$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
1. Wytciąganie elektrod szklanych
- Wyciągnij elektrodę jednokanałową. Użyj jednokanałowej kapilary szklanej z włóknem i wyciągnij końcówkę do średnicy około 1-2 µm, długości trzonu 10-12 mm i odpowiadającej rezystancji elektrody około 12 MOhm (zakres 5-20 MOhm) mierzonej w 0,9% roztworze NaCl. Niższa rezystancja elektrod spowodowałaby większą aktywność tła, a tym samym większe trudności w izolowaniu aktywności jednostkowej z poszczególnych neuronów. Do wyciągania tej elektrody użyj wyciągacza poziomego lub pionowego z włóknami grzejnymi lub cewkami grzejnymi.
- Wyciągnij elektrodę wielokanałową. Ze względu na znacznie większą średnicę szkła wielokanałowego i potrzebę równomiernego rozkładu ciepła wokół całego wielokanału, wymagany jest wydajny wyciągacz z cewką grzejną o większej średnicy, a nie z włóknem grzejnym. Pipetę wielokanałową należy umieścić w centrum elementu grzejnego, bez kontaktu z cewką grzejną. Należy pamiętać, że poza opisanymi tutaj pipetami 5-kanałowymi, dostępne są komercyjnie alternatywy 3-kanałowe lub 7-kanałowe. Wyciągnij szkło do końcówki pipety o całkowitej średnicy około 10 µm lub mniejszej. Końcówka zostanie przełamana do właściwej średnicy w następnym kroku, więc dokładny rozmiar końcówki jest mniej istotny podczas procesu wyciągania niż ogólny kształt końcówki elektrody, która powinna być długa i stosunkowo cienka. Pożądany kształt końcówki elektrody przedstawiono na obrazie w Rysunku 1C. Krótkie i tępe kształty elektrod (Rysunek 1B) spowodują znaczne uszkodzenie tkanki podczas wprowadzania do mózgu, natomiast bardzo długie i cienkie kształty elektrod (Rysunek 1A) będą się wyginać, co utrudni przełamanie końcówki elektrody do właściwej średnicy (patrz krok 2).
2. Modyfikacja końcówek elektrod
Zanim dwie elektrody zostaną ze sobą sklejone, muszą one zostać zmodyfikowane. Trzon pojedynczej elektrody należy wygiąć przed przymocowaniem jej do elektrody wielokanałowej, aby upewnić się, że łączny trzon gotowej elektrody typu „piggy-back” będzie tak cienki, jak to możliwe. Dodatkowo należy odłamać końcówkę elektrody wielokanałowej, aby zapewnić niską rezystancję podczas jontoforezy.
- Zgiąć trzpień elektrody jednokanałowej o około 20 stopni. Należy użyć jak najmniejszego płomienia palnika Bunsena. Typowe „małe” palniki Bunsena z oferty standardowych dostawców sprzętu laboratoryjnego generują płomienie zbyt duże do tego zastosowania. Aby rozwiązać ten problem, należy użyć najmniejszego dostępnego komercyjnie palnika Bunsena, przymocować do jego górnej części igłę strzykawki (~ 18 G) i uszczelnić połączenie cementem dentystycznym. Podczas pracy płomień powinien być słabo widoczny, mieć średnicę około 5 mm lub mniej i wysokość około 8 mm. Każdy ruch powietrza w pomieszczeniu może zgasić taki płomień, dlatego zaleca się pracę w zamkniętym pomieszczeniu lub stosowanie osłon przeciwwietrznych. Przesunąć elektrodę jednokanałową przez płomień, aby zgiąć ją o około 20 stopni. Należy dążyć do tego, aby płomień palnika stopił szkło w obszarze przejścia, około 10 mm od końcówki elektrody. Aby uniknąć stopienia końcówki elektrody, sugerujemy trzymanie jej pod kątem około 45 stopni, z końcówką skierowaną w dół, i stosunkowo szybkie przesuwanie elektrody przez płomień.
