Name: Systemy kontrolowanego przenikania naśladującego zapach do treningu węchowego i testów terenowych (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2021-01-28T12:30:00.000+00:00
Duration: 5 min 54 s
Description: Poznaj metodę COMPS do kontrolowanego dostarczania zapachów w badaniach węchowych i treningu polowym. System wykorzystuje torby polimerowe z adsorbentem dla powtarzalnego uwalniania odorantów.

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

Ta praca została częściowo sfinansowana przez Biuro Badań Marynarki Wojennej i Narodowy Instytut Sprawiedliwości (2006-DN-BX-K027). Autorzy pragną podziękować wielu studentom "Grupy Furton", którzy wzięli udział w tym projekcie, a także współpracownikom z Laboratorium Badawczego Marynarki Wojennej Stanów Zjednoczonych i Centrum Wojny Powierzchniowej Marynarki Wojennej (Indian Head EOD Technology Division). Na koniec autorzy dziękują Peterowi Nunezowi z U.S. K-9 Academy, Tony'emu Guzmanowi z Metro-Dade K9 Services oraz zespołom psów organów ścigania z Miami-Dade.

1. Montaż COMPS (<silna klasa="xfig">Rysunek 1)
<ol>
	<li>Do czystego (płynnego) związku na podłożu (<klasa silna = "xfig" >Rysunek 1A)
	<ol>
		<li>Aby zaimpregnować podłoże środkiem zapachowym, użyj skalibrowanej pipety, aby dodać 5 μl czystego środka do bawełnianego gazika o wymiarach 2 x 2 cale lub innego wybranego podłoża (patrz Tabela materiałów).</li>
		<li>Złóż gazik na pół i umieść go (lub alternatywny materiał podłoża) w przepuszczalnej torbie z polietylenu o niskiej gęstości o wymiarach 2 x 3 cale. Sugerowane grubości worków wynoszą od 1 MIL, dla najszybszego współczynnika przenikania, do 8 MIL, dla wolniejszego współczynnika przenikania. 
		UWAGA: Można stosować różnice w materiałach chłonnych, przepuszczalnym rozmiarze worka, składzie chemicznym polimeru i grubości, ale zmiany te wpływają na szybkość przenikania substancji zapachowych (patrz dalsza dyskusja w sekcji wyników).</li>
		<li>Natychmiast uszczelnij polimerową torbę zamkniętą zgrzewarką, eliminując jak najwięcej powietrza z wnętrza worków.</li>
		<li>Przechowuj worek w zewnętrznym worku nieprzepuszczalnym lub, jeśli będzie używany natychmiast, umieść go w czystej łodzi wagowej w dygestoriach (<silna klasa = "xfig">Rysunek 1B).</li>
	</ol>
	</li>
	<li>W przypadku materiałów stałych podłoże nie jest wymagane (<klasa silna = "xfig" >Rysunek 1C)
	<ol>
		<li>Zważ żądaną ilość materiału stałego, który może być czystym związkiem lub rzeczywistym materiałem docelowym, i umieść w przepuszczalnej torbie z polietylenu o niskiej gęstości (LDPE) o wymiarach 2 x 3 cale. Ponownie, sugerowana grubość worka waha się od 1 MIL do 8 MIL.</li>
		<li>Natychmiast zgrzej polimerową torbę zamkniętą, eliminując jak najwięcej powietrza z wnętrza worka, a następnie przechowuj lub odłóż na bok w łódce do ważenia.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
2. Analiza grawimetryczna w celu określenia szybkości przenikania COMPS
UWAGA: Stała temperatura otoczenia jest ważna dla dokładnych i powtarzalnych pomiarów, zarówno grawimetrycznych, jak i przestrzeni nad głową. Podczas wszystkich badań musi być utrzymywana stała temperatura. Zaleca się przeprowadzanie wszystkich pomiarów analitycznych w żądanych temperaturach podczas testów.
<ol>
	<li>Aby określić szybkość przenikania substancji zapachowych przez przepuszczalny worek, należy umieścić nowo wykonany COMPS w łodzi wagowej wewnątrz dygestorium.</li>
	<li>Umieść czystą, oddzielną łódkę wagową na wadze analitycznej i wyzeruj wagę.</li>
	<li>Wyjmij COMPS z dygestorium i umieść na wadze. Nagrać masę i natychmiast powrócić do dygestorium.</li>
