Gelişmiş nörokimyasal algılama için altın Nanopmakale modifiye karbon fiber Mikroelektrotlar

Bu çalışmada, nörotransmitter algılamanın hassasiyetini arttırmak için karbon-fiber mikroelektrotları altın nanopartiküllerle değiştiriyoruz.

Bu yöntem, nörokimyasal algılamanın in vivo metodlarını potansiyel olarak geliştirebilen yüksek uzamsal ve zamansal çözünürlükile nörokimyasal tespiti mümkün kıldığı için önemlidir. Bu tekniğin en büyük avantajı, nörotransmitter algılama duyarlılığı ve zamansal çözünürlüğünü artırmak için hızlı, kolay ve tekrarlanabilir bir yöntem olmasıdır. Prosedürü gösteren Sanuja Mohanaraj ve Pauline Wonnenberg, benim laboratuvar dan lisansüstü öğrenciler olacaktır.

Başlamak için, karbon fiber malzemeyi tek tek iplikçiklere ayırın ve bir iplikçikten yedi mikrometre çapındaki tek bir karbon fiber çekin. Bir borosilikat cam kılcal bir vakum hattı bağlayın ve kılcal içine karbon fiber aspire. Sonra bir elektrot tutucu olarak hizmet vermek için karton 25 santimetre lik bir parça tarafından 10 santimetre kesti.

Destek olarak karton etrafında bir kağıt havlu bant, sonra elektrot tutucu içine kılcal yerleştirin ve dikkatle dikey bir kılcal çekmece güvenli. Cam kılcal damarı elektrot malzemeleri için ince bir konik leziz olarak çekecek ve çalıştıracak şekilde kapiller çekmeceyi yapılandırın. Bir kez çekme bitirir ve ısıtma bobini soğuduktan sonra, tüp çekilen elektrotlar bağlayan karbon fiber kesti.

Mikroelektrotları kılcal çekmeceden dikkatlice çıkarın. Stereoskop veya mikroskop rehberliğinde, her elektroddaki çıkıntılı karbon fiberi yaklaşık 100 ila 150 mikrometre uzunluğunda kesmek için keskin bir bıçak veya cerrahi makas kullanın. Daha sonra, 25 mililitrelik bir şişede, 10 gram epoksi ile 0,2 mililitre sertleştiriciyi karıştırmak için pamuklu bir bez kullanın.

Başka bir şişeyi asetonla doldur. Her elektrot için karbon fiber ucunu epoksiye 15 saniye batırın ve fazla epoksiyi çıkarmak için üç saniye boyunca asetona batırın. Epoksiden sonra epoksi elektrotlar fırında 125 santigrat derecede üç saat boyunca tedavi edilir.

Daha sonra, 0,1 molar sulu potasyum klorür kloroaurik asit 0,5 milimolar çözeltisi bir gümüş-gümüş-klorür referans elektrot bir karbon fiber mikroelektrot yerleştirmek için bir mikromanipülatör kullanın. Çalışan elektrot olarak karbon fiber mikroelektrot ile bir potansiyostat elektrot elektrot elektrot bağlayın. Elektrot birikimini gerçekleştirmek için 10 döngü boyunca elektrotun saniyede 50 milivolt eksi bir volta kadar olan elektrotunu tarar.

Altın kaplama yatırma parametrelerini optimize etmek çok önemlidir. Çok fazla kaplama gürültü ve sinyal aşırı yüklenmesine neden olurken, çok az kaplama nörokimyasal tespiti artırmaz. Testten önce, perklorik asit teklorik asit ve deiyonize suda pH 7.4 PBS bazlı tampon yaklaşık bir litre dopamin 10-milimolar stok çözeltisi hazırlamak.

Pipet yaklaşık bir mikromolar dopamin çözeltisi yapmak için tampon 10 mililitre içine dopamin stok çözeltisinin bir mikrolitre. Sonra bir karbon fiber mikroelektrot ve bir potansiyostat bir gümüş-gümüş klorür referans elektrot bağlayın. Akış hücresi aparatının baş aşamasındakarbon fiber elektrodu ve referans elektrodu sabitleyin ve akış hücresiiçine düşürmek için mikromanipülatör kullanın.

