Name: Pomiar prądu bioelektrycznego za pomocą sondy wibracyjnej (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2011-01-04T17:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 28 s
Description: Poznaj technikę pomiaru prądu bioelektrycznego za pomocą nieinwazyjnej sondy wibracyjnej. Metoda umożliwia wysokoczułe badania procesów biologicznych i gojenia ran.

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

Jesteśmy wdzięczni profesorowi Richardowi Borgensowi z Center for Paralysis Research na Purdue University za pomoc w montażu systemu sondy wibracyjnej. Niniejsza praca była finansowana z grantu NEI NIH 1R01EY019101 przyznanego MZ i BR, a także częściowo z grantów California Institute of Regenerative Medicine RB1-01417, NSF MCB-0951199 oraz z nieograniczonego grantu Research to Prevent Blindness, UC Davis Ophthalmology.

<ol><li>Reid, B., Nuccitelli, R., Zhao, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Non-invasive+measurement+of+bioelectric+currents+with+a+vibrating+probe%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Protoc%22%5BJournal%5D)">Non-invasive measurement of bioelectric currents with a vibrating probe.</a> Nat. Protoc. 2, 661-9282 (2007).</li>
<li>Reid, B., Song, B., McCaig, C. D., Zhao, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Wound+healing+in+rat+cornea%3A+the+role+of+electric+currents%5BTitle%5D)+AND+%22FASEB+J%22%5BJournal%5D)">Wound healing in rat cornea: the role of electric currents.</a> FASEB J. 19, 379-386 (2005).</li>
<li>Lois, N., Reid, B., Song, B., Zhao, M., Forrester, J. V., McCaig, C. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electric+currents+and+lens+regeneration+in+the+rat%5BTitle%5D)+AND+%22Exp.+Eye+Res%22%5BJournal%5D)">Electric currents and lens regeneration in the rat.</a> Exp. Eye Res. 90, 316-323 (2010).</li>
<li>Wang, E., Reid, B., Lois, N., Forrester, J. V., McCaig, C. D., Zhao, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrical+inhibition+of+lens+epithelial+cell+proliferation%3A+an+additional+factor+in+secondary+cataract%5BTitle%5D)+AND+%22FASEB+J%22%5BJournal%5D)">Electrical inhibition of lens epithelial cell proliferation: an additional factor in secondary cataract.</a> FASEB J. 19, 842-844 (2005).</li>
<li>Guo, A., Song, B., Reid, B., Gu, Y., Forrester, J. V., Jahoda, C., Zhao, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+physiological+electric+fields+on+migration+of+human+dermal+fibroblasts%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Invest.+Derm%22%5BJournal%5D)">Effects of physiological electric fields on migration of human dermal fibroblasts.</a> J. Invest. Derm. , (2010).</li>
<li>Reid, B., Song, B., Zhao, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electric+currents+in+Xenopus+tadpole+tail+regeneration%5BTitle%5D)+AND+%22Dev.+Biol%22%5BJournal%5D)">Electric currents in Xenopus tadpole tail regeneration.</a> Dev. Biol. 335, 198-207 (2009).</li>
<li>Zhao, M., Song, B., Pu, J., Wada, T., Reid, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrical+signals+control+wound+healing+through+phosphatidylinositol-3-OH+kinase-%CE%B3%5BTitle%5D)+AND+%22%22%5BJournal%5D)">Electrical signals control wound healing through phosphatidylinositol-3-OH kinase-γ.</a> 442, 457-460 (2006).</li>
<li>Reid, B., EO, G. raue-H. ernandez, Mannis, M. J., Zhao, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Modulating+endogenous+electric+currents+in+human+corneal+wounds+-+a+novel+approach+of+bioelectric+stimulation+without+electrodes%5BTitle%5D)+AND+%22Cornea%22%5BJournal%5D)">Modulating endogenous electric currents in human corneal wounds - a novel approach of bioelectric stimulation without electrodes.</a> Cornea. , Forthcoming (2010).</li>
<li>Nuccitelli, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+ultrasensitive+vibrating+probe+for+measuring+steady+extracellular+currents%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Cell+Biol%22%5BJournal%5D)">An ultrasensitive vibrating probe for measuring steady extracellular currents.</a> J. Cell Biol. 63, 614-628 (1974).</li>
<li>Hotary, K. B., Nuccitelli, R., Robinson, K. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+computerized+2-dimensional+vibrating+probe+for+mapping+extracellular+current+patterns%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurosci.+Meth%22%5BJournal%5D)">A computerized 2-dimensional vibrating probe for mapping extracellular current patterns.</a> J. Neurosci. Meth. 43, 55-67 (1992).</li>
<li>Nuccitelli, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Endogenous+ion+currents+and+DC+electric+fields+in+multicellular+animal+tissues%5BTitle%5D)+AND+%22Bioelectromagnetics+Supplement%22%5BJournal%5D)">Endogenous ion currents and DC electric fields in multicellular animal tissues.</a> Bioelectromagnetics Supplement. 1, 147-157 (1992).</li>
<li>Levin, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bioelectric+mechanisms+in+regeneration%3A+Unique+aspects+and+future+perspectives%5BTitle%5D)+AND+%22Seminars+in+Cell+Dev.+Biol%22%5BJournal%5D)">Bioelectric mechanisms in regeneration: Unique aspects and future perspectives.</a> Seminars in Cell Dev. Biol. 20, 543-556 (2009).</li>
<li>Zhao, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electric+fields+in+wound+healing+-+An+overriding+signal+that+directs+cell+migration%5BTitle%5D)+AND+%22Seminars+in+Cell+Dev.+Biol%22%5BJournal%5D)">Electric fields in wound healing - An overriding signal that directs cell migration.</a> Seminars in Cell Dev. Biol. 20, 674-682 (2009).</li>
</ol>

