Summary

改善斑马鱼幼虫实验操作的长期活体成像装置

Published: October 27, 2017
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Summary

这份手稿描述了 zWEDGI (斑马鱼伤人和诱捕装置的增长和成像), 这是一个条块分割的装置, 旨在定位和抑制斑马鱼幼虫。该设计允许尾部横断面和长期收集高分辨率的荧光显微图像的伤口愈合和再生。

Abstract

斑马鱼幼虫是发育生物学和创面愈合的重要模型机体。此外, 斑马鱼幼虫是一个有价值的系统, 用于实时高分辨率显微成像的动态生物现象在空间和时间与细胞分辨率。然而, 传统的琼脂糖封装的实时成像方法可能会阻碍幼虫的发育和组织再生。因此, 这份手稿描述了 zWEDGI (斑马鱼伤人和诱捕装置的增长和成像), 这是设计和制作的功能分割装置, 以定位幼虫的高分辨率显微镜, 同时允许尾鳍横断在装置内, 随后无节制的尾部发展和再生。这种装置允许受伤和长期成像, 同时保持生存能力。鉴于 zWEDGI 模具是3D 打印, 其几何的可, 使其易于修改, 为不同的斑马鱼成像应用。此外, zWEDGI 提供了许多好处, 例如, 在实验中对幼虫的伤害或试剂的应用, 多个幼虫的平行定位, 以简化成像和设备的可重用性。

Introduction

斑马鱼幼虫的再生能力斑马鱼使它们成为检查伤口反应的理想模型生物体以及愈合和再生1234。进入一系列的转基因斑马鱼线和斑马鱼的解剖透明度进一步提高他们的效用在体内伤口反应事件的研究以及 longer-term 再生过程4。对这些生物过程的研究使用高分辨率的延时荧光显微镜, 因此需要一个活成像斑马鱼的设备, 允许高稳定性和最小的斑马鱼幼虫的运动, 同时保持生存能力。这是关键, 该设备允许有效的伤人, 而愈合和再生发生不受设备的影响。

活体成像中植入琼脂糖中幼虫的标准活成像稳定方法限制生长和伤口再生5 , 并且可能会增加死亡率, 因为幼虫开始显示四后的心脏应激和组织坏死的迹象小时4。因此, 从感兴趣的区域去除琼脂糖通常是必要的, 以允许正常的发育和再生6, 当琼脂糖被切断时, 将幼虫暴露在潜在的损伤中。此外, 使用琼脂糖嵌入技术, 用户必须在琼脂糖固化567之前的短时间内定位幼虫。快速操控幼虫不仅需要使用者的技能, 它还会危害幼虫。虽然已经描述了稳定活体成像的幼虫的方法, 以绕过这些缺点, 如脊琼脂井3或 divets8, 使用硅胶真空油脂创建一个成像室与 PVC 管道或其他材料6, 和旋转油管9, 这些方法中的许多是劳动密集型, 凌乱, 经常不可, 不允许环境操作 (药物治疗, 伤人) 后, 鱼已经安装。

因此, zWEDGI 设备 (图 1) 旨在克服在允许操作标本的同时, 对斑马鱼幼虫进行长期实时成像的琼脂安装的一些缺点。该 zWEDGI 包括三半分隔商会 (图 1A), 以允许加载, 克制, 伤人和成像2至4天胚乳斑马鱼幼虫。该装置是由烷 (硅氧烷) 制成, 放在 60 mm 玻璃底成像盘的盖子上。这里提出的设计是为了伤口愈合研究, 但使用模块化设计和标准制造技术使 zWEDGI 设计可修改和服从各种实验程序, 特别是对于程序需要对实验操作和长期成像进行最小的约束。

Protocol

注意: 根据威斯康星大学-麦迪逊分校研究动物资源中心的指导原则, 为2到4天胚乳 (dpf) 的斑马鱼幼虫制定了基本的 zWEDGI 设计. 1. 模具的设计和3D 打印 模型在3D 建模软件 5 中具有所需几何图形和属性的设备的该组件创建一个毛坯模具和该零件的组件, 并通过在与 PDSM 部件对应的模具中创建一个空腔来生成该零件的负模。将模具保存为用于3D 打印的…

Representative Results

zWEDGI 微流控芯片是一种功能性的分割装置, 旨在容纳四主要功能 (如下所示) 与活成像的尾鳍伤愈合和再生在斑马鱼幼虫。由于它不仅是现成的, 而且是生物相容性的行业标准, 而且在模具中也很管用, 因此选择了 zWEDGI 制造。此外, 在设备形成后, 该设备可可重复使用并使其失效。zWEDGI 具体地允许 1) 幼虫的装载入设备, 2) 克制在适当的方向为成像, 3) 损伤尾鳍和 4) 显微成像, …

Discussion

zWEDGI 装置的目的是通过在高分辨率显微镜物镜的小工作距离内稳定和定位鱼来捕捉3D 的延时成像。在满足这些设计规范的同时, 它也是对传统 agar-based 的实时成像准备的一种改进。在制造 zWEDGI 的过程中有三关键步骤 (以下), 如果不能正确完成, 可能会导致设备出现故障:

准备工作 (图 5A)

为了防止气泡, 德加德的模具后, 已增加。检查?…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

作者希望承认 Morgridge 研究所和光学和计算仪器实验室的主要项目资金。我们也承认来自 NIH 的 R01GM102924 (AH 和 KWE) 的资金。KWE 构思并设计了这项研究。在 DL、KP 和 RS 的支持下进行了所有的实验。KWE、JS、RS、AH 和对手稿的撰写贡献良多。

Materials

Fabricate molds
Solidworks Professional Accedemic Research 3D modeling software Dassault Systemes SPX0117-01 Fisher Unitech
Viper Si2 SLA 3D printer 3D Systems Inc. 23200-902 3D Systems Inc.
Accura 60 photopolymer resin 3D Systems Inc. 24075-902 3D Systems Inc.
denatured alcohol Sunnyside 5613735 Menards
UV post cure apparatus 3D Systems Inc. 23363-101-00 3D Systems Inc.
TouchNTuff nitrile gloves Ansell 92-600 McMaster Carr
220B, 400B, 600 grit T414 blue-bak sandpaper  Norton 66261139359, 54, 52 MSC
borosilicate glass disc, 2" diameter McMaster-Carr MIL-G-47033 McMaster-Carr
ultrasonicator cleaner Branson 1510R-MTH
isopropyl rubbing alcohol 70% Hydrox 54845T43 McMaster-Carr
10oz clear plastic cup WNA Masterpiece 557405 Amazon
6"craft stick Perfect Stix Craft WTD-500 Amazon
Name Company Catalog Number Comments
Fabricate zWEDGI PDMS device
Sylgard 184 silicon elastomeric kit  Dow-Corning 4019862 Ellworth Adhesives 
10mL syringe Becton Dickinson 305219 Vitality Medical Inc
desiccator Bel-Art Scienceware F42027-0000 Amazon
4 in ratcheting bar clamp Pittsburgh 68974 Harbor Freight
lab oven Quincy Lab Inc. 20GC Global Industrial
tweezer set Aven 549825 McMaster-Carr
compressed air filtered nozzle Innotech TA-N2-2000FT Cleanroom Supply
vacuum bench vise Wilton Tool Group 63500 MSC Industrial
55mm glass bottom dish; 30mm micro-well #1.5 cover glass Cellvis D60-30-1.5-N Cellvis
plasma cleaner Harrick Plasma PDC-001 Harrick Plasma
Name Company Catalog Number Comments
Loading Larvae
Pipetteman, P200 Gilson F123601
100% ethanol (diluted to 70% with water prior to use) Pharmco-aaper 111000200
Transfer pipette Fisherbrand 13-711-5A Fisher Scientific
powdered skim milk 2902887 MP Biomedicals
double distilled water
N-phenylthiorurea Sigma-Aldrich P7629 Sigma-Aldrich
tricaine (ethyl 3-aminobenzoate) C-FINQ-UE Western Chemical
low melting point agarose Sigma-Aldrich A0701 Sigma-Aldrich
heat block (dry bath incubator) Fisher Scientific 11-718-2 Fisher Scientific
E3 buffer 
large orifice pipette tip, 200 uL Fisherbrand 02-707-134 Fisher Scientific
General purpose pipette tip, 200 uL Fisherbrand 21-197-8E Fisher Scientific
#15 scalpel blade  Feather 2976 Amazon
25G syringe needle BD  BD305122 Fisher Scientific
Name Company Catalog Number Comments
Imaging
inverted microscope
Imaris imaging software Bitplane

References

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check_url/kr/56340?article_type=t

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Huemer, K., Squirrell, J. M., Swader, R., Pelkey, K., LeBert, D. C., Huttenlocher, A., Eliceiri, K. W. Long-term Live Imaging Device for Improved Experimental Manipulation of Zebrafish Larvae. J. Vis. Exp. (128), e56340, doi:10.3791/56340 (2017).

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