As pontas de prova Microscópicas simplificam o processo de medir sinais elétricos em animais pequenos

As pontas de prova Microscópicas desenvolvidas em Rice University simplificaram o processo de medir a actividade elétrica em pilhas individuais de animais vivos pequenos. A técnica permite que um único animal como um sem-fim seja testado repetidas vezes e poderia revolucionar o dados-recolhimento para interacções da caracterização e de droga da doença.

O laboratório do Arroz do coordenador Jacob Robinson elétrico e de computador inventou “disposições de eléctrodo suspendidas nanoscale” -- aka nano-Lanças -- para dar os pesquisadores alcançam aos sinais electrofisiológicos das pilhas de animais pequenos sem feri-los. As Nano-Lanças substituem os eléctrodos de vidro da pipeta que devem ser alinhado à mão eles são usados cada vez.”

Um dos gargalos experimentais em estudar o comportamento synaptic e as doenças degenerativos que afectam a sinapse está executando medidas elétricas naquelas sinapses,” Robinson disse. “Nós expor para estudar grandes grupos de animais sob lotes de circunstâncias diferentes para seleccionar drogas ou testar os factores genéticos diferentes que se relacionam aos erros na sinalização naquelas sinapses.”

A pesquisa é detalhada esta semana na Nanotecnologia da Natureza.

As primeiras obras no Arroz focalizado em de alta qualidade, caracterização elétrica de Robinson da alto-produção de pilhas individuais. A plataforma nova adapta o conceito para sondar as pilhas de superfície dos nemátodo, os sem-fins que compo 80 por cento de todos os animais na Terra.

A Maioria do que é sabida sobre a actividade de músculo e a transmissão synaptic nos sem-fins vem de poucos estudos que usaram com sucesso as pipeta de vidro manualmente alinhadas para medir a actividade elétrica das pilhas individuais, Robinson disse. Contudo, esta técnica da braçadeira de correcção de programa exige a cirurgia demorada e invasora que poderia negativamente afectar os dados que são recolhidos dos animais pequenos da pesquisa.

A plataforma desenvolvida pela equipe de Robinson funciona algo como uma cabine de pedágio para sem-fins de viagem. Enquanto cada animal passa através de um canal estreito, temporariamente está imobilizado e pressionado contra uma ou diversa nano-LANÇA que penetram seu músculo da corpo-parede e gravam a actividade elétrica das pilhas próximas. Que o animal está liberado então, o seguinte é capturado e medido, e assim por diante. Robinson disse o dispositivo provado muito mais rapidamente usar-se do que técnicas de medida electrofisiológicas tradicionais da pilha.

As nano-Lanças são criadas usando procedimentos do depósito e elétron-feixe ou fotolitografia de fita fina padrão e podem ser feitas de menos de 200 nanômetros a mais de 5 mícrons grosso, segundo o tamanho do animal a ser testado. Porque as nano-Lanças podem ser fabricadas no silicone ou no vidro, a técnica combina facilmente com a microscopia de fluorescência, Robinson disse.

Os animais apropriados para sondar com uma nano-LANÇA podem ser tão grandes quanto diversos milímetros, como o hydra, os primos das medusa e o assunto de um próximo estudo. Mas os nemátodo conhecidos como elegans de Caenorhabditis eram práticos por vários motivos: Primeiramente, Robinson disse, são pequenos bastante ser compatíveis com dispositivos e os eléctrodos microfluidic do nanowire. Em Segundo, havia muito eles abaixo do salão no laboratório do colega Weiwei Zhong do Arroz, que estuda nemátodo como transparentes, modelos facilmente manipulados para sinalizar os caminhos que são comuns a todos os animais.

“Eu usei-me para recuar longe da electrofisiologia de medição porque o método convencional do aperto de correcção de programa é tão tècnica desafiante,” disse Zhong, um professor adjunto da bioquímica e da biologia celular e o co-autor do papel. “Somente alguns alunos diplomados ou postdocs podem fazê-lo. Com dispositivo de Jacob, mesmo um aluno de licenciatura pode medir a electrofisiologia.”

“Isto engrena agradàvel com a alto-produção phenotyping que faz,” Robinson disse. “Pode agora correlacionar fenótipos locomotivos com a actividade nas pilhas de músculo. Nós acreditamos que serão úteis estudar as doenças degenerativos centradas em torno das junções neuromusculares.”

De facto, os laboratórios começaram fazer assim. “Nós estamos usando agora esta instalação para perfilar sem-fins com modelos neurodegenerative da doença tais como Parkinson e tela para as drogas que reduzem os sintomas,” Zhong disse. “Isto não seria possível usando o método convencional.”

Os testes Iniciais em modelos dos elegans do C. para a esclerose de lateral amyotrophic e a doença de Parkinson revelaram pela primeira vez diferenças claras em respostas electrofisiológicas entre os dois, pesquisadores relatados. Testar a eficácia das drogas será ajudado pela capacidade nova para estudar animais pequenos por longos período. “O Que nós podemos fazer, pela primeira vez, está o olhar na actividade elétrica durante um longo período do tempo e descobre testes padrões de comportamento interessantes,” Robinson disse.

Alguns sem-fins foram estudados por até uma hora, e outro foram testados em dias múltiplos, disseram o autor principal Daniel Gonzales, um aluno diplomado do Arroz no laboratório de Robinson que tomou a carga de reunir nemátodo através dos dispositivos microfluidic.

“Era de uma certa maneira mais fácil do que trabalhando com pilhas isoladas porque os sem-fins são maiores e razoavelmente resistentes,” Gonzales disse. “Com pilhas, se há demasiada pressão, morrem. Se batem uma parede, morrem. Mas os sem-fins são realmente resistentes, assim que era apenas uma matéria de obtê-los acima contra os eléctrodos e de mantê-los lá.”

A equipe construiu disposições microfluidic com canais múltiplos que permitiram o teste de muitos nemátodo imediatamente. Em comparação com as técnicas deaperto que limitam laboratórios a estudar aproximadamente um animal pela hora, Robinson disse que sua equipe mediu o tanto como como 16 nemátodo pela hora.

“Porque isto é uma tecnologia silicone-baseada, fazendo disposições e produzindo câmaras da gravação em números altos transforma-se uma possibilidade real,” disse.

Source: http://news.rice.edu/2017/04/17/nano-spears-gently-measure-electrical-signals-in-small-animals/