Name: Titreşimli Prob ile Biyoelektrik Akım ölçümü (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2011-01-04T17:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 28 s
Description: Öğrenin, biyoelektrik akım ölçümü için titreşimli prob üretimini ve kalibrasyonunu. Bu invaziv olmayan yöntem, yüksek duyarlılıkla biyolojik sistemlerdeki elektrik alanlarını inceleyerek tıbbi araştırmalarda yara iyileşmesi süreçlerini anlamaya katkı sağlar.

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

Profesör Richard Borgens, titreşimli prob sistemi montaj yardım Felç Araştırma, Purdue Üniversitesi, Center for minnettarız. Bu çalışmada, MZ ve BR NEI hibe NIH 1R01EY019101 tarafından desteklenen ve Rejeneratif Tıp RB1-01.417 California Institute, NSF MCB-0.951.199 hibe ve Körlük Önlemek için, UC Davis Oftalmoloji Research tarafından sınırsız ödenekle parçası.

1. Probe imalatı Boş probları (aşağıdaki 'özel reaktifler ve ekipman Tablo') (elgiloy / parylene kaplı paslanmaz Mikroelektronlar) Dünya Hassas Aletler satın alınır. Prob ucu arkasında 25-30 mm kesilmiş ve kesim sonunda parylene yalıtım yaklaşık 5 mm iyi bir bağlantı sağlamak için uzak bir neşter (# 11 bıçak) ile kazınır. Prob elektrikle yüklü iletken gümüş epoksi (örneğin Rite-Lok SL65) [* aşağıdaki nota bakınız] kullanarak altın R30 konektör monte edilir. Prob sertleşmesine epoksi izin oda sıcaklığında gece saklanır. Sonra, bir nano-amp güç kaynağı kullanarak prob ucu, altın ve platin ile kaplıdır. Prob ucu aseton durulanır ve nano-amp güç kaynağının negatif çıktı bağlı. Prob ucu, bir diseksiyon mikroskobu (x40) altında incelendi ve altın kaplama solüsyonu (potasyum dicyanoaurate (% 0.2 w / v distile su Kau (CN) 2 (dH 2 O)) olumlu bağlı bir başvuru tel birinci sırada yer aldı çıkış ve çözüm yerleştirilir devreyi tamamlar. 5 A akım nA, ucu yaklaşık yarısı istenilen son boyutu (10-15 mikron) kadar 20 nA yükselmiştir 5 dakika uygulanır. prob ucu dH durulanır 2 O ve platinizing solüsyonu (chloroplatinic asit hidrat,% 1 w / v H2PtCl6 * 6H 2 O) yerleştirilir artı kurşun (II) asetat trihidrat (% 0.1 dH 2 w / v Pb (CH3CO 2) 2 * 3H 2 O O) 250 A akım nA 500 nA ucu istenilen nihai büyüklüğünün yaklaşık% 80 kadar artmış, daha sonra 5 dakika süreyle uygulanan akım 1 uA artmış ve son ucu çapı kadar 1 sn öbekler halinde uygulanır (30-35 mikron hakkında) elde edilir. Son olarak, ucu dH 2 O Problar durulanır süresiz olarak oda sıcaklığında muhafaza edilebilir. probları hasarlı ise, altın R30 konektörler yeniden kullanılmış olabilir. [* Not: Bazı prob sistemleri, sinyal taşımak için amplifikatöre doğrudan bağlı montaj prob var. Diğer sistemler ayrı bir montaj noktası ve sinyal bağlantısı var. İkinci durumda, bir ucunda bir R30 konnektör ile kısa (2-3 cm) tel (bkz. Şekil 2A) prob montaj, ilk R30 konnektör önce lehimlenmiştir.] 2. Probe Sistemi Prob 3 boyutlu mikro-pozisyoner (Şekil 1) üzerine monte edilmiş piezo-elektrik Bender eklenir. Probe titreşim titreşim genliği ve frekansı da uyum sağlar titreşimli prob güç kaynağı tarafından kontrol edilir. Sonda güç kaynağı için bir referans sinyal gönderir kilit-amplifikatör, aynı zamanda titreşim frekansı ve faz açısını gösterir. Aynı zamanda bir prob titreşim hızlı görsel bir referans olacak şekilde bir osiloskop bağlamak için yararlıdır. Prob gelen sinyal, kilit-amplifikatör gider. Fiber optik aydınlatma ile bir diseksiyon mikroskobu (x40 büyütme x6) ile ölçülecek prob ve örnek görülebilir. Kalibrasyon ve numune ölçümleri sırasında, bir referans ve zemin (toprak) tel (bkz. Şekil 2B) çözüm gerekir. Amplifikatör bir analog-dijital (I / O) arabirimi üzerinden bir bilgisayara bağlı. Veri Strathclyde Elektrofizyoloji Yazılım Tüm Hücre Programı (WinWCP) kullanılarak kaydedilir. Kilit amplifikatör ayarları: Hassasiyet [200 μV], Dinamik Çözünürlük [Normal], Ofset [] Genişlet [x1], Zaman Sabiti: Önceden [10] sonrası [0,1]. Daha hızlı yanıt gerekiyorsa, Sabit öncesi