주문 제작 미세 투석 프로브 디자인
Summary
미세 투석은 신경 과학 연구에 일반적으로 사용되는 기술이다. 따라서 상업 프로브는 큰 demand.In에 프로브 어셈블리가 $ 10 미만의 신뢰성, 동심, 맞춤형 미세 투석 프로브를 구축 상세하게 설명이 작품이다.
Abstract
미세 투석은 신경 과학 연구에 일반적으로 사용되는 기술이다. 따라서 상업 프로브는 뇌척수액에, 생리 약리학과 병리학 적 변화를 모니터링하는 수요에 있습니다. 불행하게도, 상업 프로브는 공공 기관의 연구 그룹에 대한 비싸다. 본 연구에서는 프로브 어셈블리는 $ 10 미만의 신뢰성, 동심, 맞춤형 미세 투석 프로브를 구축 상세하게 설명한다. 미세 투석 프로브는 30 kDa의의 분자 컷 – 오프와 폴리 설폰 막으로 구성되어 있습니다. 프로브는 시험 관내 (100-1,600 다의 범위에서) 다른 분자량이 서로 다른 물리 화학적 특성을 가진 물질의 회수율을 비교한다. 프로브는 작은 화합물 포도당, 락 테이트, 아세틸 콜린 및 ATP에 대한 약 20 %의 체외 회수를 산출. 2~6%에 1,000-1,600 다 량 사이의 분자량을 갖는 신경 펩타이드에 대한 시험 관내 회수율. 따라서, 고 분자량 w 반면신경 펩티드의 팔은, 체외 복구 값을 분자량의 낮은 범위 (최대 500 다)의 화합물의 투석 체외 회복 속도에는 큰 영향을주지 않습니다를 하향 조정했다. 본 방법은 다른 컷오프 값 및 멤브레인 재료와 투석막의 이용을 허용한다. 따라서,이 특별 주문품 프로브 조립체는 광범위한 분자량 범위의 물질을 투석하기에 충분한 유연성 이점을 갖는다. 여기, 우리는 마우스와 쥐의 뇌 영역에서 미세 투석에 적용 2mm의 교환 길이와 미세 투석 프로브를 소개합니다. 그러나, 탐침의 치수는 쉽게 큰 동물에 사용되는 큰 길이 교환하도록 할 수있다.
Introduction
미세 투석은 신경 과학 연구에 일반적으로 사용되는 기술이다. 지난 50 년 동안, 최소 침습 미세 투석 기법은 계속적으로 세포 외 공간에서 작은 분자량 화합물의 지방 농도를 모니터링하는 방법은 잘 확립 될 수 있도록 개선되었다. 거의 모든 조직 간질 유체가 자유롭게 움직이는 동물에서 연구 될 수있다.
Gaddum는 1960 년대에 푸시 – 풀 기술을 소개했다. 그는 Feldberg 등으로부터 접근 방식을 수정했습니다.하는 tubocurarine는 정맥이 측면 뇌실로 끝나는 및 정맥 (1)를 통해 또한 폐수를 수집을 통해 관류 하였다. Gaddum 동시에 끝이 주변의 뉴런으로부터 방출 신경 전달 물질을 제거하는 동안 두 개의 동심 강철 바늘로 이루어진 용액을 캐 뉼러에 의해 별개의 뇌 영역에 주입하고 관류시킨 푸시 풀 기술을 개발 하였다. 불행하게도, 조직 DAMA팁 주위의 정맥에 의한 GE는이 법의 적용을 제한했다. 이 방법의 추가의 발전으로, 비트 2 및 동료 수거 용액을 투석막에 의해 주변 조직으로부터 분리시킨 투석 백 방법을 도입했다. 그들은 개 목의 피하 조직에 투석 주머니를 이식. 투석 백의 함량은 무 단백질이며 이온 및 아미노산 많은 3 주 후에 분석 될 수있다. 다음 개발 dialytrode 원래 1972 4에 의해 설명되었다 델가도 프리미티브 미세 투석 프로브이었다.이 작았 적은 조직 5 변위되도록 마지막 Ungerstedt과 동료들은 미세 투석 프로브의 디자인을 향상시켰다.