- Odłamać końcówkę elektrody wielokanałowej. Aby zapewnić kontrolę wizualną podczas odłamywania końcówki elektrody, należy użyć mikroskopu z obiektywem minimum 10x i okularami 10x. Do pomiaru rozmiaru końcówki niezbędna będzie również skala pomiarowa umieszczona w okularze. Do mikroskopu należy przymocować kawałek pleksi w taki sposób, aby jego krawędź była widoczna w około jednej trzeciej lub połowie pola widzenia mikroskopu. W naszym przypadku fragment pleksi ma wymiary około 25 x 70 mm, grubość 5 mm i jest przymocowany za pomocą śruby wkręconej w specjalnie wykonany gwint w stoliku mikroskopu. Ważne jest, aby konstrukcja pozwalała na niezależne przesuwanie pleksi względem preparasu. Elektrodę wielokanałową należy umieść w masie plastycznej na szkiełku przedmiotowym, a następnie włożyć szkiełko z elektrodą do uchwytu w stoliku mikroskopu. Używając manipulatorów xy stolika mikroskopu, należy delikatnie przesunąć końcówkę elektrody w stronę kawałka pleksi i obserwować odłamywanie końcówki przez okulary mikroskopu. Należy dążyć do czystego odłamania końcówki elektrody wielokanałowej tak, aby jej średnica całkowita wynosiła około 25-35 µm. Należy odrzucić pipety, których końcówki odłamały się w zbyt dużym rozmiarze lub mają nierówną krawędź przełomu. Odrzucamy około 30% naszych elektrod wielokanałowych ze względu na niepożądany kształt końcówki.
3. Montaż elektrody typu piggy-back
- Ustawienie elektrod. Usuń element z pleksiglasu użyty w kroku 2.2 ze stołu mikroskopu. Zabeziecz gotową elektrodę wielokanałową w plastelinie na szkiełku przedmiotowym, tak aby końcówka była skierowana lekko ku górze. Skierowanie końcówki w górę będzie istotne w kroku 3.2 podczas sklejania dwóch elektrod. Dzięki temu klej spływa z końcówki, co zapobiega ich zaklejeniu. Włóż zgiętą elektrodę jednokanałową do uchwytu elektrody w wykonanym na zamówienie mikromanipulatorze (Rysunek 2). Opierając się najpierw na prowadzeniu wizualnym, a następnie mikroskopowym, opuść elektrodę jednokanałową na elektrodę wielokanałową. Elektroda jednokanałowa powinna zostać opuszczona bezpośrednio w zagłębienie utworzone przez układ 5 kanałów, tak aby jej końcówka wystawała poza końcówkę elektrody wielokanałowej o około 5-10 µm. Podczas opuszczania elektrody jednokanałowej uważnie obserwuj kąt tworzony między obiema elektrodami. Aby uzyskać najlepszy rezultat, unikaj kątów, w których końcówki są skierowane od siebie; zamiast tego staraj się opuścić elektrodę jednokanałową na wielokanałową idealnie równolegle lub nawet tak, aby jej końcówka najpierw dotknęła elektrody wielokanałowej, tworząc BARDZO niewielki układ w kształcie „klina”. Ponieważ końcówka jednokanałowa jest bardzo elastyczna, wygnie się ona, gdy elektroda zostanie opuszczona nieco niżej po tym, jak końcówka osiągnie górną powierzchnię elektrody wielokanałowej, tworząc czystą końcówkę kompozytową z niewielką wbudowaną sprężystością, która pomaga utrzymać końcówki razem. Jeśli jednak kąt między elektrodą jednokanałową a wielokanałową będzie zbyt stromy (zbyt duży klin), siła sprężystości będzie zbyt wysoka i wygnie układ elektrod w dół.