Zaman, 3 s azaltılmış olabilir Ofset kontrolü ekranın merkezine yakın prob iz getirmek için kullanılır. Eğer büyük tepkiler bekleniyor, izleme yukarı taşınır veya aşağı olabilir. WCP yazılım ayarları: Kayıt süresi [204,8 s], Kanal başına Örnekleri [1024], Örnekleme Aralığı [0,2], Voltaj Aralığı [+ / - 0.2 V]. Büyük akımları beklenen ise, Voltaj Aralığı 1 V veya 5 artabilir V. 3. Probe Ayarlar Yeni probları test edilecek ve kendilerine özgü frekans ve faz açısı belirlenir. Serum fizyolojik (Şekil 2B) içeren kalibrasyon odasında yeni bir prob yerleştirilir. Güç kaynağı açık ve maksimum titreşim görülünceye kadar frekansı çevirdi. Bu prob rezonans frekansı. Prob Bu frekansı kullanma kararsızlığına neden ve kayıt gürültü üretebilir, probu, prob çalışma frekansı (tipik olarak 150-200 Hz) 10 Hz çıkarılarak 'de-tuned'. Titreşim genliği prob titreşim mesafe (bkz. Şekil 2B) probu, prob ucu bir 'çift görüntü' vibrasyonlu zaman görülür ki, ucu çapı ile aynı olacak şekilde ayarlanmasıdır. Faz açısını belirlemek için, prob kalibrasyon odasında tuzlu yerleştirilir ve güncel bir uA / cm 2 art arda uygulanan 1.5 . Kadar herhangi bir yanıt var faz açısı amplifikatör kilit ayarlanır. Bu 90 ° ekleme veya çıkarmaaçı maksimum yanıt verir ve bu açı prob çalışma faz açısıdır. Her prob için frekans ve faz açısı ileride kullanmak üzere not edilir. Bu prob yanıtı değiştirecek bir deney sırasında, frekans, genlik ve faz açısı bu ayarları değişmez olduğu önemli bu. Kolaylık sağlamak için, mevcut 'Güney-Kuzey' akan zaman, bu kayıt iz yukarı yönlü bir sapma ('zirve' olarak adlandırılır) üretmek, ve mevcut akan 'Kuzey-Güney' (aşağı yönlü bir sapma göstermesi gerekir Şekil 3A). Bu yanlış bir şekilde ise, faz açısı 180 ° ekleyerek yanıtları yuvarlak saygısız çözecektir. Prob işlevinin arkasında yatan teori, kalibrasyon, vb hakkında ayrıntılı bilgi için Reid ve ark 1 Kalibrasyon: tam 1.5 kalibrasyon odasında prob uygulanan uA / cm 2, bir 'standart' mevcut prob yanıt, (bkz. Şekil 2B, 3A) örnek mevcut hesaplamak için kullanılır. Örnek ölçüm probu önce uygun bir çözüm, örneğin BSS + Yapay kornea Gözyaşı Çözüm kalibre edilir. Güney-Kuzey ve Kuzey-Güney, bir yukarı ve aşağı yönlü bir sapma üreten, sırasıyla, dışa ve içe akımları eşdeğer bağlı olarak örnek yönünü: Şu iki yönde uygulanır. Prob iz istikrarlı bir temel ve düşük gürültü (Şekil 3A ve 3B karşılaştırın.) Olmalıdır. Prob, buharlaşma nedeniyle osmolalitesi değiştirmek için telafi etmek için kullanılan bir çözüm deney sonunda kalibre edilir. Verileri analiz ederken, deneyin ilk yarısından itibaren ölçümler sonunda kalibrasyon kullanılarak hesaplanan ikinci yarısından itibaren başlayan kalibrasyon değerlerini ve ölçümler kullanılarak hesaplanabilir. Numune Ölçümü: odasına örnek tutun ve hareketsiz gerekebilir. Örneğin, Şekil 3C kornea ölçümler için gözlerini tutun tel döngüler ile Petri kapları gösterir. Serum fizyolojik içeren çanak diseksiyon mikroskobu ve görüş alanını odak yerleştirilir örnek ilgi alanı altına yerleştirilir. Ölçülecek örnek noktası olarak aynı seviyede bu nedenle prob daha sonra çözümü ve odak de örnek yüzey ve yönelik paralel yerleştirilir. Örnek (örneğin, 1-2 cm) uygun olarak prob kadar taşınır, titreşim (yatay) istikrarlı bir temel (Şekil 4A) kurmak için (ve kaydetmek için bilgisayar yazılımı) açık. Prob sonra yüzeyinden yaklaşık 50 mm, ölçüm konumuna taşınır. Yeni ('pik') değeri istikrarlı, prob referans konumuna geri taşınır ve izleme başlangıca döner. Bu timelapse veri üretmek için düzenli zaman noktalarında tekrarlanan ya da numune (bkz. Şekil 4B, 5B) taşındı / hafifçe döndürülür ve mekansal harita verileri verim farklı pozisyonlarda tekrarlanan olabilir. Veri Analizi: Veri WinWCP (bkz. Şekil 5A) kullanılarak analiz edilmektedir. Izleme bazal ölçüm zirve öncesinde paralel olacak şekilde yatay kırmızı 'sıfır' hattı taşınmış veya aşağı. Dikey yeşil ölçüm hattı izleme bazal boyunca taşınır. Yeşil