	<li>Kontynuuj rejestrowanie masy COMPS w regularnych odstępach czasu, aż masa COMPS przestanie się zmieniać (±5%). W tym momencie zapach z COMPS zostaje wyczerpany.</li>
	<li>Jako kontrolę ujemną należy utworzyć pusty COMPS składający się tylko z materiału podłoża bez substancji zapachowych zamkniętych w przepuszczalnej torbie. Tę kontrolę ujemną należy traktować w taki sam sposób, jak COMPS, z nawaniaczem, aby zapewnić minimalne wahania masy w czasie.</li>
	<li>Oblicz współczynnik przenikania z COMPS.
	<ol>
		<li>Wykreślić masę COMPS w funkcji czasu na wykresie X-Y w odpowiednim oprogramowaniu do analizy statystycznej.</li>
		<li>Dopasuj liniową linię trendu tylko do liniowej części wykresu i wyświetl równanie na wykresie. Linia trendu NIE powinna być ustawiona tak, aby zawierała początek. Nachylenie linii (tj. m w y = m + b) jest szybkością przenikania w masie na jednostkę czasu.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
3. Analiza przestrzeni nad powierzchnią za pomocą mikroekstrakcji do fazy stałej z chromatografią gazową/spektrometrią mas (SPME-GC/MS) (opcjonalnie)
<ol>
	<li>Przygotuj świeży COMPS zgodnie z powyższymi instrukcjami i pozwól mu zrównoważyć się w otwartej łodzi wagowej wewnątrz dygestorium przez 30 minut.</li>
	<li>Wyjmij COMPS z łodzi wagowej, umieść go w 1-litrowym metalowym pojemniku na próbki wyłożonym żywicą epoksydową bez pokrywki i włóż do metalowego pojemnika o pojemności 1 galona wyłożonego żywicą epoksydową. Pojemniki powinny być przechowywane w dygestorium przez cały czas trwania eksperymentu.</li>
	<li>Przed pobraniem próbek należy odczekać co najmniej 30 minut na zrównoważenie w pojemniku.</li>
	<li>W celu pobierania próbek po zrównoważeniu należy umieścić pokrywkę z uprzednio wywierconym otworem o średnicy 1 cm na górze pojemnika zewnętrznego. Włóż odpowiednie włókno SPME przez otwór w pokrywie, aby wyekstrahować interesujący nas analit. Gdy włókno SPME nie jest używane, przykryj otwór folią parafinową lub tym podobnym. Czas ekstrakcji i powłoka włókien będą zależeć od rodzaju i ilości obecnych par analitu, a także od wielkości naczynia do pobierania próbek i warunków środowiskowych15.</li>
	<li>Usuń włókno SPME po wyznaczonym czasie ekstrakcji i umieść w podgrzewanym wlocie GC/MS w celu desorpcji termicznej i analizy.
	<ol>
		<li>Uruchom metodę GC/MS odpowiednią dla związku używanego w klasie COMPS<sup="xref">16.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>W celu oceny ilościowej porównaj wynikową powierzchnię piku z zewnętrzną krzywą kalibracyjną16 i/lub wewnętrznym wzorcem17, zgodnie z metodą i projektem eksperymentalnym. 
	UWAGA: 1) W tym przykładzie użyto metalowych pojemników na próbki wyłożonych żywicą epoksydową, ale odpowiednie byłyby również inne typy pojemników. Aby bezpośrednio porównać dostępność zapachu z ocenami węchowymi w terenie, najlepiej byłoby użyć tego samego pojemnika, czyszczonego między każdym testem, do obu eksperymentów; 2) W celu uzyskania powtarzalnych wyników, we wszystkich powtórzonych doświadczeniach należy zachować wszystkie aspekty procedury pobierania próbek, w tym między innymi czas równowagi, czas ekstrakcji SPME, rodzaj i rozmiar pojemnika oraz warunki środowiskowe (tj. temperaturę i wilgotność).</li>
</ol>
4. Przechowywanie COMPS
<ol>
	<li>Umieść pojedynczy COMPS w metalizowanej torbie barierowej (3.5 x 4.5 cala) i zgrzewaj, aby zamknąć, usuwając jak najwięcej powietrza z worka przed uszczelnieniem (<silna klasa = "xfig">Rysunek 1B).</li>
	<li>Przechowywać w chłodnym otoczeniu lub w chłodnych warunkach, ale nie poniżej lub blisko zera, aby uniknąć tworzenia się kondensatu podczas rozmrażania COMPS.</li>
	<li>W przypadku testowania wielu substancji zapachowych lub szybkości dostarczania nawaniaczy w jednym eksperymencie, zaleca się wtórne zamknięcie w celu wyeliminowania ewentualnego zanieczyszczenia krzyżowego podczas transportu i przechowywania.
	<ol>
		<li>Umieść wiele powtórzonych worków barierowych, z których każdy zawiera pojedyncze COMPS o tym samym stopniu analitu i szybkości przenikania, w zewnętrznej, większej metalizowanej torbie lub szklanym słoiku do przechowywania i transportu.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
5. Terenowe testy węchowe
UWAGA: Testy węchowe mogą być przeprowadzane na wiele różnych sposobów, w zależności od badanego zwierzęcia, celu eksperymentu i warunków środowiskowych. Poniższy protokół opisuje jeden z takich sposobów testowania. Wszystkie testy na zwierzętach powinny najpierw zostać sprawdzone i zatwierdzone przez Instytucjonalny Komitet ds. Opieki nad Zwierzętami i Ich Wykorzystywania (IACUC).
<ol>
	<li>Najpierw utwórz ślepą próbę lub COMPS kontroli ujemnej, jak opisano powyżej. Zrób wystarczająco dużo, aby każdy pojemnik w scenariuszu testowym zawierał zapasowe COMPS (2-3 w zależności od liczby zwierząt biorących udział w eksperymencie). Zapakuj wszystkie puste COMP razem w wtórną obudowę (tj. większą metalizowaną torbę lub szklany słoik z pokrywką uszczelniającą).</li>
	<li>Utwórz nowe kompozycje zgodnie z potrzebami dla zamierzonego protokołu testów terenowych. Wyeliminuj wszystkie możliwe źródła zanieczyszczeń między COMPS a metalizowanym workiem. Można to osiągnąć poprzez regularną zmianę rękawic i czyszczenie powierzchni roboczej laboratorium.</li>
	<li>Przechowuj COMPS przez co najmniej 1 dzień przed użyciem, aby umożliwić zrównoważenie. Przechowuj wszystkie repliki w tym samym kontenerze pomocniczym. Jednak różne kompy COMP powinny znajdować się w oddzielnych kontenerach pomocniczych.</li>
	<li>Aby skonfigurować podstawowy test węchowy u psów, ułóż wiele linii składających się z co najmniej pięciu identycznych pojemników (np. metalowych puszek, pudełek), przy czym liczba linii zależy od liczby testowanych zmiennych.
	<ol>
		<li>Skonfiguruj wersję próbną tak, aby każdy wiersz zawierał jeden kontener z docelowymi komplikacjami COMS i cztery z pustymi COMPS. Przewody kontroli dodatniej, przygotowane w ten sam sposób, ale o znanym zapachu docelowym, mogą być stosowane odpowiednio do scenariusza doświadczalnego, szkoleniowego lub testowego. Dodatkowa kontrola ujemna lub ślepa linia powinny zawierać pięć ślepych COMP i żadnych celów. Zamów losowo tę linię kontroli ujemnej, linię kontroli dodatniej (jeśli używasz) i linie testowe i zmień kolejność za pomocą generatora liczb losowych dla każdego testu węchowego psów, jeśli jest to praktyczne dla scenariusza testowego.
		<ol>
			<li>Dołącz również jeden środek nawaniający/materiał rozpraszający na linię.</li>
			<li>Losowo określ kolejność i lokalizację docelowych i rozpraszających zapachy w każdej linii dla każdego badanego psa za pomocą generatora liczb losowych.</li>
		</ol>
		</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Aby przygotować pojemniki, należy usunąć COMPS z pojemnika wtórnego i zewnętrznego, umieszczając w pojemniku próbnym tylko przepuszczalny worek.
	<ol>
		<li>Pozostawić COMPS do zrównoważenia w pojemniku przez co najmniej 30 minut przed badaniem.</li>
		<li>Powtórz kroki dla każdego COMPS używanego w badaniu, zaczynając od ślepych prób, następnie kontroli dodatnich (jeśli używasz), a następnie testuj substancje zapachowe, zmieniając rękawice za każdym razem. 
		UWAGA: Szczegółowe przykłady scenariuszy testowania psów można znaleźć w Simon et al.4 lub Macias et al.8.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>

<ol><li>Buck, L., Axel, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+novel+multigene+family+may+encode+odorant+receptors%3A+A+molecular+basis+for+odor+recognition%5BTitle%5D)+AND+%22Cell%22%5BJournal%5D)">A novel multigene family may encode odorant receptors: A molecular basis for odor recognition.</a> Cell. 65, 175-187 (1991).</li>
<li>Furton, K. G., Myers, L. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Scientific+foundation+and+efficacy+of+the+use+of+canines+as+chemical+detectors+for+explosives%5BTitle%5D)+AND+%22Talanta%22%5BJournal%5D)">Scientific foundation and efficacy of the use of canines as chemical detectors for explosives.</a> Talanta. 54, 487-500 (2001).</li>
<li>Leitch, O., Anderson, A., Kirkbride, K., Lennard, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biological+organisms+as+volatile+compound+detectors%3A+A+review%5BTitle%5D)+AND+%22Forensic+Science+International%22%5BJournal%5D)">Biological organisms as volatile compound detectors: A review.</a> Forensic Science International. 232, 92-103 (2013).</li>
<li>Simon, A. G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Method+for+controlled+odor+delivery+in+canine+olfactory+testing%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Senses%22%5BJournal%5D)">Method for controlled odor delivery in canine olfactory testing.</a> Chemical Senses. 44 (6), 399-408 (2019).</li>
<li>Hallowell, L. R., et al. Detection of hidden explosives: New challenges and progress (1998-2009). <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aHallowell%2C+LR+%22Forensic+Investigation+of+Explosives.+2nd+Ed%22">Forensic Investigation of Explosives. 2nd Ed</a>. , CRC Press. Boca Raton, FL. 53-77 (2012).</li>
<li>Papet, L. Narcotic and explosive odors: Volatile organic compounds as training aids for olfactory detection. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aPapet%2C+L+%22Canine+Olfaction+Science+and+Law%22">Canine Olfaction Science and Law</a>. , CRC Press. Boca Raton, FL. 265-278 (2016).</li>
<li>Controlled Odor Mimic Permeation System. US Patent. , 20080295783 (2017).</li>
<li>Macias, M. S., Guerra-Diaz, P., Almirall, J. R., Furton, K. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Detection+of+piperonal+emitted+from+polymer+controlled+odor+mimic+permeation+systems+utilizing+canis+familiaris+and+solid+phase+microextract-ion+mobility+spectrometry%5BTitle%5D)+AND+%22Forensic+Science+International%22%5BJournal%5D)">Detection of piperonal emitted from polymer controlled odor mimic permeation systems utilizing canis familiaris and solid phase microextract-ion mobility spectrometry.</a> Forensic Science International. 195, 132-138 (2010).</li>
<li>Harper, R., Almirall, J., Furton, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Identification+of+dominant+odor+chemicals+emanating+from+explosives+for+use+in+developing+optimal+training+aid+combinations+and+mimics+for+canine+detection%5BTitle%5D)+AND+%22Talanta%22%5BJournal%5D)">Identification of dominant odor chemicals emanating from explosives for use in developing optimal training aid combinations and mimics for canine detection.</a> Talanta. 67, 313-327 (2005).</li>
<li>Francis, V. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+identification+of+volatile+organic+compounds+from+synthetic+cathinone+derivatives+for+the+development+of+odor+mimic+training+aids%5BTitle%5D)+AND+%22Florida+International+University%22%5BJournal%5D)">The identification of volatile organic compounds from synthetic cathinone derivatives for the development of odor mimic training aids.</a> Florida International University. , Miami, FL. (2017).</li>
<li>Huertas-Rivera, A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Identification+of+the+active+odors+from+illicit+substances+for+the+development+of+optimal+canine+training+aids%5BTitle%5D)+AND+%22Florida+International+University%22%5BJournal%5D)">Identification of the active odors from illicit substances for the development of optimal canine training aids.</a> Florida International University. , Miami, FL. (2016).</li>
<li>DeGreeff, L. E., Furton, K. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Collection+and+identification+of+human+remains+volatiles+by+non-contact%2C+dynamic+airflow+sampling+and+SPME-GC%2FMS+using+various+sorbent+materials%5BTitle%5D)+AND+%22Analytical+and+Bioanalytical+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Collection and identification of human remains volatiles by non-contact, dynamic airflow sampling and SPME-GC/MS using various sorbent materials.</a> Analytical and Bioanalytical Chemistry. 401, 1295-1307 (2011).</li>
<li>DeGreeff, L. E., Curran, A. M., Furton, K. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evaluation+of+selected+sorbent+materials+for+the+collection+of+volatile+organic+compounds+related+to+human+scent+using+non-contact+sampling+mode%5BTitle%5D)+AND+%22Forensic+Science+International%22%5BJournal%5D)">Evaluation of selected sorbent materials for the collection of volatile organic compounds related to human scent using non-contact sampling mode.</a> Forensic Science International. 209 (1-3), 133-142 (2011).</li>
<li>Simon, A. G., Mills, D. K., Furton, K. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chemical+and+canine+analysis+as+complimentary+techniques+for+the+identification+of+active+odors+of+the+invasive+fungs%2C+Raffaelea+lauicola%5BTitle%5D)+AND+%22Talanta%22%5BJournal%5D)">Chemical and canine analysis as complimentary techniques for the identification of active odors of the invasive fungs, Raffaelea lauicola.</a> Talanta. 168, 320-328 (2017).</li>
<li>Penton, Z. Method development with solid phase microextraction. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aPenton%2C+Z+%22Solid+Phase+Microextraction%3A+A+Practical+Guide%22">Solid Phase Microextraction: A Practical Guide</a>. , Marcel Dekker, Inc. New York, NY. 27-58 (1999).</li>
<li>Robards, K., Haddad, P. R., Jackson, P. E. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aRobards%2C+K+%22Principles+and+Practice+of+Modern+Chromatographic+Methods%22">Principles and Practice of Modern Chromatographic Methods</a>. , Elsevier Ltd. San Diego, CA. (2004).</li>
<li>MacCrehan, W., Moore, S., Schantz, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evaluating+headspace+component+vapor-time+profiles+by+solid-phase+microextraction+with+external+sampling+of+an+internal+standard%5BTitle%5D)+AND+%22Analytical+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Evaluating headspace component vapor-time profiles by solid-phase microextraction with external sampling of an internal standard.</a> Analytical Chemistry. 83, 8560-8565 (2011).</li>
<li>Macias, M. S. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22The+Development+of+an+Optimized+System+of+Narcotic+and+Explosive+Contraband+Mimics+for+Calibration+and+Training+of+Biological+Detectors%22">The Development of an Optimized System of Narcotic and Explosive Contraband Mimics for Calibration and Training of Biological Detectors</a>. , Florida International Unversity. Miami, FL. Dissertation (2009).</li>
<li>Simon, A. G. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22The+Detection+of+an+Invasive+Pathogen+through+Chemical+and+Biological+Means+for+the+Protection+of+Commercial+Crops%22">The Detection of an Invasive Pathogen through Chemical and Biological Means for the Protection of Commercial Crops</a>. , Florida International Unversity. Miami, FL. Dissertation (2017).</li>
</ol>

Brak konfliktów interesów do zgłoszenia.

Systemy kontrolowanego naśladownictwa zapachu (COMPS) można łatwo stworzyć, zamykając interesujący nas środek zapachowy w przepuszczalnej torbie. Można to zrobić poprzez pipetowanie czystego płynnego związku na materiał chłonny, a następnie umieszczenie materiału chłonnego w worku; poprzez umieszczenie czystego, stałego związku bezpośrednio w worku4, tak jak to miało miejsce w przypadku piperonalu8; lub umieszczając materiał docelowy zawierający wiele lub nieznanych substan...

Węch jest kluczowym, choć często pomijanym, mechanizmem wykrywania używanym przez większość zwierząt. Dla wielu jest to główny mechanizm lokalizowania pożywienia, znajdowania partnera lub wyczuwania niebezpieczeństwa1. Co więcej, zdolności węchowe niektórych zwierząt, w szczególności psów, są regularnie wykorzystywane przez ludzi do wykrywania kontrabandy (np. narkotyków lub materiałów wybuchowych) lub innych obiektów zainteresowania, takich jak osoby zaginione, gatunki inwazyjne lub choroby2,3. W przypadku badań nad wykrywaniem psów lub innych tematów badań węchowych badacze często badają proces węchu oraz mocne i słabe strony układu węchowego. W związku z tym ogólnie pożądane jest kontrolowanie uwalniania oparów środka zapachowego do środowiska w celu powtarzalnego dostarczania znanych ilości środka zapachowego podczas testów. Nieuwzględnienie różnic w dostępności zapachów spowodowanych takimi czynnikami, jak prężność pary lub wpływ środowiska, często komplikuje interpretację danych i możliwość ich zastosowania4. Podobnie pożądane jest zapewnienie ustalonej ilości zapachu podczas scenariuszy treningowych w celu wykrywania psów. Na przykład badania przeprowadzone przez Hallowell et al.5 i Papet6 wykazały znaczenie intensywności zapachu w percepcji zapachu oraz że zmiana intensywności zapachu może wpływać na to, jak jest on postrzegany samodzielnie lub w mieszaninie.
W warunkach laboratoryjnych, do kontroli dostarczania zapachów można używać sprzętu analitycznego, takiego jak rurki do filtracji z kontrolowanymi piecami, generatory pary lub olfaktometry. Jednak ten typ sprzętu jest niepraktyczny do użytku podczas testów terenowych i scenariuszy szkoleniowych4. System Controlled Odor Mimic Permeation System (COMPS) został opracowany jako prosta, tania i jednorazowa metoda kontrolowanego dostarczania zapachu, która nie wymaga zewnętrznego zasilania. W związku z tym można je łatwo włączyć do wielu różnych scenariuszy testowych i szkoleniowych7. Jednostki COMPS składają się po prostu z interesującego nas środka nawaniającego na materiale chłonnym zamkniętym wewnątrz przepuszczalnej torby polimerowej, przechowywanej we wtórnym systemie bezpieczeństwa. Wykorzystanie COMPS zmniejsza zmienność między testami i poprawia spójność podczas ćwiczeń treningowych8.
Dostarczanie zapachu lub dostępność z COMPS jest mierzona pod względem szybkości przenikania, zgodnie z analizą grawimetryczną pod względem masy pary uwalnianej w czasie. Szybkość przenikania można kontrolować za pomocą wielu czynników, w tym grubości worka polimerowego, jego dostępnej powierzchni, rodzaju użytego materiału chłonnego (podłoża) oraz ilości środka nawaniającego. Szybkość przenikania jest stała przez dany okres czasu (godziny lub dni) w zależności od użytego środka zapachowego. Pozwala to na minimalną zmienność w dostarczaniu zapachu podczas testowania lub treningu. Podczas przechowywania COMPS dochodzi do równowagi w nieprzepuszczalnym pojemniku zewnętrznym, co skutkuje natychmiastowym źródłem oparów nawaniacza o znanej szybkości przenikania.
COMPS początkowo zostały zaprojektowane tak, aby zawierały substancje zapachowe związane z materiałami wybuchowymi i miały być używane jako naśladownictwo zapachów7. Zgodnie z definicją Maciasa i wsp., naśladownictwo zapachu symuluje materiał będący przedmiotem zainteresowania, taki jak materiał wybuchowy, dostarczając dominujących związków lotnych lub substancji zapachowych znajdujących się w przestrzeni nad tym materiałem bez obecności samego materiału macierzystego8. Aby stworzyć immik zapachu, należy określić aktywne substancje zapachowe materiału macierzystego. Aktywny środek zapachowy w tym scenariuszu jest opisywany jako lotny związek, który wykrywa wyszkolony pies wykrywający materiały wybuchowe, wierząc, że obecny jest rzeczywisty materiał wybuchowy. Po zidentyfikowaniu dominujących związków lotnych w przestrzeni nad kilkoma materiałami wybuchowymi, zespół projektu COMPS przygotował się do uwalniania tych pojedynczych substancji zapachowych w kontrolowanym tempie przez czas trwania prób terenowych wykrywania węchu psów i określenia aktywnego środka zapachowego związanego z kilkoma materiałami wybuchowymi. Do tego celu z powodzeniem wykorzystano COMPS7,9 i od tego czasu są używane jako naśladownictwo zapachów do dalszego szkolenia w zakresie wykrywania materiałów wybuchowych.
Macias et al. wykorzystali COMPS zawierający piperonal, czystą chemiczną substancję stałą w temperaturze pokojowej, która w fazie gazowej okazała się być aktywnym środkiem zapachowym dla MDMA (3,4-metylenodioksymetamfetaminy), psychoaktywnego narkotyku znanego jako ecstasy. Naukowcy wykorzystali różne grubości i powierzchnie worków z polietylenu o niskiej gęstości, aby dostosować szybkość przenikania pary piperonalnej. Ta seria COMPS została następnie wykorzystana do oszacowania progu wykrywania narkotyków dla wyszkolonych psów wykrywających narkotyki8. I odwrotnie, w oddzielnym badaniu, grubości worków COMPS zostały dostosowane w celu zminimalizowania odchyleń szybkości przenikania między każdym związkiem w serii homologicznej, mimo że miały one drastycznie różniące się prężności pary. Gdyby w tym badaniu zastosowano pojedynczą grubość worka, związki o wyższej prężności pary dałyby znacznie wyższe współczynniki przenikania. Zwiększając grubość worka dla związków o wyższej lotności, dostosowano współczynniki przenikania tak, aby były podobne dla wszystkich związków4. Oba badania wykazują użyteczność i zdolność adaptacyjną COMPS do kontrolowania uwalniania pary. Podobne badania optymalizujące grubość worka polimerowego, a także materiał absorpcyjny zostały przeprowadzone w celu stworzenia naśladowców zapachów dla syntetycznych katynonów (tj. soli do kąpieli)10, innych narkotyków (w tym heroiny i marihuany11) oraz ludzkich związków zapachowych12,13. W ostatnim przykładzie Simon i in. zbadali aktywne substancje zapachowe związane z inwazyjnym gatunkiem grzyba14. Całe kawałki zainfekowanej kory drzewa, zamiast wyekstrahowanych substancji zapachowych, umieszczono bezpośrednio w polimerowej torbie, aby kontrolować uwalnianie podczas testów węchowych psów14. COMPS może być wykorzystywany w różnych scenariuszach, a omówione w nim protokoły zostały wybrane tak, aby zademonstrować różnorodność tego narzędzia.

<table><tbody><tr><td>Słoiki ekonomiczne 16 uncji (wykończenie 70-450)</td><td>Pojemnik Fillmore</td><td>A16-08C-Case 12</td><td></td></tr><tr><td>Chromatograf gazowy 7890A / selektywny detektor masowy 5975</td><td>Agilent</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Waga analityczna</td><td>Mettler Toledo</td><td>01-911-005</td><td></td></tr><tr><td>Opaski kulkowe i pokrywki kopułkowe</td><td>Pojemnik Fillmore</td><td>J30000</td><td></td></tr><tr><td>Gaza bawełniana (2" x 2")</td><td>Dukal</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Jednorazowe łodzie wagowe</td><td>VWR</td><td>10803-148</td><td></td></tr><tr><td>Pojemniki na próbki wyłożone żywicą epoksydową, 1 galon</td><td>TriTech Forensics</td><td>CANG-E</td><td></td></tr><tr><td>Pojemniki na próbki wyłożone żywicą epoksydową, 1 litr</td><td>TriTech Forensics</td><td>CANPT-E</td><td></td></tr><tr><td>Worek polietylenowy o niskiej gęstości</td><td>Uline</td><td>S-5373</td><td></td></tr><tr><td>Rtx-Volatiles (30 m x 0,32 mmID)</td><td>kolumna Restek</td><td>10901</td><td></td></tr><tr><td>Srebrna metalizowana torba barierowa mylarowa (3,5 "x 4,5")</td><td>Opakowanie ESP</td><td>95509993779</td><td></td></tr><tr><td>Srebrna metalizowana torba barierowa z mylaru (5 "x 8,5" x 3 ")</td><td>Opakowanie ESP</td><td>95509993793</td><td></td></tr><tr><td>Zespół włókien mikroekstrakcji w fazie stałej (PDMS/DVB/CAR)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>57328-U</td><td></td></tr><tr><td>Uchwyt</td> <td>do mikroekstracji do fazy stałejSigma-Aldrich</td><td>57330-U</td><td></td></tr><tr><td>Zgrzewarka impulsowa stołowa</td><td>Uline</td><td>H-190</td><td>Zgrzewarka termiczna</td></tr></tbody></table>

systemy kontrolowanego przenikania naśladującego zapach do treningu węchowego i testów terenowych

Controlled Odor Mimic Permeation Systems for Olfactory Training and Field Testing

System Kontrolowanego Przenikania Zapachu (COMPS) został opracowany, aby zapewnić wygodną metodę testowania zapachu w terenie w kontrolowanym i powtarzalnym tempie. COMPS składają się z interesującego nas środka zapachowego na materiale chłonnym zamkniętym w przepuszczalnej torbie polimerowej. Warstwa przepuszczalna pozwala na ciągłe uwalnianie środka zapachowego przez określony czas. Przepuszczalny worek jest dalej przechowywany w wtórnym, nieprzepuszczalnym worku. Procedura podwójnej hermetyzacji pozwala na zrównoważenie substancji zapachowej z przepuszczalnej torebki, ale w nieprzepuszczalnej warstwie zewnętrznej, co skutkuje natychmiastowym i powtarzalnym źródłem oparów nawaniacza po usunięciu z opakowania zewnętrznego. COMPS są używane zarówno w testach węchowych w scenariuszach eksperymentalnych, jak i do szkolenia w zakresie wykrywania węchu, na przykład z psami wykrywającymi. COMPS mogą być stosowane do przechowywania szerokiej gamy substancji zapachowych (np. proszków narkotycznych) i zapewniania kontrolowanego uwalniania związanych z nimi substancji zapachowych. Dostępność zapachu z COMPS jest wyrażona jako szybkość przenikania (tj. szybkość pary nawaniającej uwalnianej z COMPS w jednostce czasu) i jest zwykle mierzona za pomocą środków grawimetrycznych. Szybkość przenikania dla danej masy lub objętości nawaniacza można dostosować w zależności od potrzeb, zmieniając grubość worka, powierzchnię i/lub rodzaj polimeru. Dostępne stężenie zapachu z COMPS można również mierzyć za pomocą technik analizy przestrzeni nadpowierzchniowej, takich jak mikroekstrakcja do fazy stałej z chromatografią gazową/spektrometrią mas (SPME-GC/MS).

Podstawowym celem wykorzystania COMPS w testowaniu i treningu węchu jest kontrolowanie uwalniania wybranych substancji zapachowych oraz dostarczanie kontrolowanej ilości tych substancji przez cały czas trwania testu lub sesji treningowej. Uwalnianie substancji zapachowej mierzy się za pomocą analizy grawimetrycznej jako ubytek masy na jednostkę czasu. Rycina 2 przedstawia przykład wyników grawimetrycznych z dyfuzji trzech identycznych COMPS przygotowanych z 5 µL kwasu pentanowego na gazie ba...

System Kontrolowanego Przenikania Zapachu to prosta, przenośna, tania metoda dostarczania zapachu do testów węchowych i treningu. Jest zbudowany z nawaniacza zatrzymanego na materiale adsorpcyjnym i umieszczonego w przepuszczalnym worku polimerowym, umożliwiającym kontrolowane uwalnianie oparów nawaniacza w czasie.

Systemy kontrolowanego przenikania naśladującego zapach do treningu węchowego i testów terenowych

The Controlled Odor Mimic Permeation System (COMPS) was developed to provide a convenient field testing method of odor delivery at controlled and ...

Badania węchowe są ograniczone ze względu na brak metodologii dostarczania znanych i powtarzalnych zapachów podczas testów operacyjnych lub szkoleń. COMPS zapewnia wygodną metodę kontrolowanego dostarczania zapachów w terenie. COMPS może zawierać szeroką gamę substancji zapachowych, a szybkość dostarczania można zmieniać, dostosowując grubość worka, powierzchnię i/lub rodzaj polimeru.Aby zaimpregnować podłoże środkiem zapachowym, użyj skalibrowanej pipety, aby dodać pięć mikrolitrów czystego związku na bawełnianą gazikę o wymiarach dwa na dwa cale i złóż podkładkę na pół. Następnie umieść gazę w przepuszczalnej torbie z polietylenu o niskiej gęstości o wymiarach dwa na trzy cale i natychmiast zamknij torbę zgrzewarką. Aby określić szybkość przenikania substancji zapachowych przez przepuszczalny worek, umieść nowo wykonany COMPS w łodzi obciążeniowej wewnątrz dygestorium i użyj drugiej czystej łodzi do wyzerowania wagi analitycznej.Przenieś COMPS z dygestorium na wagę i zarejestruj masę, a następnie szybko wróć do dygestorium. Następnie oblicz współczynnik przenikania z COMPS, wykreślając masę w funkcji czasu i znajdując nachylenie linii. Aby przeanalizować przestrzeń nad roztworem za pomocą SPME ze spektrometrią mas chromatografii gazowej, należy pozwolić COMPS na zrównoważenie w łodzi o otwartej wadze w dygestoriach przez 30 minut, przenosząc COMPS do niereaktywnego pojemnika, takiego jak szklany słoik lub metalowy pojemnik wyłożony żywicą epoksydową.W celu pobrania próbek po zrównoważeniu należy umieścić pokrywkę z jednocentymetrowym otworem w pokrywie na pojemniku o pojemności jednego galona i włożyć do otworu niewłaściwe włókno SPME, aby wyekstrahować interesujący nas analit. Pod koniec okresu ekstrakcji przenieść włókno do podgrzanego wlotu spektrometru mas do chromatografii gazowej w celu desorpcji termicznej i analizy. Do przechowywania umieść pojedynczy COMPS w metalizowanej torbie barierowej o wymiarach 3.5 na 4.5 cala i zgrzewaj, aby zamknąć, usuwając jak najwięcej powietrza z worka przed zamknięciem.Jeśli w jednym eksperymencie testowanych jest wiele substancji zapachowych lub szybkości dostarczania substancji zapachowych, należy umieścić torbę i dodatkowe zabezpieczenie, aby wyeliminować wszelkie możliwe zanieczyszczenie krzyżowe podczas transportu i przechowywania. Umieścić powtórzone wiele worków barierowych zawierających poszczególne COMPS o tym samym stopniu analitu i szybkości przenikania w zewnętrznym większym pojemniku do przechowywania i transportu. Następnie przechowuj torbę w chłodnym otoczeniu lub w lodówce.Aby skonfigurować podstawowy test węchowy u psów, ułóż wiele linii po co najmniej pięć identycznych pojemników i ustaw próby tak, aby każda linia zawierała jeden pojemnik z docelowym COMPS i cztery z pustymi COMPS. Przewody kontroli dodatniej przygotowane w ten sam sposób, ale o znanym zapachu docelowym, mogą być stosowane odpowiednio do scenariusza doświadczalnego, szkoleniowego lub testowego. Dodatkowa kontrola ujemna lub ślepa linia powinny zawierać pięć ślepych COMP i żadnych celów.Następnie przenieś przepuszczalny worek dla każdego COMPS z pojemnika wtórnego i zewnętrznego do odpowiednich pojemników próbnych. Po 30 minutach równoważenia rozpocznij test. W tym miejscu przedstawiono przykład wyników grawimetrycznych z przenikania trzech identycznych COMPS przygotowanych z pięciu mikrolitrów kwasu pentanowego na gazie bawełnianej przez worek z polietylenu o niskiej gęstości o grubości 3 mil.Dodanie regresji do wykresu ujawnia, że szybkość przenikania wynosi 37 mikrogramów na minutę dla tego zestawu COMPS. Ilość substancji zapachowej uwalnianej do danego testu można regulować, modyfikując ilość materiału w worku, powierzchnię przepuszczalnego materiału worka lub grubość worka. W tym przypadku różnice w prężności par w grupach analitów są porównywane ze zmianami szybkości przenikania po dostosowaniu grubości worka do kontrolnych szybkości przenikania każdego analitu, dzięki czemu szybkości są tak podobne, jak to tylko możliwe.I odwrotnie, dostosowanie grubości worka dla pojedynczego analitu pozwala na zmianę szybkości przenikania o trzy rzędy wielkości. Pomiary przestrzeni nad powierzchnią mogą być wykorzystane do lepszego pomiaru ilości nawaniacza dostępnego podczas danego scenariusza testowego lub szkoleniowego. Na przykład w tym reprezentatywnym chromatografie można zaobserwować, że obszary pików piperonalnych zwiększają się wraz ze wzrostem szybkości przenikania.Korzystając z tych trzech zestawów piperonalnych COMPS w badaniach na psach, oszacowano granicę wykrywalności kłów dla piperonalu. W tej analizie zwiększyła się szybkość przenikania, a tym samym dostępność zapachu, a także liczba psów alarmujących o odpowiednim COMPS. Od czasu opracowania COMPS używaliśmy ich do ustalania aktywnych sygnatur zapachowych dla różnych celów wykrywania, szacowania granic wykrywalności i testowania możliwości rozróżniania psów.

controlled-odor-mimic-permeation-systems-for-olfactory-training-field

Research

JoVE Journal

Chemistry

Chemia

Fundamentalne, a zarazem unikalne właściwości układu węchowego gryzoni sprawiły, że staje się on coraz częściej przedmiotem badań biologów. Istnieje zatem potrzeba opracowania stosunkowo prostego sposobu oceny jego funkcji. W niniejszej pracy opisujemy czułe testy służące do charakterystyki wrażliwości i preferencji węchowych myszy.

