O 2 (50 SCCM) en CHF 4 (3 SCCM) plasma op 160 W) om het kanaal en de gouden contacten te openen. </li></ol></li><li> Stort de PEDOT: PSS mengsel oplossing door middel van spin-coating op500 rpm gedurende 45 seconden. Bak gedurende 30 seconden bij 110 ° C. </li><li> Peel-off van de Pa-C om de PEDOT onthullen: PSS-kanaal van de ondergrond eronder. Dit kanaal moet iets overlappen met de Au contacten in Protocol 1. </li><li> Bak monsters gedurende 1 uur bij 140 ° C onder atmosferische omstandigheden. </li></ol> 3. Apparaat Assembly <ol><li> Voeg PDMS door het mengen van twee oplossingen (meestal samen geleverd in een kit) in een verhouding van 01:10 pekeloplossing in basisoplossing. Bakken gedurende 1 uur bij 120 ° C. </li><li> Ontwerpen goed met behulp van een perforator en snijd een vierkant rond het gewenste gebied. </li><li> Lijm een PDMS vormt bovenop het kanaal resulteert in een kanaal gebied van ongeveer 6 mm 2. Zorg ervoor dat de bron en afvoer contacten niet worden gedekt. </li><li> Maak een drager van kunststof met een gat erin (kan de houder te gebruiken voor de celkweek insert) en lijm het op de top van het PDMS. Laat het een nachtje drogen. </li><li> Test het goed voor lekkende door voorvulling met watER. </li><li> Soldeer elektrische draden op de bron en afvoer contact met tin. </li></ol> 4. Celkweek <ol><li> Bereid celcultuurmedia als volgt: <ol><li> In DMEM, voeg 1% glutamine, 10% foetaal runderserum, 0,5% penicilline-streptomycine, en 0,1% Gentamicine. </li><li> Steriliseer de celkweek media met behulp van een steriel filter apparaat. </li></ol></li><li> Handhaaf Caco-2 cellen tussen passage 49 en 68 bij 37 ° C in een bevochtigde atmosfeer van 5% CO2, in celkweekmedium. </li><li> Verdeel cellen een keer per week met behulp van trypsine en zaad op 1,5 x 10 4 cellen / insert. </li><li> Wijzig celcultuurmedia twee keer per week gedurende 3 weken. </li></ol> 5. Metingen met OECT <ol><li> Sluit een Ag / AgCl draad een SOURCEMETER voor gebruik als poortelektrode. Dompel de punt in celkweekmedium, die wordt gebruikt als elektrolyt, zie figuur 1a. </li><li> Sluit de draden van de bron en afvoer naar thij SOURCEMETER (channel setup dual). </li><li> Breng een vierkante puls positieve spanning (V GS) tussen de gate en de bron (gebruikt als referentie-elektrode: grond). Een negatieve constante spanning tussen drain en source (V DS) wordt toegepast en bijbehorende stroom (I DS) wordt gemeten. </li><li> Gebruik een pc met programma verzamelen van gegevens. OECT parameters in een aangepaste acquisitie programma ingevoerd moeten zijn als volgt: V DS = -0,2 V, V GS = 0,3 V, V GS op tijd = 2 sec, off time = 28 sec. </li><li> Uitlezen source-drain stroom (I DS) en poort (I GS). Voer de meting gedurende enkele minuten om een ​​stabiele basislijn signaal te waarborgen. </li></ol> 6. Integreren Cellen met OECT voor Measurement Opmerking: Voor het experiment, kan de integriteit van de cellaag worden gecontroleerd door het meten TER met Impedantiespectroscopie apparaat. TER elk 3 weken oude Caco-2 cellen insert moet hoger zijn dan 400 Ω. cm 2. <ol><li> Tijdens off time van OECT meting: Verwijder de gate-elektrode van de elektrolyt, nemen de celkweek insert, en vervang de gate-elektrode in de celkweek insert. </li><li> Het uitvoeren van een nulmeting met de cellen gedurende enkele minuten tot een stabiel signaal te waarborgen. De basislijn wordt gebruikt voor de berekening van de genormaliseerde waarde overeenkomt met een intacte monolayer (0). </li></ol> 7. Voorbereiding en inleiding van toxische verbinding <ol><li> Bereid een oplossing van 1 M EGTA in DI water, eerst de pH van de oplossing op 7,4 met Tris-base. </li><li> Voeg EGTA oplossing het geschikte volume tot de gewenste concentratie (bijvoorbeeld tussen 5 mM en 100 mM) rekening houdend met de omvang te verkrijgen. De EGTA moet in de basale kamer worden toegevoegd tijdens het off tijd. </li><li> Meet continu gedurende 90 minuten zoals in Protocol 5. Als de meting is being uitgevoerd bij kamertemperatuur, de stabiliteit van de cellen niet constant na 90 minuten. </li><li> Aan het einde van de run, krassen op de cellaag te resulteren in een volledige vernietiging van de barrièrelaag en meten 15 minuten, dit punt kan gebeuren door het verwijderen van het filter en onderdompelen van de poortelektrode in de media. De basislijn wordt gebruikt voor de berekening van de genormaliseerde waarde van een monolaag vernietigd. </li></ol>

