Name: Aplicando a microfluídica Eletrofisiologia (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2007-10-01T00:00:00.000+00:00
Duration: 5 min 41 s
Description: Aprenda a aplicar dispositivos microfluídicos para estimulação espaço-temporal de fatias cerebrais em eletrofisiologia. Este método melhora a precisão na aplicação de neurotransmissores em estudos de neurociência.

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aplicando a microfluídica eletrofisiologia

Applying Microfluidics to Electrophysiology

Microfluídica pode ser integrado com as técnicas padrão de eletrofisiologia para permitir novas modalidades experimental. Especificamente, a motivação para o dispositivo micro fatia do cérebro é discutida, incluindo a forma como o dispositivo para docas câmaras de perfusão padrão e da técnica de bombeamento passivo que é usado para entregar bolos de neuromoduladores à fatia do cérebro. Ao simplificar o projeto do dispositivo, somos capazes de alcançar uma solução prática para a necessidade atual de eletrofisiologia não satisfeitas de aplicar vários neuromoduladores em várias regiões da fatia do cérebro. Isto é conseguido através da substituição do substrato lamela padrão da câmara de perfusão com um dispositivo fino microfluídicos ligados ao substrato lamínula. Este foi então anexado à câmara de perfusão e pequenos buracos conectar o open-bem da câmara de perfusão para os canais microfluídicos enterrado dentro do substrato microfluídicos. Estes canais microfluídicos estão em interface com portas perfurado na borda da câmara de perfusão para acessar e entregar estimulantes. Este projeto representa a forma como o campo da microfluídica está em transição longe de prova de conceito e demonstrações dispositivo em soluções práticas para as necessidades não satisfeitas experimental e clínica.

Aplicando a microfluídica Eletrofisiologia

A microfluídica pode ser integrada a técnicas de eletrofisiologia padrão para permitir novas modalidades experimentais. Especificamente, a motivação para a ...