Nie zadeklarowano żadnych konfliktów interesów.

Opisujemy niedrogi, prosty, lecz wysoce czuły system sondy wibrującej do nieinwazyjnego pomiaru prądu elektrycznego w różnych systemach biologicznych.
Możliwe modyfikacje
<ol>
	<li>Jeśli zamiast stali nierdzewnej zastosowano elektrody platynowo-irydowe (World Precision Instruments; kat. nr PTM23B20), etap pozłacania można pominąć.</li>
</ol>
Zastosowania
Sondy wibrującej użyto do pomiaru prądu elektrycznego w: rogówce szczura2; s...

<table><tbody><tr><td>Elektroda stalowa Eligoy</td><td>World Precision Instruments, Inc.</td><td>SSM33A70</td><td>76 mm, 7 M&amp;#937;, końcówka 1-2&amp;#x03BC;m</td></tr><tr><td>Złącze złote R30</td><td>www.vectorelect.com</td><td>R30</td><td>Wielokrotnego użytku</td></tr><tr><td>Epoksyd z dodatkiem srebra</td><td>3M</td><td>SL65</td><td>Mieszanie 1 części żywicy z 1 częścią utwardzacza</td></tr><tr><td>Mikroskop stereoskopowy</td><td>Olympus Corporation</td><td>SZ40</td><td>Powiększenie od x6 do x40</td></tr><tr><td>Dicyjanoauran(I) potasu (KAu(CN)&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>379867</td><td>UWAGA: Toksyczne</td></tr><tr><td>Hydrat kwasu chloroplatynowego (H&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;PtCl&lt;sub&gt;6&lt;/sub&gt; x 6H&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;O)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>520896</td><td>UWAGA: Toksyczne</td></tr><tr><td>Trihydrat octanu ołowiu(II) (Pb(CH&lt;sub&gt;3&lt;/sub&gt;CO&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;)&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt; x 3H&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;O)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>185191</td><td>UWAGA: Toksyczne</td></tr><tr><td>Źródło zasilania Nano-Amp</td><td>Własna konstrukcja</td><td>-</td><td>Zasilane sześcioma bateriami 1,5 V (AAA)</td></tr><tr><td>Trójwymiarowy mikro-pozycjoner</td><td>Line Tool Co.</td><td>Model H</td><td></td></tr><tr><td>Wzmacniacz lock-in</td><td>Stanford Research Systems</td><td>SR530</td><td></td></tr><tr><td>Cyfrowy interfejs wejścia/wyjścia (I/O)</td><td>National Instruments</td><td>PCI-6220</td><td></td></tr><tr><td>Ekranowany blok złączy z przyłączami BNC</td><td>National Instruments</td><td>BNC-2110</td><td></td></tr><tr><td>Oprogramowanie do elektrofizjologii Strathclyde</td><td>University of Strathclyde Institute of Pharmacy and Biomedical Sciences, UK</td><td>WinWCP V4.1.5</td><td>Bezpłatne pobieranie z: &lt;a href=&quot;http://spider.science.strath.ac.uk/sipbs/software_ses.htm">http://spider.science.strath.ac.uk/sipbs/software_ses.htm&lt;/a&gt;</td></tr><tr><td>Komora kalibracyjna</td><td>Własna konstrukcja</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Kalibrator prądu stałego</td><td>Vibrating Probe Company</td><td></td><td>Zasilany jedną baterią 9 V (PP3)</td></tr></tbody></table>

