Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Biology
Click here for the English version

Biology

نهج بسيط لاجراء قياسات TEER باستخدام الذاتي الصنع فولت-Amperemeter مع التردد القابل للبرمجة الناتج

Published: October 5, 2019 doi: 10.3791/60087
Automatic Translation
1, 1, 1, 1, 2, 3, 3, 1
1Interfaculty Institute of Biochemistry, University of Tübingen, 2Laboratory of Clinical Regenerative Medicine, Department of Neurosurgery, Faculty of Medicine, University of Tsukuba, 3Department of Pediatrics, Medical Faculty Mannheim, Heidelberg University

Summary

هنا ، ونحن نظهر كيفيه اعداد غير مكلفه فولت-amperemeter مع تردد الإنتاج القابلة للبرمجة التي يمكن استخدامها مع الأقطاب الكهربائية عود المتاحة تجاريا لقياسات المقاومة الكهربية/البطانيات.

Abstract

وقد استخدمت المقاومة الكهربائية الغشائية/البطانية (TEER) منذ الثمانينات لتحديد كونفلوينسي ونفاذيه أنظمه نموذج الحاجز الأنبوبي. في معظم الحالات ، تستخدم أقطاب تشوستيك لتحديد المقاومة الكهربائية بين المقصورة العلوية والسفلية لنظام ادراج فلتر الخلية الذي يحتوي علي الطبقات الخلوية الاحاديه. يسمح غشاء الفلتر للخلايا بالتصاق والاستقطاب والتفاعل من خلال بناء تقاطعات ضيقه. وقد وصفت هذه التقنية مع مجموعه متنوعة من خطوط الخلايا المختلفة (علي سبيل المثال ، خلايا حاجز الدم في الدماغ ، حاجز الدم النخاعي السائل ، أو الجهاز الهضمي والمسالك الرئوية). يمكن الحصول علي أجهزه قياس TEER بسهوله من موردي المعدات المختبرية المختلفة. ومع ذلك ، هناك حلول أكثر فعاليه من حيث التكلفة وقابله للتخصيص يمكن تخيلها إذا كانت فولتاممتر المناسبة ذاتية التجميع. الهدف العام لهذا المنشور هو إنشاء جهاز موثوق به مع تردد الإخراج القابل للبرمجة والذي يمكن استخدامه مع أقطاب عود المتاحة تجاريا لقياس teer.