<ol><li>Farquhar, M. G., Palade, G. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Junctional+complexes+in+various+epithelia%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Cell+Biol%22%5BJournal%5D)">Junctional complexes in various epithelia.</a> J. Cell Biol. 17, 375-412 (1963).</li>
<li>Gaillard, J. L., Finlay, B. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effect+of+cell+polarization+and+differentiation+on+entry+of+Listeria+monocytogenes+into+the+enterocyte-like+Caco-2+cell+line%5BTitle%5D)+AND+%22Infect.+Immun%22%5BJournal%5D)">Effect of cell polarization and differentiation on entry of Listeria monocytogenes into the enterocyte-like Caco-2 cell line.</a> Infect. Immun. 64, 1299-1308 (1996).</li>
<li>Anderson, J. M., Balda, M. S., Fanning, A. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+structure+and+regulation+of+tight+junctions%5BTitle%5D)+AND+%22Curr.+Opin.+Cell+Biol%22%5BJournal%5D)">The structure and regulation of tight junctions.</a> Curr. Opin. Cell Biol. 5, 772-778 (1993).</li>
<li>Guttman, J. A., Finlay, B. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tight+junctions+as+targets+of+infectious+agents%5BTitle%5D)+AND+%22Biochim.+Biophys.+Acta%22%5BJournal%5D)">Tight junctions as targets of infectious agents.</a> Biochim. Biophys. Acta. 1788, 832-841 (2009).</li>
<li>Anderson, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Molecular+structure+of+tight+junctions+and+their+role+in+epithelial+transport%5BTitle%5D)+AND+%22News.+Physiol.+Sci%22%5BJournal%5D)">Molecular structure of tight junctions and their role in epithelial transport.</a> News. Physiol. Sci. 16, 126-130 (2001).</li>
<li>Anderson, J. M., Van Itallie, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tight+junctions%3A+Closing+in+on+the+seal%5BTitle%5D)+AND+%22Curr.+Biol%22%5BJournal%5D)">Tight junctions: Closing in on the seal.</a> Curr. Biol. 9, (1999).</li>
<li>Ma, T. Y., Boivin, M. A., Ye, D., Pedram, A., Said, H. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanism+of+TNF-%7Balpha%7D+modulation+of+Caco-2+intestinal+epithelial+tight+junction+barrier%3A+role+of+myosin+light-chain+kinase+protein+expression%5BTitle%5D)+AND+%22Am.+J.+Physiol.+Gastrointest.+Liver+Physiol%22%5BJournal%5D)">Mechanism of TNF-{alpha} modulation of Caco-2 intestinal epithelial tight junction barrier: role of myosin light-chain kinase protein expression.</a> Am. J. Physiol. Gastrointest. Liver Physiol. 288, 422-430 (2005).</li>
<li>Schulzke, J. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Epithelial+tight+junctions+in+intestinal+inflammation%5BTitle%5D)+AND+%22Ann.+N.Y.+Acad.+Sci%22%5BJournal%5D)">Epithelial tight junctions in intestinal inflammation.</a> Ann. N.Y. Acad. Sci. 1165, 294-300 (2009).</li>
<li>Fisher, S. J., Swaan, P. W., Eddington, N. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+ethanol+metabolite+acetaldehyde+increases+paracellular+drug+permeability+in+vitro+and+oral+bioavailability+in+vivo%5BTitle%5D)+AND+%22The+J.+Pharmacol.+Exp.+Therap%22%5BJournal%5D)">The ethanol metabolite acetaldehyde increases paracellular drug permeability in vitro and oral bioavailability in vivo.</a> The J. Pharmacol. Exp. Therap. 332, 326-333 (2010).</li>
<li>Ma, T. Y., Nguyen, D., Bui, V., Nguyen, H., Hoa, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ethanol+modulation+of+intestinal+epithelial+tight+junction+barrier%5BTitle%5D)+AND+%22Am.+J.+Physiol%22%5BJournal%5D)">Ethanol modulation of intestinal epithelial tight junction barrier.</a> Am. J. Physiol. 276, 965-974 (1999).</li>
<li>Nemeth, E., Halasz, A., Barath, A., Domokos, M., Galfi, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effect+of+hydrogen+peroxide+on+interleukin-8+synthesis+and+death+of+Caco-2+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Immunopharmacol.+Immunotoxicol%22%5BJournal%5D)">Effect of hydrogen peroxide on interleukin-8 synthesis and death of Caco-2 cells.</a> Immunopharmacol. Immunotoxicol. 29, 297-310 (2007).</li>
<li>Vogelmann, R., Amieva, M. R., Falkow, S., Nelson, W. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Breaking+into+the+epithelial+apical-junctional+complex--news+from+pathogen+hackers%5BTitle%5D)+AND+%22Curr.+Opin.+Cell+Biol%22%5BJournal%5D)">Breaking into the epithelial apical-junctional complex--news from pathogen hackers.</a> Curr. Opin. Cell Biol. 16, 86-93 (2004).</li>
<li>Nusrat, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Clostridium+difficile+toxins+disrupt+epithelial+barrier+function+by+altering+membrane+microdomain+localization+of+tight+junction+proteins%5BTitle%5D)+AND+%22Infect.+Immun%22%5BJournal%5D)">Clostridium difficile toxins disrupt epithelial barrier function by altering membrane microdomain localization of tight junction proteins.</a> Infect. Immun. 69, 1329-1336 (2001).</li>