동심 미세 투석 프로브는 모세 혈관과 유사하게 동작합니다. 시스템은 끊임없이 피검 결여하면서 주위 조직 유체 조성물을 갖춘 이온 용액으로 관류된다. 목외부 용액 또는 조직에 노출되는 전자 투석막이 반투과성이다. 그것은 자신의 농도 구배를 따라 6 프로브로 물질의 수동적 확산을 허용한다. 투자율은 분자량, 모양, 전하 및 화합물의 산도와 같은 많은 변수에 의존한다. 멤브레인 재료의 특성, 멤브레인의 기공 크기 및 레이트 7 흐름 인해 또한 제한된다.
도 1 및도 2는 동심원 미세 투석 용 프로브를 나타낸다. 관류 유체는 용융 실리카를 둘러싸는 금속 슬리브 내로 유입 관을 통해 들어간다. 금속 슬리브의 내부에서, 상기 용융 실리카를 따라 다운 스트림 및 그 선단에 나뭇잎. 투석막 및 폴리 테트라 플루오로 에틸렌 (PTFE) (테플론 등) -tubing 사이의 공간에 관류 액은 상향 흐른다. 여기서, 조직으로부터 물질의 확산은 막을 둘러싸 이는 일어난다. 투석액은 PTF 통해 프로브 잎튜브를 콘센트에 접속되고, 회수 할 수있다 E-튜빙.
미세 투석 기법은 생체 내에서의 다른 기술에 대하여 여러 가지 장점을 갖는다. 프로브가 더 투석액 효소 또는 세포를 포함하지 않는 결과와 물리적 장벽을 구성한다. 따라서,이 종래 분석 용출액 정화용 필요가없고, 분석 물의 효소 적 분해는 더 일어나지 않는다. 산화 분해가 튜브에 분석 물이 통과하는 동안 발생할 수 있지만, 이것은 종종 관류에 산화 방지제 (예 : 아스코르브 산)를 추가로 방지 할 수있다. 대안 적으로, 신경 펩티드에 산화 적 손상은, 예를 들면, 효과적으로 투석액 8 수집 팁 출구 튜브를 대체함으로써 억제되었다. 투석액은 분석 방법의 거의 모든 종류를 직접 조사 할 수 있고, 다수의 분석 물을 동시에 회수 할 수있다. 이 시스템은 웨이크 동물에서 사용될 수 있으며, 거의 모든 뇌 영역이 될 수있다조사했다. 또한, 상기 프로브를 통한 약물의 주입이 가능 (retrodialysis)이다. 그러나, 또한 미세 투석 기술의 한계가있다. 다소 낮은 시간 해상도는 신경 전달 물질의 변화에 관한 실시간 정보를 제공하지 않는다. 이 침습 기술이기 때문에, 프로브 주입이 단계 7,9,10 중에 요구되는 신경 전달 물질의 농도에 영향을 미칠 수있는 외과 외상 및 마취,시킨다.
투석액의 화합물의 농도는 세포 외액에서 실제 화합물 농도의 소량만을 포함한다. 세포 외액에서 미지 화합물의 농도 계산을 위해, 상대 체외 복구 계산되어야한다. 각각의 모든 프로브에 대한 시험 관내 회복 상대와 모든 화합물의 결정은 생체 내 실험을 시작하기 전에 필요하다. 이를 위해, 프로브를 함유하는 용액에 침지관류 유체 반면 관심 분석 종은 피검 결여 같은 해결책이다. 투석액 중의 화합물의 농도를 측정 한 후,이 데이터는 주위의 유체에서의 농도라고 할 수있다. 여러 가지 물질의 체외 회수 결정 구 동시에 구현 될 수있다.