Introduction

تعمل الخلايا الظهاريه والبطانية كحدود خلوية ، تفصل بين الجانبين الابيكي والجانبي للجسم. إذا كانت متصلة من خلال تقاطعات ضيقه ، يتم تقييد انتشار المواد السلبية من خلال المساحات باراخليه1، مما ادي إلى تشكيل حاجز نفاذيه انتقائية. تم تطوير العديد من أنظمه الحاجز الاصطناعي2 باستخدام خلايا بطانية الاوعيه الدموية المجهرية (hbmec ، حاجز الدم في الدماغ3،4،5،6،7) ، الضفيرة المشيميه الخلايا الظهاريه (هيبكب/pcpec, الدم-السائل النخاعي الحاجز8,9,10,11,12,13,14), القولون والمستقيم الخلايا السرطانية (caco-2 ، والنماذج المعدية المعوية15) ، أو خطوط المسالك الهوائية/السنخيه (النماذج الرئوية16،17). وتتكون هذه النظم عاده من خلايا تزرع في طبقه أحاديه علي اغشيه قابله للاختراق (اي نظم ادراج الفلاتر) للسماح بالوصول إلى الجانبين الجانبي والرمزي. ومن المهم ان تتطابق سلامه النظام النموذجي مع الظروف المجرية. التالي ، تم تطوير العديد من التقنيات لتحليل وظيفة الحاجز عن طريق قياس الانتشار الخلوي لمركبات التتبع عبر طبقه الخلية. وتشمل هذه المواد السكروز شعاعي, صبغ المسمي الزلال, fitc المسمي انولين, أو صبغ المسمي الدكستران2. ومع ذلك ، الاصباغ الكيميائية يمكن ان تجعل الخلايا غير قابله للاستخدام لمزيد من التجارب. لمراقبه أنظمه الحاجز الارحال ، يمكن استخدام قياس المقاومة الكهربائية الخلوية/الغشائية عبر الطبقة الاحاديه الخلية2،18،19. ونظرا لان أنظمه القطب الثنائي القطب تتاثر بمقاومه الاستقطاب الكهربائي في الواجهة الكهربائية بالكهرباء ، تستخدم القياسات التيترابولاره عموما للتغلب علي هذا القيد20. تقنيه التشكلات هو الاستشعار أربعه محطه (4t) التي تم وصفها لأول مره في 1861 من قبل وليام طومسون (لورد كلفن)21. باختصار ، يتم حقن التيار من قبل زوج من الأقطاب الكهربائية الحالية في حين يتم استخدام زوج ثان من أقطاب استشعار الجهد لقياس انخفاض الجهد20. في الأيام الحاضرة ، ما يسمي أقطاب تشوستيك تتكون من زوج من أقطاب مزدوجة ، تحتوي كل منها علي بيليه الفضة/الفضة كلوريد لقياس الجهد والكهربائي الفضة لتمرير الحالي2. وتقاس المقاومة الكهربائية بين الحجيره والحجرة الاوليه مع طبقه الخلية بين (الشكل 1). ويتم تطبيق اشاره الموجه المربعة بتردد 12.5 هرتز عاده في الأقطاب الكهربية الخارجية ويتم قياس التيار المتناوب الناتج (AC). بالاضافه إلى ذلك ، يتم قياس الإسقاط المحتمل عبر طبقه الخلية بواسطة زوج القطب الكهربي الثاني (الداخلي). ثم يتم احتساب معاوقه الكهربائية وفقا لقانون أوم. يتم تطبيع قيم TEER عن طريق ضرب المقاومة ومنطقه سطح طبقه الخلية وعاده ما يتم التعبير عنها باسم Ω- سم2.

هناك أنظمه التي يتم ترتيب الخلايا والأقطاب الكهربائية بطريقه أكثر تطورا ، ولكن تستند أيضا علي مبدا قياس 4T ويمكن استخدامها مع نفس أجهزه القياس. أنظمه endohm ، علي سبيل المثال ، التي يتم ادراج عامل التصفية ، تحتوي علي غرفه وقبعة مع زوج من الأقطاب الكهربائية المتمركزة مع نفس بنيه القطب الكهربائي عود. شكل الأقطاب يسمح لتدفق الكثافة الحالية أكثر موحده عبر الغشاء ، التالي الحد من الاختلاف بين القراءات. حتى أكثر تعقيدا (ولكن أيضا أكثر دقه) هو غرفه Ussing ، حيث تفصل طبقه الخلية غرفتين مليئه بحل الرنين22. الغرفة نفسها يمكن ان تكون بالغاز مع الأكسجين ، CO2، أو N2، ويحركها أو تستكمل مع المواد التجريبية. كما يحدث النقل الأيوني عبر طبقه الخلية ، ويمكن قياس الفرق المحتملة من قبل اثنين من أقطاب الاستشعار عن بعد الجهد بالقرب من الانسجه. يتم إلغاء هذا الجهد من قبل اثنين من أقطاب تحمل الحالي وضعت بجانب طبقه الخلية. سيعطي ال يقاس تيار بعد ذلك الصافية أيون نقل والمقاومة [ترنسبيتليكل], اي يعكس حاجز نزاهة, يستطيع كنت حددت22. يمكن أيضا تطبيق قياس teer علي أنظمه الجسم علي رقاقه التي تمثل نماذج النسيج الحاجز23,24. هذه النظم تحاكي في ظروف الجسم العام للخلايا وغالبا ما تتكون من عده أنواع من الخلايا ، مكدسه فوق بعضها البعض في طبقات.