hat altındaki yeşil okuma çıkış sıfıra yakın (örneğin 0,00012) olmalıdır. Bu sayı, kırmızı ve yeşil çizgiler çapraz gelin ve mavi iz arasında differnce gösterir. Tepe üstüne paralel kadar kırmızı çizgi, daha sonra yukarı taşınır. Yeşil çıkış okuma mV tepe boyutu. Tüm ölçüm tepeler ve kalibrasyon verileri, veri, bir Microsoft Excel şablonu (bkz. Tablo 1) içine konur. Tarih, prob numarası, voltaj aralığı (VR), çözüm kullanılan pozisyonlar ölçüm, zaman noktaları, vb gibi ilgili bilgiler de elektronik tablo konabilir. Akım yönü (örnek ya: 'I / O') not edilir ve içe akımları da 'tepe' sütunundaki negatif bir değer verilmiştir. 1.5 kalibrasyon uA / cm 2 uygulanan mevcut = tepe akımı * (1.5/calibration): Sağ taraftaki sütunda geçerli formül kullanılarak hesaplanır. Böylece: 'unw1' = 12.45 * (1.5/56.12) = 0,33276907 uA / cm 2. 4. Başarı sırları Tüm elektrofizyoloji olduğu gibi, önemli ekipman uygun topraklama (topraklama) gürültüyü ortadan kaldırmak için yardımcı olur. Böylece, en azından mikro-pozisyoner ve mikroskop şasi topraklı, ve belki de ışık kaynağı (bkz. Şekil 1). Kullanıcı ayrıca statik elektrik kaynağı olabilir, bu yüzden bir bilek bandı ile topraklama bazı durumlarda prob istikrarsızlık önleyebilir, ama her zaman gerekli değildir. Faraday kafesi, kilit-frekans dışında tüm frekansları (örneğin 60Hz elektrik şebekesi) dışarı amplifikatör filtreler prob titreşimli olarak gerekli değildir. Titreşim izolasyonu tablosu yararlı ama şart değildir. Sağlam, istikrarlı bir tezgah ya da masa gibi iyi çalışır. Apart temelExcel çalışma bilgileri (bkz. yukarıda), fotoğraflar mikroskop alınırsa bir laboratuvar-kitap, sıcaklık değişiklikleri, ilaç eklemeler, vb gibi ek yararlı bilgiler kaydetmek için yararlıdır. büyütme dikkat edin. Ilgili ise, örnek (ler) (bkz. Şekil 6) konumu ve / veya prob ölçümleri yönünü gösteren bir çizim için de yararlıdır. Zorlu adımları <ol class="lalpha"><li> Prob verme: prob ve R30 konnektör arasında iyi bir elektrik bağlantısı olması gerekir. Galvanik aşamada bir şey olursa, o zaman bu belki de nedenidir. </li><li> Kalibrasyon: ölçüm olacak örnek için uygun tuzlu su veya kültür ortamı kullanın. Aşırı ya da bu yanıtı değiştirebilir kalibrasyon odasının altında doldurmayın. Sıvı yüzey odasının üst kısmında düz olmalıdır. </li><li> Örnek ölçümler: Planı önceden, örneğin (Şekil 3C) örnek / monte etmek için özel bir oda yapmak gerekir mi? Bir örnek ölçtüğünüzde prob titreşim Probun yönde (ve böylece mevcut ölçülen olma yönü) örnek yüzey (örneğin dik olduğunu, böylece numune yüzeyinde uzun eksenine paralel yönelik olması gerektiğini, Şekil 4B bkz. .) Örnek ve / veya farklı pozisyonlarda ölçümler için döndürülebilir taşınmış olabilir. Ölçerken, sonda ve numune yüzey arasında tutarlı bir mesafeyi korumak için önemlidir. Ölçülen akım numune yüzeyinden mesafe orantılıdır; prob numune yüzeyi, ters kare kanunu mevcut damla uzaklaşmakta. Örnek yüzeyinde oluşan bir akım ölçerken, tespit edilen akım yüzeyinden uzaklığın karesi ile ters orantılıdır. Bir mercek graticule prob ve örnek yüzeyi arasındaki mesafe yargılamak için kullanılabilir. </li></ol> Sorun Giderme <ul><li> Sorun: kalibrasyon hiçbir yanıt. Çözüm: onay tuzlu su hem de elektrot temas. Pil sabit akım kalibratör kontrol edin. </li><li> Sorun: küçük bir tepki. Çözüm: Temiz bir prob dH 2 O ve / veya aseton. Faz açısı kontrol edin. </li><li> Sorun: gürültü ya da dengesiz temel (Şekil 3B). Çözüm: toprak teli. </li><li> Sorun: eser ekran kapalı atlar. Çözüm: prob ucu örnek dokunmak için izin vermez. </li></ul> 5. Temsilcisi Sonuçlar Şekil 3A, bir kalibrasyon iz iyi bir örnek gösterir. Not kararlı bazal (yatay), düşük gürültü ve büyük tepki. Bir karşılaştırma olarak, Şekil 3B kararsız başlangıca gürültülü bir iz gösterir. Şekil 4B bir fare kornea yara farklı pozisyonlarda akım ölçümleri gösterilmektedir. Üst panelde yoklama konumlarını gösterir, orta panel bilgisayara kaydedilen prob