Измерение биоэлектрического тока с Вибрационный зонд
Summary
Изготовление, калибровка и использование неинвазивной вибрирующих зонды для измерения биоэлектрического тока в различных биологических системах описывается.
Abstract
Электрические поля, порожденного активный транспорт ионов, присутствуют во многих биологических системах и часто выполняют важные функции в тканях и органах. Например, они играют важную роль в управлении миграции клеток при заживлении ран. Здесь мы описываем изготовление и использование сверхчувствительных вибрирующих зонды для измерения внеклеточной электрические токи. Зонд изолированные, заточенная металлическая проволока с небольшим платины черным кончиком (30-35 мкм), которые могут обнаружить ионного тока в мкА / см 2 диапазон в физиологическом растворе. Датчик вибрации при температуре около 200 Гц с помощью пьезоэлектрического попойки. В присутствии ионного тока, датчик обнаруживает разность потенциалов между крайностями его движения. Синхронный усилитель отфильтровывает посторонние шумы, заблокировав на частоте зонда вибрации. Данные записываются на компьютер. Датчик калибруется на начало и конец эксперимента в соответствующих солевых, используя камеру, которая применяется ток 1,5 мкА точно / см 2. Мы опишем, как сделать зонды, настроить систему и калибровки. Мы также продемонстрировать технику роговицы измерения, а также показать некоторые репрезентативные результаты из разных образцов (роговицы, кожи, мозга).
Protocol
Discussion
Мы описываем низкой стоимости, основной, но очень чувствительны вибрирующий датчик системы измерения неинвазивного электрического тока в различных биологических системах.
Возможные изменения
- Если платина / иридий электродов (инструменты Всемирного Precision; кошка #…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Мы благодарны профессору Ричарду Borgens, Центр Паралич исследований, Университет Пердью, за помощь в сборке вибрирующий датчик системы. Это исследование было поддержано НЭИ грант NIH 1R01EY019101 в МЗ и БР, и частично за счет субсидий из Калифорнийского института регенеративной медицины RB1-01417, NSF MCB-0951199, а также неограниченный грант от исследований в области профилактики слепоты, UC Davis офтальмологии.
Materials
| Material Name | Type | Company | Catalogue Number | Comment |
|---|---|---|---|---|
| Eligoy-Stainless Electrode | World Precision Instruments | SSM33A70 | 76 mm, 7 MΩ, 1-2μm tip | |
| Gold R30 connector | www.vectorelect.com | R30 | Re-usable | |
| Silver-loaded epoxy | 3M | SL65 | Mix 1-part Resin with 1-part Hardener | |
| Dissecting microscope | Olympus | SZ40 | Magnification x6 to x40 | |
| Potassium dicyanoaurate (KAu(CN)2) | Sigma-Aldrich | 379867 | CAUTION: Toxic | |
| Chloroplatinic acid hydrate (H2PtCl6 x 6H2O) | Sigma-Aldrich | 520896 | CAUTION: Toxic | |
| Lead(II) acetate trihydrate (Pb(CH3CO2)2 x 3H2O) | Sigma-Aldrich | 185191 | CAUTION: Toxic | |
| Nano-Amp power source | Made in-house | – | Powered by six 1.5 V (AAA) batteries | |
| 3-dimensional micro-positioner | Line Tool Co. | Model H | ||
| Lock-in amplifier | Stanford Research Systems | SR530 | ||
| Digital I/O interface | National instruments | PCI-6220 | ||
| Shielded Connector Block with BNC connections | National instruments | BNC-2110 | ||
| Strathclyde Electrophysiology Software | University of Strathclyde Institute of Pharmacy and Biomedical Sciences, UK | WinWCP V4.1.5 | Free download from: http://spider.science.strath.ac.uk/sipbs/software_ses.htm | |
| Calibration Chamber | Made in-house | |||
| Constant Current Calibrator | Vibrating Probe Company | Powered by one 9 V (PP3) battery |
References
- Reid, B., Nuccitelli, R., Zhao, M. Non-invasive measurement of bioelectric currents with a vibrating probe. Nat. Protoc. 2, 661-9282 (2007).
- Reid, B., Song, B., McCaig, C. D., Zhao, M. Wound healing in rat cornea: the role of electric currents. FASEB J. 19, 379-386 (2005).
- Lois, N., Reid, B., Song, B., Zhao, M., Forrester, J. V., McCaig, C. D. Electric currents and lens regeneration in the rat. Exp. Eye Res. 90, 316-323 (2010).
- Wang, E., Reid, B., Lois, N., Forrester, J. V., McCaig, C. D., Zhao, M. Electrical inhibition of lens epithelial cell proliferation: an additional factor in secondary cataract. FASEB J. 19, 842-844 (2005).
- Guo, A., Song, B., Reid, B., Gu, Y., Forrester, J. V., Jahoda, C., Zhao, M. Effects of physiological electric fields on migration of human dermal fibroblasts. J. Invest. Derm. , (2010).
- Reid, B., Song, B., Zhao, M. Electric currents in Xenopus tadpole tail regeneration. Dev. Biol. 335, 198-207 (2009).
- Zhao, M., Song, B., Pu, J., Wada, T., Reid, B. Electrical signals control wound healing through phosphatidylinositol-3-OH kinase-γ. 442, 457-460 (2006).
- Reid, B., EO, G. r. a. u. e. -. H. e. r. n. a. n. d. e. z., Mannis, M. J., Zhao, M. Modulating endogenous electric currents in human corneal wounds – a novel approach of bioelectric stimulation without electrodes. Cornea. , (2010).
- Nuccitelli, R. An ultrasensitive vibrating probe for measuring steady extracellular currents. J. Cell Biol. 63, 614-628 (1974).
- Hotary, K. B., Nuccitelli, R., Robinson, K. R. A computerized 2-dimensional vibrating probe for mapping extracellular current patterns. J. Neurosci. Meth. 43, 55-67 (1992).
- Nuccitelli, R. Endogenous ion currents and DC electric fields in multicellular animal tissues. Bioelectromagnetics Supplement. 1, 147-157 (1992).
- Levin, M. Bioelectric mechanisms in regeneration: Unique aspects and future perspectives. Seminars in Cell Dev. Biol. 20, 543-556 (2009).
- Zhao, M. Electric fields in wound healing – An overriding signal that directs cell migration. Seminars in Cell Dev. Biol. 20, 674-682 (2009).