pomiar prądu bioelektrycznego za pomocą wibrującej sondy

Measurement of Bioelectric Current with a Vibrating Probe

Pola elektryczne, generowane przez aktywny transport jonów, występują w wielu systemach biologicznych i często pełnią istotne funkcje w tkankach i narządach. Odgrywają one na przykład ważną rolę w kierowaniu migracją komórek podczas gojenia ran. W niniejszej pracy opisujemy wykonanie i zastosowanie ultrasensytywnych sond wibrujących do pomiaru pozakomórkowych prądów elektrycznych. Sonda stanowi izolowany, zaostrzony metalowy drut z niewielką końcówką pokrytą platyną aktywną (30-35 μm), która umożliwia wykrywanie prądów jonowych w zakresie μA/cm2 w soli fizjologicznej. Sonda jest wprowadzana w drgania z częstotliwością około 200 Hz za pomocą piezoelektrycznego elementu gnącego. W obecności prądu jonowego sonda wykrywa różnicę potencjałów między skrajnymi punktami swojego ruchu. Wzmacniacz synchroniczny (lock-in) odfiltrowuje zakłócenia poprzez synchronizację z częstotliwością drgań sondy. Dane są rejestrowane za pomocą komputera. Sonda jest kalibrowana na początku i na końcu eksperymentów w odpowiednim roztworze soli, przy użyciu komory, która przykłada prąd o wartości dokładnie 1,5 μA/cm2. Opisujemy sposób wykonania sond, konfigurację systemu oraz procedurę kalibracji. Prezentujemy również technikę pomiaru w rogówce oraz przedstawiamy reprezentatywne wyniki uzyskane z różnych preparatów (rogówka, skóra, mózg).

Opisano wytwarzanie, kalibrację oraz zastosowanie nieinwazyjnych sond wibracyjnych do pomiaru prądu bioelektrycznego w różnych systemach biologicznych.

Pomiar prądu bioelektrycznego za pomocą wibrującej sondy

Pola elektryczne, generowane przez aktywny transport jonów, występują w wielu układach biologicznych i często pełnią istotne funkcje w tkankach i narządach. ...

Niniejszy film przedstawia procedurę tworzenia i wykorzystywania sond wibracyjnych służących do pomiaru prądu bioelektrycznego w próbkach biologicznych. W pierwszej kolejności sondy są wytwarzane poprzez pobranie stalowych sond bazowych i galwaniczne złocenie ich końcówek. Następnie określane są parametry ustawień sondy platynowej, takie jak częstotliwość i kąt fazowy, a następnie sonda zostaje skalibrowana.Następnie można przeprowadzić pomiary badanego obiektu, aby uzyskać dane ujawniające charakter prądów bioelektrycznych generowanych przez próbkę biologiczną i przepływających wokół niej. Główną zaletą tej techniki w porównaniu z istniejącymi metodami jest to, że jest ona nieinwazyjna, wysoce czuła i charakteryzuje się wysokim stosunkiem sygnału do szumu. Metoda ta pozwala odpowiedzieć na kluczowe pytania z dziedziny medycyny, takie jak sposób, w jaki pola elektryczne ran stymulują komórki w celu przyspieszenia gojenia ran.Aby rozpocząć proces produkcji sond wibracyjnych do pomiaru prądów bioelektrycznych, należy zakupić puste sondy firmy World Precision Instruments. Najpierw należy odciąć sondę w odległości 25 do 30 mm od końcówki, a następnie za pomocą skalpela nr 11 zdrapać ok

measurement-of-bioelectric-current-with-a-vibrating-probe

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Bioinżynieria

Pomiar prądu bioelektrycznego za pomocą sondy drgającej

Istnieje potrzeba opracowania alternatywnych metod mocowania protez w związku z utratą kończyn spowodowaną naczyniowymi chorobami zatorowymi oraz urazami. Celem niniejszych prac jest wprowadzenie inteligentnego systemu projektowania implantów osseointegracyjnych w celu zwiększenia stabilności kostnej oraz zmniejszenia częstości występowania infekcji okołoimplantacyjnych u pacjentów wymagających zastosowania technologii osseointegracji.

Analizy bioelektryczne inteligentnego systemu projektowania implantów osseointegracyjnych dla osób po amputacjach

Zewnętrzne pole elektryczne indukuje napięcie na błonie komórkowej, określane jako indukowane napięcie błonowe (ΔΦ). Dzięki zastosowaniu barwnika potencjometrycznego di-8-ANEPPS możliwe jest nieinwazyjny pomiar ΔΦ. Niniejsze wideo przedstawia protokół pomiaru ΔΦ przy użyciu di-8-ANEPPS.

Pomiar indukowanego napięcia błonowego z użyciem Di-8-ANEPPS

Interfejs elektroda-tkanka w elektrodach do rejestracji sygnałów neuronalnych może być charakteryzowany za pomocą spektroskopii impedancyjnej (EIS) oraz woltamperometrii cyklicznej (CV). Zastosowanie polaryzacji napięciowej zmienia właściwości elektrochemiczne interfejsu elektroda-tkanka i może poprawić zdolność rejestracji. Polaryzacja napięciowa, EIS, CV oraz rejestracje neuronalne są metodami komplementarnymi.