izlerini gösterir ve alt panel mevcut yaranın bir profil gösteren, farklı pozisyonlarda akımların bir grafik. Şekil 5B bir fare derisi yara yara şimdiki zaman ders veri üretmek için düzenli zaman aralıklarıyla yapılan ölçümler göstermektedir. <img src="/files/ftp_upload/2358/2358fig1.jpg" alt="Şekil 1" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="Şekil 1"> Şekil 1 prob sistemi Titreşimli. Detaylı açıklama için metne bakınız. Mavi metin bağlantı telleri işlevini açıklar. Yeşil semboller topraklama noktaları göstermektedir. <img src="/files/ftp_upload/2358/2358fig2.jpg" alt="Şekil 2" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="Şekil 2"> Şekil 2 A. Prob montaj. Prob önce electroporating gümüş yüklü epoksi ile bir altın R30 konnektör içine yapıştırılmış. Bazı sistemlerde, kısa bir tel ile sinyal taşımak için ikinci bir bağlayıcı lehimlenmiştir. Ölçek çubuğu 3 mm. Platin topu ölçekli değildir. B. Sensör kalibrasyonu. Sabit akım kalibratör (solda) 1.5 prob kalibrasyon odasında uA / cm 2 (sağda) bir akım uygular. Alt sol: yakın bir prob-up. Ucu bir çift görüntü görülür şekilde prob vibrasyonlu (alt sağda), genliği ayarlanır. Ölçek çubuğu 100 mikron. <img src="/files/ftp_upload/2358/2358fig3.jpg" alt="Şekil 3" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="Şekil 3"> Şekil 3 A. Sensör kalibrasyonu iz. Stabil bazal, düşük gürültü ve büyük tepki ile iyi bir prob kalibrasyon izi örneği. Şu akan Güney-Kuzey yukarı yönlü bir sapma verir, ve Kuzey-Güney akan Çökmelerin akımı üretir. B. kararsız, gürültülü bir prob iz. C. Chambers montaj fare (sol) ya da sıçan (sağda) gözleri korneanın ölçümleri için yaptı. 5mm Ölçek çubuğu. <img src="/files/ftp_upload/2358/2358fig4.jpg" alt="Şekil 4" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="Şekil 4"> Şekil 4 ölçüm örnekler kanıtlayın. A. istikrarlı bir temel referans numuneden 1-2 pozisyonda probu ile kurulmuştur. Prob örnek yakınında ölçüm konumuna taşındığında, bir algılarmevcut ve izleme (dışa akım) yukarıya doğru saptırır. B. Ölçümler bir fare kornea üzerinde farklı konumlarda olurdu. Probe yüzey yönelik paralel, titreşim dik. Yukarı doruklarına dışa akımları göstermektedir. Maksimum akım yara kenarlarında görülür (pozisyonları B &amp; F). Probun ölçüm pozisyonu F (sağ yara kenarına) şematik olarak gösterilmiştir. Ölçek çubuğu 300 mm. <img src="/files/ftp_upload/2358/2358fig5.jpg" alt="Şekil 5" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="Şekil 5"> Şekil 5 A. Prob izleri analizi. Üst panel: yeşil çıkış okuma sıfır (0,00012) yakın izleme başlangıca paralel kırmızı sıfır çizgisine kadar taşınmış veya aşağı, sonra yeşil ölçüm hattı temel doğru taşınır. Alt paneli: kırmızı çizgi, o zaman iz tepe üstüne paralel olana kadar yukarı taşınır ve çıkış okuma mV tepe (12.45) boyutunu verir. Akım (bkz. Tablo 1) kalibrasyon verileri kullanılarak hesaplanır. B. Fare cilt timelapse veri yara. Yaralama önce Cari zaman sıfır (kırmızı sembol) gösterilir. Ölçümler, bir fare derisi yara yaralama sonra düzenli timepoints aynı konumda yapılmıştır. Ilk geçici içe akımlar (sıfırın altında), mevcut ters ve dışa akımlar (pozitif) yavaş yavaş yükseldi ve plato sonra. <img src="/files/ftp_upload/2358/2358fig6.jpg" alt="Şekil 6" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="Şekil 6"> Şekil 6 pozisyonlar ölçüm probu gösteren Lab-kitap skeçler. A. Sıçan beyin; kırmızı noktalar pozisyonları ve prob sembolleri ölçme probu yönünü göstermektedir. B. Rat korneanın yara Kırmızı nokta ölçüm pozisyonları göstermek ve oklar mevcut ölçülen yönü <img src="/files/ftp_upload/2358/2358tab1.jpg" alt="Tablo 1" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="Tablo 1"> Tablo 1 prob veri depolama ve ölçülmesi için Excel elektronik tablo örneği. pN2_cal1 = başlangıç ​​kalibrasyon; cal + cal-= mV kalibrasyon değerleri; VR = voltaj aralığı, tepe = mV örnek ölçümler, i / o akım = akış (örnek içine veya dışına).