<li>Obert, G., Peiffer, I., Servin, A. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rotavirus-induced+structural+and+functional+alterations+in+tight+junctions+of+polarized+intestinal+Caco-2+cell+monolayers%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Virol%22%5BJournal%5D)">Rotavirus-induced structural and functional alterations in tight junctions of polarized intestinal Caco-2 cell monolayers.</a> J. Virol. 74, 4645-4651 (2000).</li>
<li>Nagar, B., Overduin, M., Ikura, M., Rini, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Structural+basis+of+calcium-induced+E-cadherin+rigidification+and+dimerization%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Structural basis of calcium-induced E-cadherin rigidification and dimerization.</a> Nature. 380, 360-364 (1996).</li>
<li>Boulenc, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Importance+of+the+paracellular+pathway+for+the+transport+of+a+new+bisphosphonate+using+the+human+Caco-2+monolayers+model%5BTitle%5D)+AND+%22Biochem.+Pharmacol%22%5BJournal%5D)">Importance of the paracellular pathway for the transport of a new bisphosphonate using the human Caco-2 monolayers model.</a> Biochem. Pharmacol. 46, 1591-1600 (1993).</li>
<li>Artursson, P., Magnusson, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Epithelial+transport+of+drugs+in+cell+culture.+II%3A+Effect+of+extracellular+calcium+concentration+on+the+paracellular+transport+of+drugs+of+different+lipophilicities+across+monolayers+of+intestinal+epithelial+%28Caco-2%29+cells%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Pharm.+Sci%22%5BJournal%5D)">Epithelial transport of drugs in cell culture. II: Effect of extracellular calcium concentration on the paracellular transport of drugs of different lipophilicities across monolayers of intestinal epithelial (Caco-2) cells.</a> J. Pharm. Sci. 79, 595-600 (1990).</li>
<li>Artursson, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Epithelial+transport+of+drugs+in+cell+culture.+I%3A+A+model+for+studying+the+passive+diffusion+of+drugs+over+intestinal+absorptive+%28Caco-2%29+cells%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Pharm.+Sci%22%5BJournal%5D)">Epithelial transport of drugs in cell culture. I: A model for studying the passive diffusion of drugs over intestinal absorptive (Caco-2) cells.</a> J. Pharm. Sci. 79, 476-482 (1990).</li>
<li>Artursson, P., Karlsson, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Correlation+between+oral+drug+absorption+in+humans+and+apparent+drug+permeability+coefficients+in+human+intestinal+epithelial+%28Caco-2%29+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Biochem.+Biophys.+Res.+Commun%22%5BJournal%5D)">Correlation between oral drug absorption in humans and apparent drug permeability coefficients in human intestinal epithelial (Caco-2) cells.</a> Biochem. Biophys. Res. Commun. 175, 880-885 (1991).</li>
<li>Balda, M. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Functional+dissociation+of+paracellular+permeability+and+transepithelial+electrical+resistance+and+disruption+of+the+apical-basolateral+intramembrane+diffusion+barrier+by+expression+of+a+mutant+tight+junction+membrane+protein%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Cell+Biol%22%5BJournal%5D)">Functional dissociation of paracellular permeability and transepithelial electrical resistance and disruption of the apical-basolateral intramembrane diffusion barrier by expression of a mutant tight junction membrane protein.</a> J. Cell Biol. 134, 1031-1049 (1996).</li>
<li>Hubatsch, I., Ragnarsson, E. G. E., Artursson, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Determination+of+drug+permeability+and+prediction+of+drug+absorption+in+Caco-2+monolayers%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Protoc%22%5BJournal%5D)">Determination of drug permeability and prediction of drug absorption in Caco-2 monolayers.</a> Nat. Protoc. 2, 2111-2119 (2007).</li>
<li>Uchida, M., Fukazawa, T., Yamazaki, Y., Hashimoto, H., Miyamoto, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+modified+fast+%284+day%29+96-well+plate+Caco-2+permeability+assay%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Pharmacol.+Toxicol.+Methods%22%5BJournal%5D)">A modified fast (4 day) 96-well plate Caco-2 permeability assay.</a> J. Pharmacol. Toxicol. Methods. 59, 39-43 (2008).</li>