يشرح البروتوكول التالي كيفيه اعداد فولتاممتر فعاله من حيث التكلفة وموثوق بها مع تردد المخرجات القابلة للبرمجة التي لا تنتج اي فروق ذات دلاله احصائيه في TEER مقارنه بانظمه القياس المتاحة تجاريا.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. الجمعية الاساسيه فولت--amperemeter لقياس TEER

  1. اعداد شاحن USB القياسية كما 5 فولت العاصمة إمدادات الطاقة ، والحبل تمديد USB ، متحكم التي سيتم استخدامها كمولد موجه مربعه للبرمجة ، واثنين من المقاييس القياسية التي هي قادره علي قياس التيار المتناوب والجهد والجذر يعني مربع ( صحيح-RMS) ، وأربعه كابلات مع المقابس الموز ، وسلك تمديد الهاتف مع موصل الإناث RJ14 بما في ذلك سته دبابيس مع السلكية الاربعه الداخلية (6P4C) ، واثنين من الكابلات القصيرة ، محطه لمعان ، 120 kΩ قبل المقاوم ، أسلاك نهاية اللحامات ، والعروات حام. الاداات المطلوبة هي متجرد العزل ، أداه العقص ، وحام الحديد.
  2. أولا ، قم بتوصيل ملحق USB إلى لوحه متحكم.
  3. تجريد نهاية العزل من اثنين من الكابلات القصيرة. جندي جانب واحد لكل كابل اما مباشره إلى دبابيس 0 و 2 من متحكم أو لحام lugs ، والذي بدوره يتم قص علي دبابيس منها. تجعيد الطرفين الآخرين إلى نهاية سلك القواعد وربطها إلى محطه بريق كما هو مبين في الشكل 1.
  4. اربط مقابس الموز بالأمتار المتعددة. قطاع وتجعيد الطرف الآخر من كل من الكابلات الاربعه.
  5. قطع سلك تمديد الهاتف في قطعتين وتفكيك وتجعيد الموصلات من الجانب الذي يحتوي علي موصل الإناث. تحقق من استمرارية الموصلات والدبابيس.
  6. سيتم استخدام المتعدد الأول لقياس الحالية في μA (لاحظ ان وضع AC يجب ان يتم تعيين بوضوح). توصيله في سلسله مع 120 kω قبل المقاوم لدبابيس خمسه وسته من موصل RJ14 ، المقابلة لزوج القطب الخارجي من القطب عود.
  7. وأخيرا ، ربط المتعدد الثاني ، والتي سيتم استخدامها لقياس انخفاض الجهد transepithelial في mV ، عن طريق محطه لمعان دبابيس ثلاثه وأربعه من موصل RJ14 ، المقابلة لزوج القطب الداخلي من القطب الكهربائي عود.
  8. إذا رغبت في ذلك ، قم بتركيب التثبيت في هيكل.

2. برمجه متحكم

  1. تعديل التعليمات البرمجية المصدر المتوفرة (ملف الترميز الإضافي 1) حسب الحاجة. في الشكل المعطي ، سيتم تبديل الدبابيس 0 و 2 بين الأرض و + 5 V مع 40 مللي ثانيه من التذبذب. وهكذا ، سيتم إنشاء اشاره موجه مربعه مع سعة 5 فولت وتردد حوالي 12.5 هرتز. قد تختلف القيم الحقيقية بسبب عدم دقه باعث الوقت متحكم.
  2. قم بتوصيل وحده التحكم الصغيرة بكمبيوتر سطح المكتب عبر منفذ USB وارفع الشفرة المصدرية باستخدام البرامج المتطابقة25.

3. تسجيل الذبذبات الجهد (اختياري)

  1. تجاوز دبابيس خمسه وسته من موصل RJ14 مع 1 kΩ اختبار المقاوم والاتصال إلى الذبذبات.
  2. تحقق من التردد ، والجهد الذروة ، والموجي. ترقيم وتصدير البيانات.
  3. إذا رغبت في ذلك ، سجل الذبذبات من جهاز مرجعي (EVOM) والذاتي تجميعها voltammeter للمقارنة.
    ملاحظه: في هذه الحالة ، تم تسجيل البيانات مع نطاق التخزين الرقمي HM 208. كونه الذبذبات الرقمية الاساسيه جدا ، يمكن ان تكون الصورة رقميا (المجمدة) ولكن كان لا بد من رسمها باستخدام التناظرية PM 8143 مسجل X-Y. تم مسح الصورة بعد ذلك.

