Ultrassom focalizado de alta intensidade para bloquear potenciais de ação nervosa em um modelo de rato diabético

Comece com um rato diabético anestesiado com um nervo ciático transmissor de dor exposto que contém eletrodos estimulantes pré-implantados. O nervo ciático está conectado ao músculo gastrocnêmio, onde os eletrodos de registro são posicionados.

Levante o nervo ciático e posicione o ultrassom focalizado de alta intensidade ou a base do fixador HIFU abaixo dele.

Usando um conector, prenda o nervo no slot do fixador e conecte o transdutor HIFU sobre ele.

Encha o poço central do fixador com uma solução de acoplamento desgaseificada para propagação por ultrassom.

Forneça um estímulo elétrico através dos eletrodos estimulantes para desencadear potenciais de ação nervosa que são transmitidos ao músculo.

Registre este sinal muscular basal.

Enquanto continua a gravar, direcione o feixe HIFU através do transdutor para o nervo.

O HIFU induz estresse mecânico e aumenta a temperatura que bloqueia transitoriamente a propagação do potencial de ação para o músculo e diminui o sinal.

Isso se correlaciona com a diminuição da percepção da dor, demonstrando o potencial do HIFU para o alívio da dor neuropática diabética.

Cinco semanas após a injeção de STZ, após anestesiar os ratos e realizar uma pinça da superfície plantar do pé de acordo com o protocolo de texto, use um aparador elétrico para remover os pelos da coxa e região lombar. Aplique iodo líquido na pele no local da cirurgia. Em seguida, use uma compressa com álcool para limpar o iodo líquido.

Com um bisturi estéril, faça uma incisão na pele na parte dorsal da coxa. Use uma tesoura cirúrgica para espalhar o tecido sob a pele. E use ganchos de pele para proteger a pele.

Com a tesoura, separe cuidadosamente os músculos paralelos ao fêmur até que as fibras do nervo ciático do meio da coxa embutidas nos músculos fiquem visíveis. Use cuidadosamente um gancho de vidro para separar o nervo ciático do meio da coxa do tecido conjuntivo e dos músculos circundantes. Em seguida, para posicionar o nervo ciático no ultrassom focalizado de alta intensidade ou na zona local focal HIFU usando um fixador de nervo personalizado, use um gancho de vidro para levantar cuidadosamente o nervo. E coloque-o no slot do componente 1 do dispositivo.

Em seguida, aparafuse o componente 2 ao componente 1. Em seguida, use a solução de Ringer para preencher o poço central do componente 1 para propagação ultrassônica e preservação do nervo. Aparafuse o componente 3 ao cone da carcaça HIFU. Em seguida, através das quatro pernas do componente 2, encaixe o componente 3 com o componente 2.

Depois de inserir um par de agulhas de acupuntura na origem do nervo ciático e o outro par no músculo gastrocnêmio, conecte cada par de agulhas ao sistema de aquisição de eletrofisiologia por meio de um cabo coaxial elétrico. Defina a taxa de amostragem e a largura de banda do sistema de aquisição de eletrofisiologia para 50 kilohertz e 70 hertz, 3 kilohertz, respectivamente. Em seguida, na origem do nervo ciático, aplique um estímulo supramáximo com largura de pulso de 0,1 milissegundos aos eletrodos estimulantes. No sistema de aquisição de eletrofisiologia, registre os Potenciais de Ação Muscular Compostos ou CMAPs dos eletrodos de registro. E amplifique os CMAPs com o amplificador embutido.

Para usar um transdutor HIFU comercial de 2,68 milihertz para suprimir os CMAPs em ratos neuropáticos diabéticos, mergulhe o cone esférico, o transdutor HIFU e a tampa do cone no tanque cheio de água desgaseificada. Coloque o transdutor HIFU no cone esférico. E use seis parafusos de cabeça para fixar a tampa do cone na abertura superior do cone esférico.

Depois que as bolhas no cone esférico forem expelidas naturalmente devido à baixa densidade das bolhas em comparação com a água, use fita transparente de 0,03 milímetro de espessura para selar a abertura frontal do cone. Em seguida, aparafuse o componente 3 no cone esférico. E remova o transdutor HIFU com o cone esférico e o componente 3 do tanque de água desgaseificada.

Insira cuidadosamente o componente 1 no espaço entre o nervo e o músculo. E posicione o nervo na lacuna do componente 1. Para garantir que o nervo esteja dentro do foco do HIFU, conforme demonstrado anteriormente, aparafuse o componente 2 ao componente 1. Depois de aparafusar o componente 3 ao cone da carcaça HIFU, através das quatro pernas do componente 2, encaixe o componente 3 com o componente 2 e use a solução de Ringer para preencher o poço central do componente 1 para propagação ultrassônica e preservação do nervo.

Conecte um gerador de funções e um amplificador de potência de radiofrequência. Conecte a potência amplifier ao transdutor HIFU para geração do feixe HIFU. Em seguida, defina manualmente a saída de tensão do gerador de funções para o transdutor HIFU através do amplificador de potência. E defina um temporizador para medir o tempo de exposição HIFU.

Desligue manualmente o gerador de funções assim que o tempo de exposição HIFU terminar. Entregue simultaneamente o estímulo através do sistema de aquisição de eletrofisiologia e feixe HIFU através do sistema HIFU para o nervo ciático enquanto registra os CMAPs. Aumente gradualmente a exposição ao HIFU no nervo ciático de 3 segundos, 5 segundos e depois para 8 segundos até que seja observada uma diminuição ou inibição da amplitude dos CMAPs.

Registre os CMAPs uma vez por segundo durante a entrega do feixe HIFU. Depois de observar a mudança na amplitude dos CMAPs, desligue o sistema HIFU. E clique manualmente no ícone de gravação no software de aquisição de eletrofisiologia para registrar CMAPs por duas horas. Depois de remover os componentes do fixador de nervos, suturar o local cirúrgico do rato diabético e permitir que os ratos se recuperem nos dias 7, 14 e 28 após a sonicação inicial do HIFU, insira eletrodos estimulantes e de registro nos ratos neuropáticos diabéticos anestesiados como antes. E registre CMAPs adicionais.