많은 신경 과학 연구 그룹은 별개의 뇌 영역의 세포 외 공간에서 신경 전달 물질 및 대사 물질을 조사하기 위해 미세 투석 기법을 사용한다. 따라서, 상업 프로브는 신경 과학 연구 환경에서 큰 수요에 있습니다. 시중에서 판매하는 프로브의 큰 장점은 고 기능성 신뢰성이다. 상업 프로브 실험 장치는 잘 설립과 많은 잘 알려진 신경 전달 물질과 대사 산물에 대한 검증됩니다. 그러나, 시판되는 미세 투석 장비는 고가이고 번째로, 애플리케이션 (11)에서 적은 유연성을 갖는다 반면어떤 애플리케이션에 적용 할 수 있고, $ 10 미만으로 제작 될 수있는 마이크로 다이 프로브 조립체 상세히 제시 일이다. 이 주문 제작 프로브는 다양한 뇌 영역 (8)의 조사 시험을 동심 미세 투석 프로브입니다.
다른 분자량 (100-1,600 다의 범위)와와와 물질의 체외 프로브 회복에서 다른 물리 화학적 특성을 비교. 분자량과 분자량 200 미만 다, ATP와 포도당, 젖산 및 아세틸 콜린의 체외 복구 결정을 약 500 다 신경 펩티드 및 안지오텐신 II, 1000 다 상기 분자량 물질 P 및 소마토스타틴이 수행된다.
Protocol
Representative Results
Discussion
도 3은 예시적인 프로브 조립체를 도시한다. 올바른 내부 및 외부 직경의 크기는 밀접하게 관 관찰 할 필요가 (OD 1.6 mm, ID 350 μm의), 용융 실리카 (OD 105 μm의; μm의 ID 40)와 투석막 (OD 245 μm의; ID 210 μm의). 이 멤브레인 (105 μm의)와 막뿐만 아니라 튜브 (105 μm의) 사이의 용융 실리카 사이의 공간을 유지하는 것도 중요하다. 값이 다른 경우, 프로브의 압력이 상승하고 막 유출로 이어질 수 있…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
The authors are grateful to G. Barka (SunChrom GmbH, Friedrichsdorf, Germany) for his support and for providing the epoxy glue. Furthermore, the authors acknowledge Fresenius Medical Care (Bad Homburg, Germany) for supplying the Capillary Haemodiafilter FXCorDiax. Funding was obtained from Goethe University of Frankfurt.
Materials
| Epoxy glue | SunChrom GmbH, Fiedrichsdorf, Germany | ||
| Fused silica ID 40 µm OD 105 µm | Ziemer-Chromatographie, Mannheim, Germany | Art. No: 6.040105 | |
| Polysulfone membrane (haemodialysis filter FX Cor Diax 600) | Fresenius Medical Care AG & Co. KGaA, Bad Homburg, Germany | REF: F00001593 | |
| Cyanacrylate glue (Pattex® superglue plastic) | Henkel AG&Co. KGaA, Düsseldorf, Germany | ||
| TEFLON-tubing 1.6 x 0.35 mm | SunChrom® GmbH, Friedberg, Germany | Art. No: 969-195.219 | |
| Scalpel (Feather® Surgical Blade No. 10) | pfm medical ag, cologne, Germany | Art. No: 07310 | |
| Microscope | MEIJI Techno | EMZ-8TR | |
| 30 G x 11" (0.3 x 25 mm) cannula Sterican® Z | B.Braun Melsungen AG, Melsungen, Germany | REF: 9324500 | |
| 25 G x 11/2" (0.5 x 40 mm) cannula 100 Sterican® | B.Braun Melsungen AG, Melsungen, Germany | REF: 9186166 | |
| Fine pen (Stabilo point 88 fine 0.4) | Schwan-STABILO Schwanhäußer GmbH & Co. KG | Art. No: 88/36 | |
| Hot glue (Glue sticks ULTRA Power x 11 mm) | Steinel® GmbH, Herzebrock-Clarholz, Germany | Art. No: 4007841046910 | |
| Sandpaper P60 230 x 280 | Robert Bosch GmbH, Gerlingen-Schillerhöhe, Germany | Catalog Number: 2608605397 |
References
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