4. زراعه الخلايا وقياس TEER

  1. البذور الإنسان المشيميه الضفيرة الخلايا الخيطية (هيبب) علي ادراج مرشح الثقافة الخلية مع حجم المسام من 3 ميكرومتر في DMEM/F12 (انظر جدول المواد) التي تحتوي علي 10 ٪ الجنين الساق المصل9. تنمو الخلايا عند 37 درجه مئوية في جو مشبع بالماء يحتوي علي 5% CO2 كما هو موصوف من قبل العشاء وآخرون9.
  2. عندما تصل الفلاتر إلى مقاومه من 70 Ω-سم2، تغيير إلى dmem/F12 خاليه من المصل وتحديد الوقت كيوم 0.
  3. قم بتوصيل القطب الكهربي بمنفذ RJ14 لجهاز القياس الذاتي التجميع والتوصيل بمصدر طاقة USB. تعيين العدادات المتعددة لوضع التيار المتردد (mV) والوضع الحالي AC (μA) ، علي التوالي.
    1. وبدلا من ذلك ، قم بتوصيل القطب الكهربي بجهاز مرجعي متاح تجاريا وقم بتشغيله وفقا لتعليمات الشركة المصنعة.
  4. تعقيم القطب الكهربائي في 80 ٪ الايثانول لمده 10 دقيقه وتتوازن في الوسط المناسب لمده 10 دقيقه أخرى.
  5. ضع القطب الكهربي في كلا الجزءين الخاصين بنظام الفلتر الخاص بالخلايا التي تحتوي علي المرشحات (وهي الأجزاء الأطول من القطب في المقصورة السفلي والجزء الأقصر في المقصورة العلوية) الذي يحتوي علي طبقه خلايا الهيب حتى تظل قيم القياس ثابته.
  6. لجهاز مرجعي ، لاحظ معاوقه مباشره أو حساب معاوقه وفقا لقانون أوم (R = U/I) ل voltammeter الذاتي تجميعها. انتبه إلى ان زاوية القطب الكهربي تؤثر علي القياسات.
  7. كرر قياس TEER (الخطوات من 3 − 6) من اليوم 0 حتى اليوم الرابع.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

ولمقارنه عمليه القياس الذاتي التجميع مع نظيره المتاح تجاريا ، سجلت الذبذبات الكهربية لكلا الجهازين.

وكما هو مبين في الشكل 2(ا) ، فان الاداه المرجعية ولدت اشاره موجية مربعه بسعة 80 mV وزمن تذبذب 80 مللي ثانيه ، وهو ما يقابل تردد 12.5 هرتز ، عند التشغيل علي الحمولة مع المقاوم للاختبار 1 kω.

في المقابل ، المتحكم في الجهاز الذاتي تجميعها تحول الجهد العرض إلى اشاره موجه مربعه مع سعة 5 فولت (الشكل 2ب) إذا لم يتم تعيين ما قبل المقاوم في. وأصبح من الواضح ان الناتج الحالي يدمر اي وظيفة حاجز ولا ينطبق علي تجارب ثقافة الخلية (البيانات غير معروضه). وهناك مساله أخرى هي ان, في هذا الاعداد 1 kΩ اختبار المقاوم تسبب الزائد مع انخفاض الناتجة من الجهد (الشكل 2ب). بالاضافه إلى ذلك ، كان وقت التذبذب الفعال لوحده التحكم الصغيرة 60 مللي ثانيه (تردد = 16.7 هرتز) التالي اختلفت عن وقت التاخير المبرمج بسبب عدم دقه باعث الوقت. إذا تم تثبيت 120 kΩ التجريبي ، فان السعه انخفضت إلى قيمه 40 mV ، والتي كانت مناسبه للثقافة الخلية (الشكل 2ج). وكما يتبين من الذبذبات ، فان نسبه الاشاره إلى الضوضاء كانت ضعيفه إلى حد كبير (الشكل 2 ج) ولكنها لم تؤثر علي القياسات بشكل ملحوظ.