<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>

Düşük maliyetli, basit, ama biyolojik sistemlerin çeşitli non-invaziv elektrik akımı ölçmek için çok hassas titreşimli prob sistemi açıklanmaktadır. Olası Değişiklikler <ol><li> Platinyum / iridyum elektrotlar (Dünya Hassas Aletler; kedi # PTM23B20) Eğer paslanmaz çelik yerine kullanılan, daha sonra altın kaplama aşamasında ortadan kaldırılabilir. </li></ol> Uygulamalar Titreşimli prob, elektrik akımı ölçmek için kullanılır: sıçan korne...

<table><tbody><tr><td>Eligoy Paslanmaz Çelik Elektrot</td><td>World Precision Instruments, Inc.</td><td>SSM33A70</td><td>76 mm, 7 M&amp;#937;, 1-2&amp;#x03BC;m uç</td></tr><tr><td>Altın R30 konnektör</td><td>www.vectorelect.com</td><td>R30</td><td>Yeniden kullanılabilir</td></tr><tr><td>Gümüş yüklü epoksi</td><td>3M</td><td>SL65</td><td>1 birim Reçine ile 1 birim Sertleştiriciyi karıştırın</td></tr><tr><td>Diseksiyon mikroskobu</td><td>Olympus Corporation</td><td>SZ40</td><td>x6 ile x40 arasında büyütme</td></tr><tr><td>Potasyum dicyanoaurat (KAu(CN)&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>379867</td><td>DİKKAT: Toksik</td></tr><tr><td>Kloroplatinik asit hidrat (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>DİKKAT: Toksik</td></tr><tr><td>Kurşun(II) asetat trihidrat (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>DİKKAT: Toksik</td></tr><tr><td>Nano-Amp güç kaynağı</td><td>Ev yapımı</td><td>-</td><td>Altı adet 1.5 V (AAA) pil ile çalışır</td></tr><tr><td>3 boyutlu mikro konumlandırıcı</td><td>Line Tool Co.</td><td>Model H</td><td></td></tr><tr><td>Lock-in amplifikatör</td><td>Stanford Research Systems</td><td>SR530</td><td></td></tr><tr><td>Dijital I/O arayüzü</td><td>National Instruments</td><td>PCI-6220</td><td></td></tr><tr><td>BNC bağlantılı ekranlı konnektör bloğu</td><td>National Instruments</td><td>BNC-2110</td><td></td></tr><tr><td>Strathclyde Elektrofizyoloji Yazılımı</td><td>University of Strathclyde Institute of Pharmacy and Biomedical Sciences, Birleşik Krallık</td><td>WinWCP V4.1.5</td><td>Şuradan ücretsiz indirilebilir: &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>Kalibrasyon Odası</td><td>Ev yapımı</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Sabit Akım Kalibratörü</td><td>Vibrating Probe Company</td><td></td><td>Bir adet 9 V (PP3) pil ile çalışır</td></tr></tbody></table>

titreşimli prob ile biyoelektrik akım ölçümü

Measurement of Bioelectric Current with a Vibrating Probe

Iyonları aktif taşıma ile oluşturulan Elektrik alanlar, birçok biyolojik sistemler mevcuttur ve genellikle doku ve organların önemli işlevleri hizmet. Örneğin, yara iyileşmesi sırasında hücre göçü yönlendirilmesinde önemli bir rol oynamaktadır. Burada ekstrasellüler elektrik akımları ölçmek için derece hassas titreşimli probları üretimi ve kullanımı açıklanmaktadır. Prob serum fizyolojik iyonik akımlar uA / cm 2 aralığında tespit edebilen küçük bir platin-siyah ucu (30-35 mikron), yalıtımlı, bilenmiş bir metal tel . Prob bir piezoelektrik Bender tarafından yaklaşık 200 Hz vibrasyonlu. Iyonik bir akımın varlığı, prob hareketini uç arasında bir gerilim farkı algılar. Bir kilit-amplifikatör titreşim prob frekans kilitleme gereksiz gürültüyü filtreler. Veriler bilgisayarda üzerine kaydedilmektedir. Uygun tuzlu su deneyleri başında ve sonunda tam 1,5 uA / cm 2 bir akım uygular bir oda prob kullanılarak kalibre edilir. Problar sistemi kurmak ve kalibre etmek için nasıl açıklar. Ayrıca kornea ölçüm tekniği göstermek ve farklı örnekleri (kornea, deri, beyin) temsil eden bazı sonuçları göstermek.

Çeşitli biyolojik sistemler biyoelektrik akımı ölçmek için non-invaziv titreşimli probları üretimi, kalibrasyon ve kullanımı açıklanmıştır.

Titreşimli Prob ile Biyoelektrik Akım ölçümü

İyonların aktif taşınımıyla oluşturulan elektrik alanları, birçok biyolojik sistemde mevcuttur ve genellikle dokularda ve organlarda önemli işlevler görür. ...

Bu video, biyolojik örneklerden biyoelektrik akım ölçmek için kullanılan titreşimli probların oluşturulması ve kullanımıyla ilgili bir prosedürü göstermektedir. İlk olarak, boş paslanmaz çelik probların uçları altınla elektrokaplama yapılarak problar üretilir. Ardından, frekans ve faz açısı gibi platin prob ayarları belirlenir ve prob kalibre edilir.Ardından, ilgili örnekten ölçümler yapılabilir ve biyolojik örnek tarafından üretilen ve çevresinde akan biyoelektrik akımların karakterini ortaya çıkaran veriler elde edilir. Bu tekniğin mevcut yöntemlere göre temel avantajı; non-invaziv olması, yüksek hassasiyete sahip olması ve yüksek sinyal-gürültü oranına sahip olmasıdır. Bu yöntem, yara elektrik alanlarının yara iyileşmesini teşvik etmek için hücreleri nasıl uyardığı gibi tıp alanındaki temel sorulara cevap verebilir.Biyoelektrik ölçümü yapacak titreşimli probların üretim sürecine başlamak için, öncelikle World Precision Instruments'tan boş problar satın alınır. İlk olarak, probu ucun 25 ila 30 milimetre gerisinden kesin ve iyi bir bağlantı sağlamak için kesilen uçtaki paralin izolasyonun yaklaşık beş milimetresini 11 numara bir bisturi ile kazıyın. Şimdi, elektriksel olarak iletken gümüş yüklü epoksi kullanarak probu bir gold R 30 konnektöre monte edin.Epoksinin ertesi güne kadar sertleşmesi için probu oda sıcaklığında gece boyunca saklayın. Prob ucunu önce altın, ardından platin ile kaplayın. Bunun için öncelikle prob ucunu asetonda durulayın ve bir nano amp güç kaynağının negatif çıkışına bağlayın.Şimdi probu bir diseksiyon mikroskobunun altına yerleştirin ve altın kaplama çözeltisine daldırın. Pozitif çıkışa bağlı olan ve çözeltiye yerleştirilen bir referans teli devreyi tamamlar. Beş dakika boyunca 5 nano amps akım uygulayın, ardından uç istenen nihai boyutun yaklaşık yarısına ulaşana kadar akımı 20 nano amps değerine yükseltin.Şimdi, prob ucunu distile su ile durulayın ve ardından izleme çözeltisine yerleştirin. Beş dakika boyunca 250 nano amp akım uygulayın, ardından ucun istenen nihai boyutunun yaklaşık %80'ine ulaşana kadar akımı 500 nano amp'e çıkarın. Akımı bir mikro amp'e yükseltin ve 30 ila 35 mikrometre arasındaki nihai uç çapı elde edilene kadar bir saniyelik kısa süreli akımlar uygulayın.Son olarak, ucu durulayın; distile su probları oda sıcaklığında süresiz olarak saklanabilir. Şimdi, üretilen prob sistemini görelim ve probu bir piezoelektrik bükücüye takalım. Probu üç boyutlu bir mikro konumlandırıcıya monte edin.Titreşim; titreşim, genlik ve frekansın ayarlanmasına da olanak tanıyan titreşimli prob güç kaynağı tarafından kontrol edilir. Prob güç kaynağı, titreşim frekansını ve faz açısını da görüntüleyen lock-in amplifikatöre bir referans sinyali gönderir. Amplifikatör, bir analog dijital arayüz aracılığıyla bir bilgisayara bağlanmıştır.Veriler, Strat Clyde Electrophysiyoloji yazılımının tüm hücre program ayarları kullanılarak kaydedilir; lock-in amplifikatör ve elektrofizyoloji yazılımı için gerekli ayarlar bu protokolün yazılı kısmında bulunabilir. Şimdi yeni probun nasıl kurulacağını görelim. Bunu yapabilmek için yeni probların test edilmesi, kendilerine özgü frekanslarının ve faz açılarının belirlenmesi gerekmektedir.Yeni probu, referans ve toprak kablolarını fizyolojik salin içeren kalibrasyon haznesine yerleştirin. Güç kaynağını açın ve maksimum titreşim gözlemlenene kadar frekansı artırın. Bu, probun rezonans frekansıdır.Probun bu rezonans frekansında kullanılması, kayıtta instabiliteye ve gürültüye neden olabilir. Bu nedenle, probun çalışma frekansını belirlemek için 10 hertz çıkarılarak akort ayarı bozulur. Prob titreşim mesafesi, uç çapı ile aynı olacak şekilde titreşim genliğini ayarlayın.Bu sayede prob titreştirildiğinde, prob ucunun çift görüntüsü görülür. Faz açısını belirlemek için probu kalibrasyon odasındaki salin çözeltisine yerleştirin ve santimetrekare başına 1.5 µA akım uygulayın. Yanıt alınmayana kadar lock-in amplifikatör üzerindeki faz açısını tekrar tekrar ayarlayın.90 derece eklemek veya çıkarmak maksimum yanıtı sağlar ve bu açı, probların çalışma faz açısıdır. Bir deney sırasında frekans, faz, açı ve genlik ayarlarının değiştirilmemesi önemlidir, çünkü bu durum probun yanıtını etkileyecektir. Kolaylık sağlaması açısından, güneyden kuzeye akan akım yukarı yönlü bir sapma oluşturacaktır.Kuzeyden güneye doğru akan akım, aşağı doğru bir sapma göstermelidir. Kalibrasyon odasında proba uygulanan tam olarak 1,5 microamps per centimeter squared değerindeki standart bir akıma probun verdiği yanıt, örnek ölçümü öncesinde örnekteki akımı hesaplamak için kullanılır; ardından prob uygun bir çözeltide kalibre edilir ve buharlaşma nedeniyle meydana gelen osmolalite değişimini telafi etmek için deney sonunda kullanılan çözeltide probun kalibrasyonu tekrarlanır. Veriler analiz edilirken, deneyin ilk yarısındaki ölçümler başlangıç kalibrasyon değerleri kullanılarak, ikinci yarıdaki ölçümler ise son kalibrasyon değerleri kullanılarak hesaplanabilir.Numunelerin ölçümü sırasında, numuneyi tutmak ve hareket ettirmek için tasarlanmış bir hazne kullanılır. Örneğin, kornea ölçümleri için gözleri tutmaya yarayan telli halkalara sahip Petri kapları kullanılır. Bir numuneyi ölçmek için, fizyolojik tuzlu su içeren kabı diseksiyon mikroskobunun altına yerleştirin ve numune üzerindeki ilgili alanı görüş alanına getirin.Ardından probu, numune yüzeyine paralel olacak şekilde ve odaklanmış bir biçimde çözeltiye yerleştirin, böylece numune üzerinde ölçülecek nokta ile aynı seviyede olsun. Kararlı bir temel hat oluşturmak için probu numuneden yaklaşık bir santimetre uzağa taşıyın ve bilgisayar yazılımında kayıt yaparken titreşimi açın. Sonra probu, yüzeyden yaklaşık 50 µm uzaklıktaki ölçüm konumuna getirin.Yeni pik değeri sabitlendiğinde, probu referans konumuna geri getirin; iz, temel çizgiye geri dönecektir. Zamanraflatımlı veriler üretmek için bu işlem düzenli zaman aralıklarında tekrarlanabilir veya numune hafifçe hareket ettirilerek farklı konumlardan ölçümler alınabilir. TE uzaysal akım haritalama verileri şimdi bazı temsili sonuçlar gösterecektir.Bir kornea yarasının bu mevcut akım profili, yara kenarında maksimum akım akışlarının olduğunu göstermektedir. Zaman atlamalı veriler, cilt yarasındaki akım değişiminin zaman seyrini göstermektedir. Kırmızı nokta, yaralanma öncesindeki ve yaralanma sonrasındaki akımı göstermektedir.Önce içeriye doğru geçici bir akım oluşur ve ardından bu akım yön değiştirerek dışarıya doğru bir akıma dönüşür; sıçan beyninden alınan ölçümler, koku soğanında dışa doğru, lateral ventrikülde ise içe doğru akımlar olduğunu göstermektedir. Burada, bu prosedürün ardından bir kornea yarasındaki akımın mekansal haritalaması gösterilmiştir. Elektrik akımı oluştuktan sonra hangi ES'lerin bu akımı taşımaktan sorumlu olduğu gibi ek soruları yanıtlamak için seçici mikroelektrotlar gibi diğer yöntemler kullanılabilir.Bu teknik, tıbbi araştırma alanındaki araştırmacıların yara iyileşmesi, embriyo gelişimi ve omurilik yaralanmalarını incelemesinin önünü açmıştır.

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

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Biyomühendislik

Dış elektrik alan bir hücre zarı üzerinde bir gerilim indükler kaynaklı membran gerilimi (ΔΦ) olarak adlandırılır. Potansiyometrik boya di-8-ANEPPS kullanarak, noninvaziv ΔΦ ölçmek mümkündür. Bu video ölçmek için protokol gösterir ΔΦ di-8-ANEPPS kullanarak.

Di-8-ANEPPS ile İndüklenmiş Membran Gerilim Ölçme

Nöral kayıt elektrotları elektrot-doku arayüzü impedans spektroskopisi (EIS) ve voltametri (CV) ile karakterize edilebilir. Gerilim değişiklikleri elektrot-doku arayüzü elektrokimyasal özelliklerini kutuplama ve artırabilir kayıt özelliği uygulanması. Gerilim kutuplama, EIS, CV ve sinir kayıtları tamamlayıcıdır.

Sinir Arayüzler için voltaj kutuplanması, Voltametri, ve Elektrik Empedans Spektroskopisi

Bu protokol Electric Cell-substrat Empedans Algılama, hücre eki, çoğalması, hareketliliği ve farmakolojik ve toksik uyaranlara hücresel yanıtların ölçümü için yapışık hücrelerin empedans spektrumu kaydetmek ve analiz etmek için bir yöntemi incelemektedir. Endotelial geçirgenliğin ve hücre-hücre ve hücre-yüzey kontaktların değerlendirilmesi tespiti vurgulanmıştır.

Elektrik Hücre-substrat Empedans endotel Yayılmasının, Bariyer Fonksiyonu Nicelik için Algılama ve Motilite

Hücre zarlarındaki taşıyıcılar, iyonların hücre zarları veya hücre katmanları boyunca diferansiyel ayrışmasına izin verir ve doku fizyolojisi, onarımı ve patolojisi sırasında çok önemli roller oynar. Tek hücrelerde ve dokularda spesifik iyon akışlarının in vivo olarak ölçülmesine izin veren iyon seçici kendinden referanslı mikroelektrotu açıklıyoruz.

İyon seçici Kendinden referans Mikroelektrod Tekniği Ekstraselüler Ion eriticiler Ölçümü

Nöronal kültürler tek nöronlar üzerindeki etkisi veya nöronların nüfusu yoluyla ortaya çıkan beyin stimülasyonu teknikleri incelemek için iyi bir modeldir. Banyo elektrotlar doğrudan üretilen ya da zaman içinde değişen bir manyetik alan tarafından indüklenen bir elektrik alanı ile desenli nöronal kültürler uyarılması için farklı yöntemler burada sunulmuştur.

Bir ve İki Boyutlu Kültürlerde Elektrik ve Manyetik Alanlar Kullanan Nöronların Harici Uyarımı

Fizyolojik olarak ilgili koşullar altında yaşayan mikrobiyal biyofilmler elektriksel iletkenlik ölçüm için bir protokol sunulmuştur.

Elektron taşıma yaşayan biyofilmler ile karakterize

Burada, transepitelyal/endotel elektriksel direnç ölçümleri için piyasada bulunan çubuk elektrotlarla kullanılabilen programlanabilir çıkış frekansına sahip ucuz bir volt-ampermetrenin nasıl kurulabileceğini gösteriyoruz.

Programlanabilir Çıkış Frekansı Ile Kendi Kendine Yapılmış Volt-Ampermetre Kullanarak TEER Ölçümlerini Gerçekleştirmek Için Basit Bir Yaklaşım

Son iki teknoloji - dövme ve tekstil - kutanöz algılamada umut verici sonuçlar göstermiştir. Burada, kutanöz elektrofizyolojik algılama için dövme ve tekstil elektrotlarının üretim ve değerlendirme yöntemlerini sunuyoruz. İletken polimerlerden yapılmış bu elektronik arayüzler, konfor ve hassasiyet açısından mevcut standartlardan daha iyi performans göstermektedir.

Uyumlu Giyilebilir Elektrotlar: İmalattan Elektrofizyolojik Değerlendirmeye.

Bu makalede, kemirgen gastroknemius kası üzerinde in vivo (yüzey ve iğne elektrot dizileri kullanılarak) ve ex vivo (dielektrik hücre kullanılarak) elektriksel empedans miyografisinin nasıl yapılacağı açıklanmaktadır. Hem farelerde hem de sıçanlarda tekniği gösterecek ve mevcut modifikasyonları detaylandıracak (yani, obez hayvanlar, yavrular).

Kemirgenlerde In Vivo ve Ex Vivo Elektriksel Empedans Miyografisi Gerçekleştirme

Bu çalışmada, acil servise başvuran hastalarda biyoelektrik empedans vektörel analizi (BIVA) ve tetrapolar çok frekanslı ekipman kullanılarak ölçülen empedans oranı ile aşırı sıvı yükünün varlığının nasıl değerlendirileceğini gösterdik. BIVA ve empedans oranı, kötü sonuçları tahmin etmek için güvenilir ve kullanışlı araçlardır.

Aşırı Sıvı Yükünün Biyoelektrik Empedans Vektörel Analizi ile Değerlendirilmesi

Burada, epitel dokusu homeostazının elektromekanik regülasyonunu incelemek için benzersiz bir iki katmanlı mikroakışkan cihaz üretmek için bir protokol sunuyoruz. Cihaz, doku düzlemine dik olarak statik fizyolojik elektrik akımları uygulayarak hücre-hücre yapışmasını, çoğalmasını ve ekstrüzyonunu etkiler. Canlı hücre görüntüleme ve mekanik stres ölçümleri, bu süreçlerin mekanizmalarını ortaya çıkarır.

İki katmanlı mikroakışkan cihaz kullanarak doku homeostazının elektromekanik kontrolünün ortaya çıkarılması

Öğrenin, biyoelektrik akım ölçümü için titreşimli prob üretimini ve kalibrasyonunu. Bu invaziv olmayan yöntem, yüksek duyarlılıkla biyolojik sistemlerdeki elektrik alanlarını inceleyerek tıbbi araştırmalarda yara iyileşmesi süreçlerini anlamaya katkı sağlar.

Titreşimli Prob ile Biyoelektrik Akım ölçümü

Daha fazla video keşfet