Bir şırınga içine PBS tampon 60 mililitre çizin. Akış hücresini tamponla doldurun ve şırıngayı şırınga pompasına monte edin. Dakikada bir mililitre hızında akış hücresi üzerinden tampon akan başlayın.

Sonra 10 hertz ve saniyede 400 volt eksi 0,4 volt için 1,3 volt için taramaya potentiostat yapılandırın. Dalga formunu kısaca mikroelektrota uygulayın, osiloskopu gözlemleyin ve aşırı yüklemeyi önlemek için kazancı ayarlayın. Mikroelektrotun tamponda 10 dakika boyunca dengelesin.

Sonra bir şırınga içine seyreltilmiş dopamin çözeltisi çizin ve akış hücresienjeksiyon noktasına bağlayın. Potansiyostattaki toplam çalışma süresini 30 saniyeye ayarlayın. Ölçümleri kaydetmeye başlayın, 10 saniye bekleyin ve sonra akış hücresine 0.2 mililitre dopamin solüsyonu enjekte edin.

Çalıştırma bittiğinde, verileri yüksek tanımlı döngüsel voltammetry analiz yazılımıyla işleyin. Başka bir test yapmadan önce mikroelektrotun 10 dakika boyunca dengelemesini bekleyin. Testler bittiğinde, tampon ve enjeksiyon portlarına üç kez üç mililitre su ve üç mililitre hava enjekte ederek akış hücresini temizleyin.

Kaplamalı karbon lifleri taramalı elektron mikroskobu ile görüntülenmiştir. Altın nanopartikül kaplamaların kalınlığı ve parçacık boyutu elektrot biriktirme süresi ile kontrol edilebilir. 20 dakikalık elektrot birikimi keskin sırtlarla kalın bir altın kaplama sağlarken, beş dakika ince bir tek tip altın kaplama elde etti.

Altın nanopartikül kaplı karbon-fiber mikroelektrotlar, modifiye edilmemiş elektrotlara göre önemli ölçüde daha yüksek pik oksidatif akımlara ve daha hızlı elektron transfer kinetiklerine sahipti. Altın nanopartikül kaplama dopamin bir çözüm burada gösterildiği gibi elektrot yanıtlarının istikrarı üzerinde önemli bir etkisi yoktu. Hem çıplak hem de altın nanopartikül kaplı elektrotlar, altın kaplı elektrotlarda çok daha büyük bir değişim büyüklüğü ile tarayıp hız değişimlerini doğrusal olarak yanıtladı.

Bu dopamin emilimi nin tazyik hızı ile kontrol edilebildiğini göstermiştir. Hem çıplak hem de altın nanopartikül kaplı elektrotlar 100 nanomolar dopamin konsantrasyonları ile 10 mikromolar arasında doğrusal yanıt verdi. Yüksek konsantrasyonlarda bir asimptotik eğri gözlendi, dopamin elektrot yüzeyinde aşırı doymuş olduğunu gösteren.

Daha hızlı bir zaman ölçeğinde ve daha yüksek hassasiyetlerde nörokimyasal değişiklikleri tespit etme yeteneği, nörolojide karmaşık soruların yanıtlatılabilir. Bu yöntem aynı zamanda analitik kimya, metabolomik ve çevre biliminde de kullanmıştır. Öğrenmesi kolay olsa da, görsel gösterim mikro elektrotları yapmayı, değiştirmeyi ve test etmeyi öğrenmek için çok önemlidir.

Bu yöntem için gelecekteki yönler belirli nörotransmitterlerin tespitini optimize etmek için kalınlık, boyut, şekil ve morfoloji için hesap altın ve diğer kaplamaların birikimi ayarlama içerir. Araştırmacılar bu tekniği denemeden önce bir mikroskop altında küçük lifleri işleme uygulamalıdır. Ayrıca, nörotransmitter stok çözeltisi bir duman kaputunda hazırlanmalıdır çünkü 1 molar perklorik asit kullanırlar.