وقد استخدم كلا الجهازين لتحديد معاوقه حاجز السائل الدماغي النخاعي الاصطناعي (مخطط الدائرة المبسطة المبين في الشكل 2د). زرعت خلايا هيفتب علي ادراج فلتر الخلايا الخلوية وتم قياس TEER علي مدي 6 أيام: بدءا من يوم واحد قبل نقل الخلايا إلى الظروف الخالية من المصل (يوم-1) وحتى 4 أيام بعد تغيير المتوسط (اليوم 4). وقد أجريت جميع القياسات في كوادروبليكاتيس باستخدام أربعه مرشحات من العوامل التي أعدت بنفس الطريقة. وتم الحصول علي قيم مماثله للصك المرجعي والمقياس الذاتي التجميع (الشكل 3). وكانت القياسات قابله للتكرار ، وكانت الانحرافات المعيارية داخل نفس النطاق. تراوحت قيم TEER بين 20 − 550 Ω- سم2. باستخدام 0.33 سم2 مرشحات ، وهذا يعادل مقاومه مطلقه من 83 − 1660 Ω.

Figure 1
الشكل 1: مخطط الرسم التخطيطي لمقياس الجهد الكهربي الأساسي لقياس TEER. يرجى النقر هنا لعرض نسخه أكبر من هذا الرقم.

Figure 2
الشكل 2: الذبذبات واعداد القياس. (ا) evom المتاحة تجاريا. (B) الذاتي تجميعها voltammeter دون قبل المقاوم. (C) الذاتي تجميعها فولتاممتر مع 120 kω قبل المقاوم. (د) مخطط الدائرة لاعداد القياس. لاحظ انالقطب الكهربي C يظهر فقط في الدوائر الكهربائية عند استخدام الانظمه ثنائيه القطب. يرجى النقر هنا لعرض نسخه أكبر من هذا الرقم.

Figure 3
الشكل 3: قياسات TEER لطبقات خلايا الهيب في ادراج فلتر ثقافة الخلية قبل التحول إلى وسط الثقافة الخالية من المصل (اليوم-1) ، في يوم التحول (اليوم 0) ، وحتى 4 أيام بعد (الأيام 1 − 4). تشير أشرطه الخطا إلى الانحراف المعياري لعوامل التصفية الاربعه التي تم اعدادها بنفس الطريقة. يرجى النقر هنا لعرض نسخه أكبر من هذا الرقم.

ملف الترميز التكميلي 1. الرجاء الضغط هنا لتحميل هذا الملف. 

ملف الترميز التكميلي 2. الرجاء الضغط هنا لتحميل هذا الملف. 

ملف الترميز التكميلي 3. الرجاء الضغط هنا لتحميل هذا الملف. 

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

قبل الذاتي--صنع فولتاممتر يمكن استخدامها في روتين يومي ، فمن الضروري للتحقق من الجهاز لوظيفة سليمه. في حالتنا ، تم برمجه نصف الوقت من التذبذب من 40 مللي ثانيه (12.5 هرتز) ، ولكن الوقت التذبذب الفعال تبين ان 60 مللي ثانيه (16.7 هرتز). لم يكن لهذا الدقة من باعث الوقت المتحكم الدقيق اي تاثير يمكن اكتشافه علي قياسات TEER. قد يكون من الأفضل تحديد التردد الفعلي باستخدام اعداد التردد لأحد العدادات المتعددة. إذا تم العثور علي اي انحراف ، يمكن تعديل التعليمات البرمجية المصدر وفقا لذلك. علاوة علي ذلك ، ينصح بشده للتحقق ما إذا كان اختبار المقاوم أو غيرها من الاجهزه المحددة تعطي نتائج صحيحه وقابله للتكرار. إذا كان العمل مع أنظمه الحاجز الخلوي الاصطناعي ، قد يكون من الأفضل دائما ربط تدفق الجزيئات مع قياس المقاومة.