<li>Krug, S. M., Fromm, M., Gunzel, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Two-Path+Impedance+Spectroscopy+for+Measuring+Paracellular+and+Transcellular+Epithelial+Resistance%5BTitle%5D)+AND+%22Biophys.+J%22%5BJournal%5D)">Two-Path Impedance Spectroscopy for Measuring Paracellular and Transcellular Epithelial Resistance.</a> Biophys. J. 97, 2202-2211 (2009).</li>
<li>Wegener, J., Abrams, D., Willenbrink, W., Galla, H. J., Janshoff, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Automated+multi-well+device+to+measure+transepithelial+electrical+resistances+under+physiological+conditions%5BTitle%5D)+AND+%22BioTechniques%22%5BJournal%5D)">Automated multi-well device to measure transepithelial electrical resistances under physiological conditions.</a> BioTechniques. 37, 592-594 (2004).</li>
<li>Weber, C. R., Shen, L., Wu, L., Wang, Y., Turner, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Occludin+is+Required+for+Tumor+Necrosis+Factor+%28TNF%29-Mediated+Regulation+of+Tight+Junction+%28TJ%29+Barrier+Function%5BTitle%5D)+AND+%22Gastroenterology%22%5BJournal%5D)">Occludin is Required for Tumor Necrosis Factor (TNF)-Mediated Regulation of Tight Junction (TJ) Barrier Function.</a> Gastroenterology. 140, (2011).</li>
<li>Owens, R. M., Malliaras, G. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Organic+electronics+at+the+interface+with+biology%5BTitle%5D)+AND+%22MRS+Bull%22%5BJournal%5D)">Organic electronics at the interface with biology.</a> MRS Bull. , (2010).</li>
<li>Lin, P., Yan, F., Yu, J. J., Chan, H. L. W., Yang, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Application+of+Organic+Electrochemical+Transistors+in+Cell-Based+Biosensors%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Mater%22%5BJournal%5D)">The Application of Organic Electrochemical Transistors in Cell-Based Biosensors.</a> Adv. Mater. 22, 3655-3660 (2010).</li>
<li>White, H. S., Kittlesen, G. P., Wrighton, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chemical+Derivatization+of+an+Array+of+3+Gold+Microelectrodes+with+Polypyrrole+-+Fabrication+of+a+Molecule-Based+Transistor%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Chemical Derivatization of an Array of 3 Gold Microelectrodes with Polypyrrole - Fabrication of a Molecule-Based Transistor.</a> J. Am. Chem. Soc. 106, 5375-5377 (1984).</li>
<li>Bernards, D. A., Malliaras, G. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Steady-state+and+transient+behavior+of+organic+electrochemical+transistors%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Funct.+Mater%22%5BJournal%5D)">Steady-state and transient behavior of organic electrochemical transistors.</a> Adv. Funct. Mater. 17, 3538-3544 (2007).</li>
<li>Jimison, L. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Measurement+of+Barrier+Tissue+Integrity+with+an+Organic+Electrochemical+Transistor%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Mater%22%5BJournal%5D)">Measurement of Barrier Tissue Integrity with an Organic Electrochemical Transistor.</a> Adv. Mater. 24, 5919-5923 (2012).</li>
<li>Tria, S., Jimison, L. H., Hama, A., Bongo, M., Owens, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sensing+of+EGTA+Mediated+Barrier+Tissue+Disruption+with+an+Organic+Transistor%5BTitle%5D)+AND+%22Biosensors%22%5BJournal%5D)">Sensing of EGTA Mediated Barrier Tissue Disruption with an Organic Transistor.</a> Biosensors. 3, 44-57 (2013).</li>
<li>Tria, S. A., Jimison, L. H., Hama, A., Bongo, M., Owens, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Validation+of+the+organic+electrochemical+transistor+for+in+vitro+toxicology%5BTitle%5D)+AND+%22Biochim.+Biophys.+Acta%22%5BJournal%5D)">Validation of the organic electrochemical transistor for in vitro toxicology.</a> Biochim. Biophys. Acta. 1830, 4381-4390 (2013).</li>
<li>Zhu, Z. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+simple+poly%283%2C4-ethylene+dioxythiophene%29%2Fpoly%28styrene+sulfonic+acid%29+transistor+for+glucose+sensing+at+neutral+pH%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Commun%22%5BJournal%5D)">A simple poly(3,4-ethylene dioxythiophene)/poly(styrene sulfonic acid) transistor for glucose sensing at neutral pH.</a> Chem. Commun. , 1556-1557 (2004).</li>
<li>Lin, P., Yan, F., Yu, J., Chan, H. L., Yang, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+application+of+organic+electrochemical+transistors+in+cell-based+biosensors%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Mater%22%5BJournal%5D)">The application of organic electrochemical transistors in cell-based biosensors.</a> Adv. Mater. 22, 3655-3660 (2010).</li>
</ol>

Dit project wordt ondersteund door KP7-People-2009-RG, Marie Curie Project No 256367 (CELLTOX) en de Europese Onderzoeksraad ERC-2010-StG Voorstel nr. 258966 (IONOSENSE), evenals een gezamenlijke subsidie ​​van de Conseil Regional de Provence-Alpes-Côte d&#39;Azur en CDL Pharma voor ST. Wij danken George Malliaras voor nuttige discussies met betrekking tot OECT design en functie.

Deze techniek biedt een nieuwe methode om een ​​organische elektrochemische transistor te integreren met levende cellen om integriteit barrière weefsel meten. De belangrijkste voordelen van deze techniek zijn de snelheid en gevoeligheid, maar ook de lage kosten van de inrichting voor dynamische controle van de barrière weefsel. Aangezien deze methode maakt gebruik van levende cellen, een kritisch punt is om zeker te zijn van een monolaag, die een intacte barrière laag vertegenwoordigt gebrui...

Het maag epitheel is een voorbeeld van barrière weefsel, dat de doorgang van moleculen tussen de verschillende compartimenten van het lichaam regelt. Het epitheel bestaat uit langgerekte cilindrische cellen met elkaar verbonden door complexen van eiwitten die een fysieke barrière 1 tegen pathogenen en toxines te bieden, terwijl de doorgang van water en voedingsstoffen die nodig zijn om het lichaam te ondersteunen. Deze selectiviteit is door de polarisatie van de epitheliale cellen, die twee verschillende domeinen membraan veroorzakend de apicale zijde van de cellen blootgesteld aan het lumen en de basale zijde van de cellen verankerd op de onderliggende weefsels 2,3. Tight junctions (TJ) complexen van eiwitten aanwezig op het apicale deel van epitheliale cellen en maken deel uit van een groter complex bekend als de apicale knooppunt 4. Ionenstroom over de barrière weefsel kan ofwel gaan via de transcellulaire (door de cel) of via een paracellulaire (tussen twee aangrenzende cellen) route. De som vanhet transport door beide routes is bekend als de transepithele weerstand. De apicale knooppunt is verantwoordelijk voor de regulering van ionen en moleculen passeren over de barrière 5,6 via een specifiek openen en sluiten functie. Een disfunctie of verstoring van deze eiwitcomplexen is vaak gerelateerd aan de ziekte van 7-11. Bovendien zijn veel darmpathogenen / toxinen bekend specifiek te richten complex, waardoor het lichaam binnenkomen en leidt tot diarree, waarschijnlijk als gevolg van enorme ontregeling van ion / waterstroming over de barrière 12-14. Barrier weefsel kan ook worden gemodificeerd door verandering van de extracellulaire micro-omgeving. Cadherine is een essentieel eiwit voor cel-celadhesie, en is betrokken bij de vorming van de apicale kruising. Calcium is nodig voor de correcte structurele conformatie van cadherine, en een afname van extracellulair calcium is te leiden tot de vernietiging van de cel-cel en een daaropvolgende splitsing van de openingparacellulaire pad tussen de cellen 15. In deze studie, EGTA (ethyleenglycol-bis (beta-aminoethylether)-N, N, N &#39;, N&#39;-tetra azijnzuur), een specifiek calcium chelator, werd gebruikt om een ​​breuk in barrière weefsel induceren, omdat het aangetoond dat een snelle en drastische invloed op paracellulaire ionenstroom 16,17 hebben. Deze calcium chelator werd gebruikt op een confluente en gedifferentieerde monolaag van de Caco-2 cellijn. Gekweekt in celkweek inserts, wordt deze cellijn waarover de kenmerken van het maag-darmkanaal en wordt veel gebruikt in de farmaceutische industrie om de absorptie van geneesmiddelen 18,19 testen. Methoden om barrière weefsel integriteit bewaken zijn er in overvloed. Deze methoden zijn vaak optisch beroep op immunofluorescentie kleuring van specifieke eiwitten bekend dat ze de apicale knooppunt 20, of nodig de kwantificering van een fluorescerende tracer molecuul dat normaliter ondoorlaatbaar weefsel barrière21,22. Echter, labelvrije methoden (dwz zonder een fluorofoor / chromofoor) de voorkeur het gebruik van een label kan oplopen artefacten en vaak verhoogt de kosten en de testtijd. Elektrische, label-free monitoring van barrière weefsel is onlangs naar voren gekomen als een dynamische monitoring methode 23. Bijvoorbeeld recente technologische vooruitgang in elektrische impedantie spectroscopie hebben toegelaten dat de ontwikkeling van een commercieel verkrijgbaar aftastinrichting 24,25 dat transepithele weerstand (TER), een meting van de ionen geleidbaarheid in de cellaag kan meten. Organische elektronica heeft een unieke kans om de wereld van de elektronica en biologie 26,27 28,29 communiceren met behulp van geleidende polymeren die zowel elektronische en ionische dragers kan uitvoeren gecreëerd. Een nieuwe techniek om schendingen op te sporen op het vlak van weefsel met behulp van de OECT 30-32 werd onlangs geïntroduceerd. Dit apparaat werd gevalideerd tegen de bestaande technieken onsed barrière weefsel integriteit, waaronder immunofluorescentie, permeabiliteit assays met behulp Lucifer geel en impedantie spectroscopie met de Cellzscope beoordelen. Bij alle toxische geteste verbindingen werd de OECT gevonden om met gelijke of betere gevoeligheid en met verhoogde temporele resolutie, vergeleken met de bovenstaande technieken. In deze inrichting, PEDOT: PSS, een geleidend polymeer dat is aangetoond stabiel en biocompatibel 33,34 zijn, wordt gebruikt als het actieve materiaal in het kanaal transistor. De OECT bestaat uit drain en source-elektroden aan weerszijden van een geleidend polymeer kanaal. Dit wordt dan in contact met een elektrolyt, die een integrerend deel van de inrichting vormt. Een gate-elektrode wordt ondergedompeld in het elektrolyt (figuur 1) en bij een positieve gate spanning wordt aangelegd aan de gate, zijn kationen van de elektrolyt gedwongen in het kanaal, waardoor dedoping het geleidende polymeer en resulteert in een wijziging in de source-drain stroom. De device is dus zeer gevoelig voor veranderingen in minuten ionische stroom door amplificatie door de transistor. Een cellaag gekweekt op celkweek inzetstuk werd tussen de poortelektrode en de geleidende polymeer kanaal. De aanwezigheid van een intacte cel laag fungeert als barrière voor de kationen aangaan van het geleidende polymeer, dus in de aanwezigheid van een intacte monolaag, de afvoerstroom afneemt (Figuur 2: overgang van gebied A naar B). In aanwezigheid van een toxische verbinding, zal de barrière weefsel geleidelijk verliest zijn integriteit, waardoor de kationen in de polymeerfilm en het verhogen van de afvoerstroom (Figuur 2: gebied c). Met deze techniek wordt de breuk op het vlak weefsel gezien door de modulatie van de drain stroom overeenkomt met de modulatie van de flux over de monolaag. Dit apparaat kan minute variaties in ionische stroom meten ongekende temporele resolutie en gevoeligheid in real time. Deze technologie zull van belang zijn op het gebied van toxicologie voor drugstests, diagnostica of fundamenteel onderzoek als de barrière model gemakkelijk kan worden aangepast. Deze methode zal ook helpen om dierproeven te verminderen, aangezien het de validatie van in vitro modellen te vervangen in vivo testen.

<table><tbody><tr><td>Clevios pH 1000</td><td>Heraus Clevios</td><td></td><td></td></tr><tr><td>AZ9260 hars</td><td>Cipec Specialties</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Dodecylbenzenesulfonic acid (DBSA)</td><td>Acros Organic</td><td></td><td></td></tr><tr><td>3-Glycidoxypropyltrimethoxysilaan (GOPS)</td><td>Sigma Aldrich</td><td></td><td></td></tr><tr><td>24-well Suspended cell Culture insert Millicell&nbsp; PET 0.4 &mu;m Millipore</td><td>Dominique Dutscher</td><td>51705</td><td></td></tr><tr><td>24-well Cell culture plate BD Falcon</td><td>Dominique Dutscher</td><td>51705</td><td></td></tr><tr><td>Stericup-GPT PES 0.22 &mu;M</td><td>Dominique Dutscher</td><td>51246</td><td></td></tr><tr><td>Advanced DMEM Marque GIBCO</td><td>Fisher Scientific</td><td>E3434T</td><td></td></tr><tr><td>FBS Heat Inact.</td><td>Fisher Scientific</td><td>E3387M</td><td></td></tr><tr><td>Penicillin Streptomycin</td><td>Fisher Scientific</td><td>E3470C</td><td></td></tr><tr><td>GlutaMAX</td><td>Fisher Scientific</td><td>E3524T</td><td></td></tr><tr><td>Trypsin 0.05% EDTA</td><td>Fisher Scientific</td><td>E3513N</td><td></td></tr><tr><td>EGTA (Ethyleenglycol-bis(2-aminoethylether)-N,N,N',N'-tetraazijnzuur)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>E4378</td><td></td></tr><tr><td>Ethyleenglycol, anhydrisch, 99.8%,</td><td>Sigma Aldrich</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Caco-2 cellen</td><td>ATCC</td><td></td><td></td></tr><tr><td>PDMS</td><td>Dow Corning</td><td>SYLGARD 184 SILICONE ELASTOMER</td><td></td></tr><tr><td>Au (99.99%)</td><td>NEYCO</td><td>AU3X6</td><td></td></tr><tr><td>Chromium (99.95%)</td><td>NEYCO</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Parylene C</td><td>Specialty Coating Systems</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Ag/AgCl draad</td><td>Harvard Apparatus</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Fotoresist</td><td>Cipec Specialties</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

sensing van barrier weefselverstoring met een organic elektrochemische transistor