Meu nome é Dave Edington. Sou professor assistente no Departamento de Bioengenharia da Universidade de Illinois em Chicago. E a área em que trabalhamos principalmente é a aplicação de microtecnologias em aplicações biomédicas, especificamente utilizando dispositivos microfluídicos.E hoje vamos mostrar a vocês um dos nossos projetos, que envolve o uso de um dispositivo microfluídico adaptado a uma câmara de perfusão padrão para fatias cerebrais, capaz de fornecer estímulos espaciotemporais a uma fatia cerebral. Atualmente, em preparações de fatias para eletrofisiologia, as principais formas de aplicação de neurotransmissores em uma fatia são ou globais, abrangendo toda a fatia cerebral — estimulando toda a fatia ao mesmo tempo — ou por meio de uma micropipeta para aplicação pontual de neurotransmissores em diferentes momentos.O corte cerebral é uma estrutura muito complexa, e quando você aplica neurotransmissores de forma global ou utiliza uma micropipeta, não é possível reproduzir padrões de estimulação in vivo. Já com nossa plataforma, somos capazes de controlar a estimulação em regiões muito específicas do corte cerebral e obter uma estimulação mais semelhante à in vivo. Assim, os sistemas de perfusão atuais são mostrados aqui, onde se acoplam a uma lâmina de vidro padrão.E estes permitem que o meio seja perfundido por toda a fatia. No entanto, não é possível controlar espacialmente a resolução desse neurotransmissor com o seu dispositivo estimulador. Por isso, desenvolvemos um dispositivo microflic que se acopla a essa câmara de perfusão padrão.Assim, todos os ensaios padrão de eletrofisiologia podem ser utilizados. E a única característica diferente é que, em vez de um fundo de vidro com lamínula de vidro, este dispositivo consiste em um sistema A-P-D-M-S que possui vários orifícios passantes conectados a canais microfluídicos, os quais se ligam a aberturas na câmara de perfusão superior, permitindo-nos estimular neurotransmissores através desses orifícios, pelos canais, através das vias e dentro do fragmento de tecido cerebral. Utilizamos uma técnica chamada bombeamento passivo para entregar os fluidos.Portanto, não precisamos de tubos complexos saindo deste dispositivo, porque a eletrofisiologia já é um procedimento muito complexo. E ao simplificar o design do dispositivo e usar bombeamento passivo, simplificamos o protocolo experimental de aplicação deste dispositivo microfluídico. A estrutura do dispositivo é uma rede microfluídica de duas camadas.A primeira camada é composta pelos canais de roteamento que se conectam aos portos de saída, e a segunda camada consiste nesses furos passantes que ligam esses canais ao poço. Assim, essa fabricação é realizada utilizando etapas padrão de microfabricação U de duas camadas, nas quais há algumas marcas de alinhamento que garantem que esses vias estejam posicionados exatamente no centro desses quatro canais. Esse dispositivo foi projetado para acoplar-se à câmara de perfusão padrão, de modo que todos os mesmos ensaios de eletrofisiologia possam ser utilizados.Assim, podemos colocar isso no sistema de eletrofisiologia, trazer nosso objetivo até ele, fornecer estimulação local por meio de nossos canais microfluídicos e não complicar desnecessariamente a montagem experimental além do necessário. Ao manter o design do dispositivo o mais simples possível, podemos disseminar esta plataforma de forma muito mais fácil. Atualmente, nossa estrutura possui esses quatro Vs no meio dos canais microfluídicos, mas eles podem ser adaptados conforme as necessidades de diferentes laboratórios, dependendo da região do cérebro que estão estudando.Assim, uma região poderia estudar o hipocampo e outra poderia estudar a corteza externa. Dessa forma, poderíamos estimular essas regiões dependendo de como projetarmos este dispositivo microfluídico. E como o dispositivo não requer componentes externos para funcionar, tudo o que é necessário é uma micropipeta para pipetar nas aberturas usando a técnica de bombeamento passivo.Não há equipamento adicional além deste substrato inferior que o laboratório padrão de eletrofisiologia precise adquirir para utilizar este dispositivo. Até este momento do projeto, concentramo-nos em posicionar os canais microfluídicos acoplados às câmaras de perfusão padrão. E agora a próxima etapa do projeto consiste em testar efetivamente este dispositivo em pesquisas com hipóteses específicas, utilizando essas preparações de fatias.E assim demonstramos que, utilizando corante fluorescente, podemos estimular espacialmente diferentes regiões injetando esses análogos fluorescentes nos canais. E o próximo passo é realizar efetivamente os experimentos biológicos reais. Assim, a área da microfluídica está chegando a um ponto de transição.Estamos avançando além das demonstrações iniciais de prova de conceito e realmente utilizando esses dispositivos para descobrir coisas novas e empolgantes que antes eram impossíveis de realizar. Assim, a área está evoluindo de técnicas nas quais utilizamos princípios disponíveis na escala microscópica, como difusão rápida, fluxo laminar e altas relações superfície-volume, além da integração de processos. E agora vamos utilizar esses princípios e aplicá-los para resolver necessidades não atendidas no laboratório e na clínica.

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Research

JoVE Journal

Biology

Biologia

Nós demonstramos a fabricação de um dispositivo simples microfluídicos que podem ser integrados com configurações padrão eletrofisiologia para expor superfícies microescala de uma fatia do cérebro de uma maneira bem controlada para diferentes neurotransmissores.

Estimulação cerebral Slice Usando uma Rede microfluídicos e da Câmara de Perfusão padrão

Microiontophoresis implica movimento de íons de uma micropipeta, em resposta a uma diferença de potencial elétrico entre o interior eo exterior da micropipeta. Moléculas biologicamente ativas são, assim, entregue em proporção à corrente elétrica. Nós ilustramos microiontophoresis acetilcolina em conjunto com micromanipulação para estudar vasodilatação dependente do endotélio na microcirculação.

Microiontophoresis e Micromanipulação para imagens de fluorescência intravital da Microcirculação

Fonte: Vanegas, M. I., et al. Sistema de microinjeção para infusão combinada de drogas e eletrofisiologia. J. Vis. Exp. (2019)Este vídeo demonstra um dispositivo microfluídico baseado em microeletrodo que fornece solução de medicamento através de um tubo capilar, usando uma solução de marcador à base de óleo para rastreamento preciso de volume e permitindo registro neural simultâneo e infusão de medicamento.

Sistema de microinjeção baseado em microfluídica para infusão combinada de drogas e eletrofisiologia

Muitos dispositivos microfluídicos foram desenvolvidos para uso no estudo da eletrotaxia. No entanto, nenhum desses chips permite o estudo eficiente dos efeitos simultâneos de campo químico e elétrico (EF) nas células. Desenvolvemos um dispositivo à base de polimetilmetacrilato que oferece FE coexistente melhor controlada e estimulação química para uso em pesquisa de eletrotaxia.

Electrotaxis Estudos de pulmão células de câncer usando um Multichannel Dual-elétrico-campo Microfluidic Chip

Dispositivos microfabricados integrados com componentes fluídicos fornecem uma plataforma in vitro para estudos celulares que imitam o microambiente in vivo. Desenvolvemos chips microfluídicos à base de polimetilmetacrilato para estudar as respostas celulares sob estímulos de estresse químico/elétrico/de cisalhamento únicos ou coexistentes.

Projetando microfluídicos para Estudar respostas celulares Sob único ou coexistindo Chemical / Elétrica / tensão de cisalhamento Estímulos

Este manuscrito descreve as aplicações dos eletrodos seletivos-próton e patch aperto métodos para medir a atividade dos sistemas de transporte de prótons. Esses métodos de superar algumas limitações das técnicas comumente utilizadas para estudar a actividade de transporte de prótons, como sensibilidade moderada, resolução de tempo e controle do meio intracelular insuficiente.

Aplicação de medida de eletrofisiologia para estudar a atividade de transportadores de Electro-neutro

Este protocolo visa demonstrar como combinar em vitro matrizes de microeletrodos com dispositivos microfluídicos para estudar a transmissão do potencial de ação em culturas neuronal. Análise de dados, ou seja, a detecção e caracterização de potenciais de ação, de propagação é realizada utilizando um novo avançado, ainda amigável e livremente disponível, ferramenta computacional.

Microfluídica interfaceamento com matrizes de microeletrodos para estudar comunicação Neuronal e propagação de sinal Axonal

Apresentamos um sistema de microinvacinação projetado para eletrofisiologia e entrega assistida de sondas experimentais (ou seja, nanossensores, microeletrodos), com infusão opcional de medicamentos. Componentes microfluídicos amplamente disponíveis são acoplados a uma cânula contendo a sonda. Um protocolo passo a passo para a construção de microinjectrodes está incluído, com resultados durante a infusão de muscimol no córtex de macaco.

Sistema de microininjeção para infusão combinada de drogas e eletrofisiologia

Um protocolo para a cultura e manipulação do tecido embrionário do rato em um chip microfluido é fornecido. Aplicando pulsos de moduladores de via, este sistema pode ser usado para controlar externamente as oscilações de sinalização para a investigação funcional da sonorênese do mouse.

Uma abordagem microfluidics para a investigação funcional de oscilações de sinalização que regem a Somitogênese

O objetivo deste protocolo é explicar e demonstrar o desenvolvimento de um modelo microfluido tridimensional (3D) de tecido cardíaco humano altamente alinhado, composto por cardiomiócitos derivados de células-tronco co-cultivados com fibroblastos cardíacos (CFs) dentro de um hidrogel biomimético, à base de colágeno, para aplicações em engenharia de tecido cardíaco, triagem de medicamentos e modelagem de doenças.

Desenvolvimento de tecido cardíaco humano organizado 3D dentro de uma plataforma microfluida

Aqui, apresentamos um protocolo para fabricar um dispositivo microfluídico exclusivo de duas camadas para estudar a regulação eletromecânica da homeostase do tecido epitelial. O dispositivo aplica correntes elétricas fisiológicas estáticas perpendiculares ao plano do tecido, impactando a adesão, proliferação e extrusão célula-célula. Imagens de células vivas e medições de estresse mecânico revelam mecanismos desses processos.

Revelando o controle eletromecânico da homeostase tecidual usando um dispositivo microfluídico de duas camadas

Aprenda a aplicar dispositivos microfluídicos para estimulação espaço-temporal de fatias cerebrais em eletrofisiologia. Este método melhora a precisão na aplicação de neurotransmissores em estudos de neurociência.

Aplicando a microfluídica Eletrofisiologia

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