في هذه الحالة ، كان التيار المطبق محدودا باستخدام 120 kΩ قبل المقاوم. علي افتراض ان القيم TEER النموذجية تتراوح من 100 Ω − 2000 Ω ، يمكن حساب انخفاض الجهد عبر طبقه الخلية لتكون 4 − 83 mV. تم محاكاة TEER من 1 kΩ من قبل المقاوم اختبار وأكد انخفاض المحتملة الناتجة لتكون 40 mV (الشكل 2ج).

الاجهزه المتاحة تجاريا غالبا ما توفر التبديل نطاق القياس للتبديل ما قبل المقاوم ، التالي الحد من الإنتاج الحالي إلى قيم مختلفه. في هذه الحالة ، فمن الممكن لتثبيت مختلفه قبل المقاومات أو حتى استبدال المقاوم مع الجهد.

يمثل الاعداد المعروض بديلا فعالا من حيث التكلفة للأدوات المتاحة تجاريا لقياس TEER. كانت القيم التي تم قياسها مع فولتاممتر ذاتية التجميع مماثله للجهاز المرجعي علي نطاق واسع. وينطبق نفس الشيء علي الانحرافات المعيارية. ولم تؤثر الضوضاء في اشاره الموجه المربعة علي القياسات علي وجه الخصوص. ويمكن للبروتوكول ان يدعم العلماء المقيدين بموارد مالية محدوده أو الذين يرغبون في اجراء تجارب أوليه بتكاليف منخفضه.

وعلاوة علي ذلك ، يمكن برمجه متحكم بسهوله إلى ترددات إخراج مختلفه. قد يكون هذا مفيدا ، حيث ان المقاومة الظاهرة تتكون من Rالمتوسطة، rteer، فضلا عن القدرة Cخليه طبقه26 (الشكل 2د). بالاضافه إلى ذلك ، يظهر Cالالكترود إذا تم استخدام الانظمه ثنائيه القطب ، في حين يتم تقليل التاثير من مقاومه استقطاب القطب الكهربي في أنظمه تيترابولار. وهذا يعني ان المقاومة المقاسه ستهيمن عليها RTeer عند ترددات منخفضه ، وفي النظم الثنائية القطب ، بقدره الأقطاب الكهربائية ، في حين ان الترددات العالية تقارب المقاومة الاجماليه للمقاومة المتوسطة26، 27- وفي ما بينها ، تتاثر المقاومةبطبقه الخليةC ، ولذلك يمكن الوصول اليها باستخدام الطيف الطيفي لمعاوقه الكهربائية28.

ونحن نقدم اثنين (لم تختبر) رموز المثال لإعطاء فكره عن كيفيه الجهاز يمكن ان يكون الأمثل أو أعاده برمجتها للتطبيقات المختلفة. أولا ، يمكن تحقيق الطيف الطيفي معاوقه الاساسيه جدا بالتناوب علي تردد الإنتاج في فترات 20 ثانيه بين 12.5 ، 500 و 5000 هرتز (ملف الترميز التكميلي 2). في هذه الحالة ، يمكن استخدام تيترابولار20،28 أو ثنائي القطب27 قطب. يمكن ان يظهر تردد التطبيقية من قبل البناء في المتعدد (أو اي عرض أو الصمام متصلة متحكم). ثانيا ، يمكن استخدام الجهاز لقياس الموصليه المخازن المؤقتة والوسائط. ويتم ذلك عاده باستخدام أقطاب تيترابولار مع ترددات عاليه في مجموعه من 1-110kHz. التعليمات البرمجية في ملف الترميز التكميلي 3 يحتوي علي اي وقت تاخير و (مع جهازنا) ولدت تردد ما يقرب من 70kHz.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

وليس لدي أصحاب البلاغ مصالح مالية متنافسة أو اي تضارب في المصالح.