Badanie zachowań węchowych u dorosłych myszy

Protokół warunkowania Proboscis Extension Response (PER), opracowany dla pszczół miodnych (Apis mellifera), dostarcza ekologicznie istotnych i łatwo mierzalnych środków do badania kilku różnych mechanizmów uczenia się u wielu gatunków owadów.

Protokół odpowiedzi na wydłużenie trąby do badania plastyczności behawioralnej u owadów: zastosowanie do badań podstawowych, biomedycznych i rolniczych

Ten protokół wprowadza lateralizowane wczesne uczenie się preferencji zapachowych u szczurów za pomocą ostrej pojedynczej okluzji naris. Lateralizowane uczenie się pozwala na badanie wyników behawioralnych i leżących u podstaw mechanizmów biologicznych u tych samych zwierząt, zmniejszając wariancję wywołaną przez projekty międzyzwierzęce. Protokół ten może być wykorzystany do zbadania mechanizmów molekularnych leżących u podstaw wczesnego uczenia się zapachów.

Lateralizowany model uczenia się zapachu u nowonarodzonych szczurów do analizy obwodów neuronalnych leżących u podstaw tworzenia pamięci

Ten manuskrypt opisuje protokół badania układu węchowego gryzoni. Test przyzwyczajenia/dezhabituacji węchowej pozwoli badaczom określić, czy mysz przyzwyczaja się do wielokrotnie prezentowanego zapachu i czy mysz wykazuje nieprzyzwyczajenie, gdy przedstawia się jej nowy zapach.

Badanie dyskryminacji i habituacji zapachowej u myszy

Analiza fizjologicznych właściwości węchowych neuronów czuciowych nadal napotyka na techniczne ograniczenia. Tutaj rejestrujemy je przez perforowany patch-clamp w nienaruszonym preparowaniu nabłonka węchowego u myszy ukierunkowanych na geny. Technika ta pozwala na scharakteryzowanie właściwości błony i odpowiedzi na określone ligandy neuronów wyrażających określone receptory węchowe.

Perforowany zapis patch-clamp węchowych węchowych neuronów czuciowych myszy w nienaruszonym neuroepithelium: analiza funkcjonalna neuronów wyrażających zidentyfikowany receptor zapachowy

Przedstawiamy prosty i bezstronny test węchowy na myszach. Dzięki temu protokołowi dyskryminacja węchowa, preferencje, unikanie i wrażliwość na nowy zapach w porównaniu z wodą mogą być oceniane w pojedynczych sesjach behawioralnych. Ta metoda jest wskazana dla pojedynczego eksperymentatora, a analiza opiera się na komputerowym przetwarzaniu wideo.

Proste i wspomagane komputerowo testy węchowe dla myszy

Opisujemy tutaj konfigurację behawioralną i metodę analizy danych do oceny reakcji węchowych do 100 muszek octowych (Drosophila melanogaster). System ten może być stosowany z pojedynczymi lub wieloma bodźcami węchowymi i może być przystosowany do optogenetycznej aktywacji lub wyciszania podzbiorów neuronów.

Zachowania węchowe oceniane za pomocą komputerowego śledzenia Drosophila w czterokwadrantowym olfaktometrze

Tutaj szkolimy myszy w zadaniu uczenia asocjacyjnego, aby przetestować rozróżnianie zapachów. Protokół ten pozwala również na badania nad zmianami strukturalnymi w mózgu wywołanymi uczeniem się.

Obiektywny i powtarzalny test uczenia się węchu i dyskryminacji u myszy

Użycie olfaktometru do bezpośredniego prezentowania substancji zapachowych otwiera ekscytujące możliwości dla badaczy pamięci węchowej. W niniejszej pracy omówiono zagadnienia związane z tą metodologią w odniesieniu do wcześniej opublikowanego eksperymentu dotyczącego pamięci zależnej od kontekstu węchowego.

Pamięć zależna od kontekstu węchowego: bezpośrednia prezentacja substancji zapachowych

Protokół ten opisuje konstrukcję olfaktometru do eksperymentów z zachowaniami węchowymi go/no-go. Instrukcje krok po kroku wraz ze zdjęciami są dostarczane, aby zapewnić pomyślną konstrukcję olfaktometru. Dołączone są również informacje dotyczące rozwiązywania problemów napotkanych podczas procesu.

Konstruowanie olfaktometru do badań zachowań węchowych gryzoni

Poznaj metodę COMPS do kontrolowanego dostarczania zapachów w badaniach węchowych i treningu polowym. System wykorzystuje torby polimerowe z adsorbentem dla powtarzalnego uwalniania odorantów.

Systemy kontrolowanego przenikania naśladującego zapach do treningu węchowego i testów terenowych

Przeglądaj więcej filmów