Polaryzacja napięciowa, woltametria cykliczna i spektroskopia impedancyjna dla interfejsów neuronalnych

Ten protokół omawia Wykrywanie Impedancji Elektrycznej Komórki, metodę rejestrowania i analizy widma impedancji przylegających komórek do ilościowego określenia przyczepienia, proliferacji, ruchliwości i reakcji komórkowych na bodźce farmakologiczne i toksyczne. Położono nacisk na wykrywanie przepuszczalności śródbłonka oraz ocenę kontaktów komórka-komórka i komórka-substrat.

Wykrywanie impedancji substratu elektrycznego podłoża komórkowego w celu ilościowego określenia proliferacji śródbłonka, funkcji bariery i ruchliwości

Transportery w błonach komórkowych umożliwiają różnicową segregację jonów przez błony komórkowe lub warstwy komórkowe i odgrywają kluczową rolę podczas fizjologii, naprawy i patologii tkanek. Opisujemy jonoselektywną, samoreferencyjną mikroelektrodę, która umożliwia pomiar określonych strumieni jonów w pojedynczych komórkach i tkankach in vivo.

Pomiar zewnątrzkomórkowych strumieni jonów za pomocą techniki jonoselektywnych mikroelektrod samoreferencyjnych

Kultury neuronów są dobrym modelem do badania nowych technik stymulacji mózgu poprzez ich wpływ na pojedyncze neurony lub populację neuronów. Przedstawiono różne metody stymulacji wzorcowych kultur neuronalnych za pomocą pola elektrycznego wytwarzanego bezpośrednio przez elektrody kąpielowe lub indukowanego przez zmienne w czasie pole magnetyczne.

Zewnętrzne wzbudzenie neuronów za pomocą pól elektrycznych i magnetycznych w kulturach jedno- i dwuwymiarowych

Przedstawiono protokół pomiaru przewodnictwa elektrycznego żywych biofilmów mikrobiologicznych w fizjologicznie istotnych warunkach.

Charakterystyka transportu elektronów przez żywe biofilmy

Tutaj pokazujemy, jak skonfigurować tani woltoamperomierz z programowalną częstotliwością wyjściową, który może być używany z dostępnymi na rynku elektrodami pałeczkowymi do pomiarów przezprzeznabłonkowego/śródbłonkowego oporu elektrycznego.

Proste podejście do wykonywania pomiarów TEER za pomocą samodzielnie wykonanego woltoamperomierza z programowalną częstotliwością wyjściową

Ten artykuł szczegółowo opisuje, jak przeprowadzić in vivo (przy użyciu matryc elektrod powierzchniowych i igłowych) oraz ex vivo (przy użyciu ogniwa dielektrycznego) mięsień brzuchaty łydki gryzonia. Zademonstruje technikę zarówno na myszach, jak i szczurach oraz szczegółowo omówi dostępne modyfikacje (np. otyłe zwierzęta, młode).

Wykonywanie miografii impedancji elektrycznej in vivo i ex vivo u gryzoni

W tym badaniu pokazujemy, jak ocenić obecność przeciążenia płynów za pomocą analizy wektorowej impedancji bioelektrycznej (BIVA) oraz stosunek impedancji mierzony za pomocą tetrapolarnego sprzętu wieloczęstotliwościowego u pacjentów przyjętych na oddział ratunkowy. BIVA i współczynnik impedancji są wiarygodnymi i użytecznymi narzędziami do przewidywania słabych wyników.

Ocena przeciążenia płynów za pomocą analizy wektorowej impedancji bioelektrycznej

W tym miejscu przedstawiamy protokół wytwarzania unikalnego dwuwarstwowego urządzenia mikroprzepływowego do badania elektromechanicznej regulacji homeostazy tkanek nabłonkowych. Urządzenie aplikuje statyczne fizjologiczne prądy elektryczne prostopadłe do płaszczyzny tkanki, wpływając na adhezję, proliferację i wytłaczanie komórki. Obrazowanie żywych komórek i pomiary naprężeń mechanicznych ujawniają mechanizmy tych procesów.

Ujawnienie elektromechanicznej kontroli homeostazy tkanek za pomocą dwuwarstwowego urządzenia mikroprzepływowego

Poznaj technikę pomiaru prądu bioelektrycznego za pomocą nieinwazyjnej sondy wibracyjnej. Metoda umożliwia wysokoczułe badania procesów biologicznych i gojenia ran.

Pomiar prądu bioelektrycznego za pomocą wibrującej sondy

Przeglądaj więcej filmów