Acknowledgments

ويود المؤلفان ان يشكرا هيرمان ليغيماير ومارفن بن علي مشورتهما الفنية في التقنيات الكهربائية والمعلوماتية.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
120 kOhm resistor General (generic) equipment
Banana plug cables General (generic) equipment
Cables General (generic) equipment
Chopstick electrode Merck Millicell MERSSTX01
Chopstick electrode (alternative) WPI World Precision Instruments STX2
Crimping tool General tool
Digispark / ATtiny85 AZ-Delivery Vertriebs GmbH Digispark Rev.3 Kickstarter
DMEM:F12 Gibco (Thermo Fisher) 31330038
Fetal calf serum (FCS)/Fetal Bovine Serum (FBS) Life Technologies 10270106
Filter inserts 3µm translucent Greiner Bioone 662631
HIBCPP Hiroshi Ishikawa / Horst Schroten
Insulation stripper General tool
Luster terminal General (generic) equipment
Oscilloscope HAMEG Digital Storage Scope HM 208
Plotter PHILIPS PM 8143 X-Y recorder
Software Arduino https://www.arduino.cc Arduino 1.8.9
Soldering iron General tool
Soldering lugs General (generic) equipment
Telephone cable with RJ14 (6P4C) connector General (generic) equipment
Test resistor Merck Millicell MERSSTX04
True-RMS multimeters VOLTCRAFT VC185
USB charger General (generic) equipment
USB extension cord General (generic) equipment
Voltohmmeter for TEER measurement WPI World Precision Instruments EVOM
Voltohmmeter for TEER measurement (alternative) Merck Millicell ERS
Wire end ferrules General (generic) equipment