Sensing of Barrier Tissue Disruption with an Organic Electrochemical Transistor

Het maagdarmkanaal is een voorbeeld van barrière weefsel dat een fysieke barrière tegen het binnendringen van ziekteverwekkers en toxinen biedt, terwijl de doorgang van noodzakelijke ionen en moleculen. Een lek in deze barrière kan worden veroorzaakt door een vermindering van de extracellulaire calciumconcentratie. Deze vermindering van calciumconcentratie veroorzaakt een conformationele verandering in proteïnen betrokken bij de afdichting van de barrière, leidend tot een toename van de paracellulaire flux. Daartoe nabootsen calcium chelator ethyleenglycol-bis (beta-aminoethylether)-N, N, N &#39;, N&#39;-tetra azijnzuur (EGTA) werd gebruikt op een monolaag van cellen bekend als representatief voor het maagdarmkanaal. Verschillende methoden om de verstoring van de barrière aantonen van weefsel bestaat, zoals immunofluorescentie en permeabiliteit assays. Deze werkwijzen zijn tijdrovend en kostbaar en niet geschikt voor dynamische of high-throughput metingen. Elektronische methoden voor het meten barrière weefselintegriteit bestaan ​​ook voor het meten van de transepithele weerstand (TEW), maar deze zijn vaak duur en complex. De ontwikkeling van snelle, goedkope en gevoelige methoden is dringend nodig als de integriteit van de barrière weefsel is een belangrijke parameter in drug discovery en pathogeen / toxine diagnostiek. De organische elektrochemische transistor (OECT) geïntegreerd met barrière weefsel vormende cellen is aangetoond dat als een nieuw apparaat geschikt voor dynamische monitoring van barrière weefsel integriteit. Het apparaat kan minute variaties in ionische stroom meten ongekende temporele resolutie en gevoeligheid in real time als indicator barrière weefselintegriteit. Deze nieuwe methode is gebaseerd op een eenvoudig apparaat dat geschikt is voor high throughput screening toepassingen en vervaardigd tegen lage kosten kunnen worden.

Tijdens de eerste stap van de meting, kan de afvoer huidige enigszins variëren, maar in de meeste gevallen (figuur 2, onderdeel a) stabiel moet blijven. Als het signaal niet stabiel is, dient de transistor worden weggegooid en vervangen. Deze stabiliteit controle zorgt er ook voor dat eventuele aanloopverliezen in de geleidbaarheid van het apparaat hebben geen invloed op de latere waardering. Na enkele minuten meting wordt het inzetstuk met cellen die barrière weefsel bovenop het kanaal. De huidige afvo...

De organische elektrochemische transistor is geïntegreerd met levende cellen en gebruikt om te controleren ion flux in de maag epitheliale barrière. In deze studie, een toename ionenflux betrekking tot verstoring van tight junctions, geïnduceerd door de aanwezigheid van calcium chelator EGTA (ethyleenglycol-bis (beta-aminoethylether)-N, N, N &#39;, N&#39;-tetra azijnzuur zuur), gemeten.

Sensing van Barrier weefselverstoring met een Organic elektrochemische Transistor

The gastrointestinal tract is an example of barrier tissue that provides a physical barrier against entry of pathogens and toxins, while allowing the ...

Het algemene doel van het volgende experiment is het ontwikkelen van een goedkope, gevoelige en snelle diagnostische methode voor het monitoren van de gezondheid van barrièreweefsel. Dit wordt bereikt door het fabriceren van een organische elektrochemische transistor, die veranderingen in de ionenstroom in een elektrolyt snel en gevoelig kan monitoren door veranderingen in de source-drain-stroom van de transistor te meten. Als tweede stap wordt een gezonde laag barrièreweefsel, gekweekt op een filter, geïntegreerd op het OECT-apparaat om de monitoring van de ionenstroom door de barrièreweefsellaag mogelijk te maken, welke gedeeltelijk geblokkeerd zal zijn als de cellaag gezond is.Wanneer een toxische verbinding wordt toegevoegd die de barrièreweefsellagen vernietigt of verstoort, zal de ionenstroom door de cellaag niet langer worden geblokkeerd. De resultaten tonen aan dat de OECT de toxische effecten van een modelverbinding succesvol kan detecteren, wat bewijst dat de metingen van de transistor kunnen worden gebruikt als diagnostiek voor het monitoren van de gezondheid van barrièreweefsel. Het belangrijkste voordeel van deze techniek ten opzichte van bestaande methoden, zoals impe

sensing-barrier-tissue-disruption-with-an-organic-electrochemical

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Bio-engineering

In dit artikel wordt de bouw van een multiplex microneedle-gebaseerde sensor. Het apparaat wordt ontwikkeld in situ bemonstering en elektrochemische analyse van meerdere analyten in een snelle en selectief. We zien de klinische geneeskunde en biomedische onderzoek wordt gebruik gemaakt van deze microneedle op basis van sensoren.

Holle microneedle-gebaseerde sensor voor multiplexverzending transdermale Elektrochemische Sensing

We beschrijven het apparaat fabricage en meetprotocol voor koolstof nanobuis gebaseerde hoge frequentie biosensoren. De hoge frequentie sensing techniek vermindert de fundamentele ionische (Debye) screening effect en laat nanobuis biosensor in hoge ionische sterkte oplossingen waar conventionele elektronische biosensoren niet worden bediend. Onze technologie biedt een uniek platform voor point-of-care (POC) elektronische biosensoren die in fysiologisch relevante omstandigheden.

Fabricage van koolstof nanobuis High-Frequency Nano-elektronische biosensoren voor Sensing in High Ionic Strength Solutions

In deze paper presenteren we een protocol om organische materialen op textiel, die zorgt voor de directe integratie van organische elektronische apparaten met wearables selectief deponeren. De gefabriceerde apparaten kunnen volledig worden geïntegreerd in textiel, met respect voor hun mechanische uiterlijk en het mogelijk maken sensing mogelijkheden.

Een eenvoudige en schaalbare Fabrication Methode voor biologisch Electronic Devices on Textiles

Deze publicatie beschrijft de fabricage van een apparaat van de orgel-on-chip met geïntegreerde elektroden voor directe kwantificering van signaalcomplexen elektrische weerstand (TEER). Voor een validatie, de bloed - hersen barrière werd geïmiteerd binnen dit microfluidic apparaat en zijn functie als barrière werd gecontroleerd. De gepresenteerde methoden voor de integratie van de elektrode en directe kwantificering van de TEER zijn algemeen toepasbaar.

Fabricage en validatie van een orgel-on-chip systeem met geïntegreerde elektroden te kwantificeren direct signaalcomplexen elektrische weerstand

Hier laten we zien hoe je een goedkope volt-Amperemeter opzetten met programmeerbare uitgangsfrequentie die kan worden gebruikt met in de handel verkrijgbare Chopstick-elektroden voor transepitheliale/endotheliale elektrische weerstand metingen.

Een eenvoudige benadering om TEER metingen uit te voeren met behulp van een zelfgemaakte volt-Amperemeter met programmeerbare uitgangsfrequentie

Hier presenteren we het fabricageprotocol van een organisch ladingsgemoduleerd veldeffecttransistor (OCMFET) -gebaseerd apparaat voor in vitro cellulaire interfacing. Het apparaat, een micro OCMFET-array genaamd, is een flexibel, goedkoop en referentieloos apparaat, dat de monitoring van de elektrische en metabole activiteiten van elektroactieve celculturen mogelijk maakt.

In vitro Multiparametrische cellulaire analyse door micro organische lading-gemoduleerde veldeffect transistorarrays

De volgende studie evalueert het toxicologische profiel van een geselecteerd metaal-organisch raamwerk met behulp van elektrische celsubstraatimpedantiedetectie (ECIS), een real-time, high-throughput screeningstechniek.

Elektrische cel-substraatdetectie voor real-time evaluatie van toxicologische profielen van metaal-organische kaders

Dit protocol beschrijft een betrouwbaar en efficiënt in vitro model van de bloedbarrière van de hersenen. De methode maakt gebruik van cerebrale vasculaire endotheelcellen bEnd.3 van muizen en meet de transmembraan elektrische weerstand.

Opname van functionele integriteit van barrière op bEnd.3 vasculaire endotheelcellen via detectie van transendotheliale elektrische weerstand

Hier presenteren we een protocol voor het gebruik van organische elektrochemische transistors (OECT's) om extracellulaire elektronenoverdracht (EET) activiteit in Shewanella oneidensis te vertalen in elektrische signalen. Het hybride OECT-systeem biedt verbeterde robuustheid, gevoeligheid en potentieel voor snelle tests met hoge doorvoer, waardoor het een effectief hulpmiddel is voor EET-metingen.

Vertalen van extracellulaire elektronenoverdrachtsactiviteiten met organische elektrochemische transistors

Dit protocol beschrijft de fabricage van een indium-tinoxide (ITO)-gebaseerde ionengevoelige veldeffecttransistor (ISFET) uit één stuk, die kan worden geconstrueerd als een oplossingsafhankelijke FET-sensor (bijv. pH-sensor) met behulp van een kort en eenvoudig proces (ongeveer een halve dag). Deze ITO-ISFET uit één stuk kan ook worden toegepast op biosensing.

Fabricage van een oplossingsafhankelijke transistor op basis van indium-tinoxide uit één stuk die gevoelige biodetectie mogelijk maakt

Leer hoe je een organische elektrochemische transistor (OECT) gebruikt om barrièrewefseldisruptie te detecteren. Deze methode monitort ionenflux door gastro-intestinale epitheelcellen en biedt een snelle, kosteneffectieve diagnostische tool.

Sensing van Barrier weefselverstoring met een Organic elektrochemische Transistor

Meer video's verkennen