- Sklejenie trzonów elektrod. Sklej trzony obu elektrod, używając cyjanoakrylanu (superglue). Nanieś małą kroplę kleju na wąską stronę płaskiej wykałaczki i dotknij nią zespołu elektrod. Zacznij od miejsca najbardziej oddalonego od końcówek i powoli przesuwaj wykałaczkę z kroplą kleju wzdłuż trzonów w stronę końcówek elektrod. Użycie zbyt dużej ilości kleju lub naniesienie go zbyt blisko końcówek elektrod spowoduje zaklejenie otworów elektrod, co sprawi, że elektroda stanie się przynajmniej częściowo niefunkcjonalna.
- Stabilizacja połączenia cementem dentystycznym. Wymieszaj niewielką ilość cementu dentystycznego i akrylu dentystycznego w małym jednorazowym plastikowym naczyniu lub łódce wagażowej, używając płaskiej wykałaczki. Poczekaj, aż cement stanie się plastyczny, i nałóż niewielką ilość na połączenie między dwiema elektrodami, aby je ustabilizować (materiał różowy na Rysunku 3). Pozostaw do wyschnięcia na około 15 min.
- Wyjęcie i przechowywanie elektrody. Ostrożnie wyjmij gotową elektrodę typu piggy-back najpierw z uchwytu mikromanipulatora, a następnie odłącz ją od szkiełka przedmiotowego i przechowuj w pojemniku pyłoszczelnym.
4. Przygotowanie roztworów wypełniających elektrody
Przygotuj roztwory do napełnienia elektrod. Ponieważ jontoforeza wymaga cząsteczek naładowanych, większość substancji musi zostać rozpuszczona albo w środowisku kwasowym, albo zasadowym (zazwyczaj odpowiednio przy pH około 3-4 lub pH około 8-10). W Tabeli 1 wymieniono szereg substancji chemicznych często stosowanych w jontoforezie. W przypadku substancji niewymienionych w tabeli, na podstawie wartości pKa określ, czy łatwiej będzie zastosować cząsteczkę w środowisku kwasowym czy zasadowym, aby utrzymać jej ładunek, i rozpuść ją odpowiednio. Dla uzyskania najlepszych rezultatów wszystkie roztwory należy przygotowywać codziennie na świeżo.
5. Napełnianie i przygotowanie elektrod
Bezpośrednio przed użyciem elektrody, należy wypełnić każdą z kanalików odpowiednim lekiem, używając igieł z włókna węglowego o rozmiarze 28 - 34 G przymocowanych do strzykawek z filtrami strzykawkowymi. Wypełnij 4 zewnętrzne kanaliki w konfiguracji 5-kanalikowej wybranymi lekami, a kanalik centralny 3M NaCl, który będzie służył jako kanalik równoważący. Pojedynczy kanalik elektrody rejestrującej należy również wypełnić 3M NaCl. Dodanie do roztworu NaCl barwnika, takiego jak fast green lub czerwień fenolowa, ułatwi widoczność końcówki elektrody podczas jej umieszczania na powierzchni mózgu. Włóż elektrodę do uchwytu elektrody w układzie rejestrującym i wprowadź wszystkie przewody do odpowiednich szklanych kanalików. Użyj izolowanego srebrnego drutu, z którego końcówki zdjęto około 1 cm izolacji. Dla elektrody wielokanałowej powinno być 5 przewodów (4 do kanalików z lekiem i jeden do kanalika równoważącego), plus przewód wzmacniacza, który należy wprowadzić do pojedynczego kanalika elektrody rejestrującej.
6. Włącz moduły pompy do jontoforezy
Włącz moduły pompy do jontoforezy i przetestuj wszystkie cylindry. Funkcja testowania elektrod w każdym module pompy pomoże określić, czy cylinder elektrody jest sprawny. Aby zapobiec wyciekowi leków z cylindrów w czasie, gdy nie są one używane, należy zastosować napięcie zatrzymujące o polaryzacji przeciwnej do ładunku cząsteczki.