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Matter, K., Balda, M. S. Functional analysis of tight junctions. Methods. 30, 228-234 (2003).
  2. Srinivasan, B., et al. TEER measurement techniques for in vitro barrier model systems. Journal of Laboratory Automation. 20, 107-126 (2015).
  3. Daniels, B. P., et al. Immortalized human cerebral microvascular endothelial cells maintain the properties of primary cells in an in vitro model of immune migration across the blood brain barrier. Journal of Neuroscience Methods. 212, 173-179 (2013).
  4. Weksler, B. B., et al. Blood-brain barrier-specific properties of a human adult brain endothelial cell line. Federation of American Societies for Experimental Biology Journal. 19, 1872-1874 (2005).
  5. Lippmann, E. S., Al-Ahmad, A., Azarin, S. M., Palecek, S. P., Shusta, E. V. A retinoic acid-enhanced, multicellular human blood-brain barrier model derived from stem cell sources. Scientific Reports. 4, 4160 (2014).
  6. Stins, M. F., Badger, J., Sik Kim, K. Bacterial invasion and transcytosis in transfected human brain microvascular endothelial cells. Microbial Pathogenesis. 30, 19-28 (2001).
  7. Muruganandam, A., Herx, L. M., Monette, R., Durkin, J. P., Stanimirovic, D. B. Development of immortalized human cerebromicrovascular endothelial cell line as an in vitro model of the human blood-brain barrier. Federation of American Societies for Experimental Biology Journal. 11, 1187-1197 (1997).
  8. Ishiwata, I., et al. Establishment and characterization of a human malignant choroids plexus papilloma cell line (HIBCPP). Human Cell. 18, 67-72 (2005).
  9. Dinner, S., et al. A Choroid Plexus Epithelial Cell-based Model of the Human Blood-Cerebrospinal Fluid Barrier to Study Bacterial Infection from the Basolateral Side. Journal of Visualized Experiments. , (2016).
  10. Schwerk, C., et al. Polar invasion and translocation of Neisseria meningitidis and Streptococcus suis in a novel human model of the blood-cerebrospinal fluid barrier. PLoS One. 7, e30069 (2012).
  11. Tenenbaum, T., et al. Polar bacterial invasion and translocation of Streptococcus suis across the blood-cerebrospinal fluid barrier in vitro. Cellular Microbiology. 11, 323-336 (2009).
  12. Gath, U., Hakvoort, A., Wegener, J., Decker, S., Galla, H. J. Porcine choroid plexus cells in culture: expression of polarized phenotype, maintenance of barrier properties and apical secretion of CSF-components. European Journal of Cell Biology. 74, 68-78 (1997).
  13. Haselbach, M., Wegener, J., Decker, S., Engelbertz, C., Galla, H. J. Porcine Choroid plexus epithelial cells in culture: regulation of barrier properties and transport processes. Microscopy Research and Technique. 52, 137-152 (2001).
  14. Strazielle, N., Ghersi-Egea, J. F. Physiology of blood-brain interfaces in relation to brain disposition of small compounds and macromolecules. Molecular Pharmaceutics. 10, 1473-1491 (2013).
  15. Hilgendorf, C., et al. Caco-2 versus Caco-2/HT29-MTX co-cultured cell lines: permeabilities via diffusion, inside- and outside-directed carrier-mediated transport. Journal of Pharmaceutical Sciences. 89, 63-75 (2000).
  16. Mathia, N. R., et al. Permeability characteristics of calu-3 human bronchial epithelial cells: in vitro-in vivo correlation to predict lung absorption in rats. Journal of Drug Targeting. 10, 31-40 (2002).
  17. Fuchs, S., et al. Differentiation of human alveolar epithelial cells in primary culture: morphological characterization and synthesis of caveolin-1 and surfactant protein-C. Cell and Tissue Research. 311, 31-45 (2003).
  18. Furie, M. B., Cramer, E. B., Naprstek, B. L., Silverstein, S. C. Cultured endothelial cell monolayers that restrict the transendothelial passage of macromolecules and electrical current. The Journal of Cell Biology. 98, 1033-1041 (1984).
  19. Hidalgo, I. J., Raub, T. J., Borchardt, R. T. Characterization of the human colon carcinoma cell line (Caco-2) as a model system for intestinal epithelial permeability. Gastroenterology. 96, 736-749 (1989).
  20. Yeste, J., et al. Geometric correction factor for transepithelial electrical resistance measurements in Transwell and microfluidic cell cultures. Journal of Physics D Applied Physics. 49 (37), 3754 (2016).
  21. Northrup, E. VI: The Measurement of Low Resistance. Methods of Measuring Electrical Resistance. , McGraw-Hill. 100-131 (1912).
  22. Li, H., Sheppard, D. N., Hug, M. J. Transepithelial electrical measurements with the Ussing chamber. Journal of Cystic Fibrosis. 3 (Suppl 2), 123-126 (2004).
  23. Griep, L. M., et al. BBB on chip: microfluidic platform to mechanically and biochemically modulate blood-brain barrier function. Biomedical Microdevices. 15, 145-150 (2013).
  24. Esch, M. B., et al. On chip porous polymer membranes for integration of gastrointestinal tract epithelium with microfluidic 'body-on-a-chip' devices. Biomedical Microdevices. 14, 895-906 (2012).
  25. Arduino IDE. Arduino Web Editor. , https://www.arduino.cc/en/Main/Software (2019).
  26. Benson, K., Cramer, S., Galla, H. J. Impedance-based cell monitoring: barrier properties and beyond. Fluids and Barriers of the CNS. 10, 5 (2013).
  27. Hufnagl, M. Time Resolved Transepithelial Impedance Spectroscopy Of Caco 2 Monolayers Relying on Lithographically Patterned Basolateral Electrode Cell Arrays. , University of Vienna. (2010).
  28. Guimerà, A., Gabriel, G., Parramon, D., Calderón, E., Villa, R. Portable 4 Wire Bioimpedance Meter with Bluetooth Link. World Congress on Medical Physics and Biomedical Engineering. International Federation of Medical and Biological Engineering Proceedings. Dössel, O., Schlegel, W. C. 25/7, Springer. Berlin, Heidelberg. (2009).

Tags

علم الاحياء ، العدد 152 ، المقاومة الكهربائية transepithelial ، TEER ، 4 محطه الاستشعار ، حاجز ، voltohmmeter ، فولتاممتر
نهج بسيط لاجراء قياسات TEER باستخدام الذاتي الصنع فولت-Amperemeter مع التردد القابل للبرمجة الناتج
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Theile, M., Wiora, L., Russ, D.,… More

Theile, M., Wiora, L., Russ, D., Reuter, J., Ishikawa, H., Schwerk, C., Schroten, H., Mogk, S. A Simple Approach to Perform TEER Measurements Using a Self-Made Volt-Amperemeter with Programmable Output Frequency. J. Vis. Exp. (152), e60087, doi:10.3791/60087 (2019).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter