Las antenas Microscópicas simplifican el proceso de medir señales eléctricas en pequeños animales

Las antenas Microscópicas desarrolladas en Rice University han simplificado el proceso de medir actividad eléctrica en las células individuales de pequeños animales vivos. La técnica permite que un único animal como un tornillo sin fin sea probado una y otra vez y podría revolucionar la dato-acopio para la caracterización y las interacciones medicamentosas de la enfermedad.

El laboratorio del Arroz del ingeniero informático eléctrico y Jacob Robinson ha inventado “matrices de electrodo suspendidas nanoscale” -- aka nano-Lanzas -- para dar los investigadores llegan hasta a las señales electrofisiológicas de las células de pequeños animales sin la herida de ellos. Las Nano-Lanzas reemplazan los electrodos de cristal de la pipeta que deben ser alineado a mano ellos se utilizan cada vez.”

Uno de los atascamientos experimentales en estudiar comportamiento sináptico y las enfermedades degenerativas que afectan a la sinapsis está realizando mediciones eléctricas en esas sinapsis,” Robinson dijo. “Nos establecemos para estudiar grupos grandes de animales bajo lotes de diversas condiciones para revisar las drogas o para probar diversos factores genéticos que se relacionen con los desvíos en la transmisión de señales en esas sinapsis.”

La investigación se detalla esta semana en Nanotecnología de la Naturaleza.

La primera obra en el Arroz centrado en de alta calidad, caracterización eléctrica de Robinson de la alto-producción de células individuales. La nueva plataforma adapta el concepto para sondar las células superficiales de los nematodos, los tornillos sin fin que componen el 80 por ciento de todos los animales en la Tierra.

La mayor parte de qué se sabe sobre actividad de músculo y la transmisión sináptica en los tornillos sin fin viene de los pocos estudios que utilizaron con éxito las pipetas de cristal manualmente alineadas para medir la actividad eléctrica de las células individuales, Robinson dijo. Sin Embargo, esta técnica de la abrazadera de corrección requiere la cirugía que toma tiempo e invasor que podría afectar negativo a los datos que se recopilan de pequeños animales de la investigación.

La plataforma desarrollada por las personas de Robinson funciona algo como una cabina de peaje para los tornillos sin fin que viajan. Mientras Que cada animal pasa a través de un canal estrecho, se inmoviliza y se prensa temporalmente contra una o varia nano-LANZAS que penetren su músculo de la cuerpo-pared y registren actividad eléctrica de las células próximas. Que el animal entonces release/versión, el siguiente se captura y se mide, y así sucesivamente. Robinson dijo el dispositivo demostrado mucho más rápidamente utilizar que técnicas de medición electrofisiológicas tradicionales de la célula.

Las nano-Lanzas se crean usando procedimientos de la deposición de la fino-película y electrón-haz o fotolitografía estándar y se pueden hacer de menos de 200 nanómetros a más de 5 micrones de grueso, dependiendo de la talla del animal que se probará. Porque las nano-Lanzas se pueden fabricar en el silicio o el cristal, la técnica combina fácilmente con microscopia de fluorescencia, Robinson dijo.

Los animales convenientes para sondar con una nano-LANZA pueden ser tan grandes como varios milímetros, como hydra, los primos de las medusas y el tema de un estudio próximo. Pero los nematodos conocidos como elegans de Caenorhabditis eran prácticos por varias razones: Primero, Robinson dijo, son bastante pequeña ser compatible con los dispositivos y los electrodos microfluidic del nanowire. En Segundo Lugar, había mucho ellos abajo del pasillo en el laboratorio del colega Weiwei Zhong, que del Arroz estudia nematodos como transparentes, los modelos fácilmente manipulados para hacer señales los caminos que son comunes a todos los animales.

“Arrojaba lejos de la electrofisiología de medición porque el método convencional de embridar de corrección es tan técnico desafiador,” dije Zhong, un profesor adjunto de la bioquímica y de la biología celular y al co-autor del papel. “Solamente algunos estudiantes de tercer ciclo o postdocs pueden hacerlo. Con el dispositivo de Jacob, incluso un estudiante universitario puede medir la electrofisiología.”

“Esto engrana agradable con la alto-producción phenotyping que ella lo hace,” Robinson dijo. “Ella puede ahora correlacionar fenotipos locomotores con actividad en las células musculares. Creemos que serán útiles para estudiar las enfermedades degenerativas centradas alrededor de uniones neuromusculares.”

De hecho, los laboratorios han comenzado hacer tan. “Ahora estamos utilizando este ajuste para perfilar tornillos sin fin con los modelos neurodegenerative de la enfermedad tales como Parkinson y pantalla para las drogas que reducen los síntomas,” Zhong dijo. “Esto no sería posible usando el método convencional.”

Las pruebas Iniciales en los modelos de los elegans de la C. para la esclerosis lateral amiotrófica y la enfermedad de Parkinson revelaron por primera vez diferencias sin obstrucción en reacciones electrofisiológicas entre los dos, los investigadores señalados. La Prueba de la eficacia de drogas será ayudada por la nueva capacidad de estudiar los pequeños animales por largos periodos. “Qué podemos hacer, por primera vez, está la mirada en la actividad eléctrica durante un largo periodo del tiempo y descubre modelos del comportamiento interesantes,” Robinson dijo.

Algunos tornillos sin fin fueron estudiados por hasta una hora, y otros fueron probados en días múltiples, dijeron al autor importante Daniel Gonzales, estudiante de tercer ciclo del Arroz en el laboratorio de Robinson que tomó la carga de reunir nematodos a través de los dispositivos microfluidic.

“Era de cierta manera más fácil que trabajando con las células aisladas porque los tornillos sin fin son más grandes y bastante robustos,” Gonzales dijo. “Con las células, si hay demasiada presión, mueren. Si golpean una pared, mueren. Pero los tornillos sin fin son realmente robustos, así que era apenas una cuestión de conseguirlos hacia arriba contra los electrodos y de guardarlos allí.”

Las personas construyeron matrices microfluidic con los canales múltiples que permitieron la prueba de muchos nematodos inmediatamente. En comparación con las técnicas corrección-que embridaban que limitan laboratorios a estudiar cerca de un animal por hora, Robinson dijo que sus personas midieron tanto como 16 nematodos por hora.

“Porque es esto una tecnología silicio-basada, haciendo matrices y produciendo compartimientos del registro en números elevados se convierte en una posibilidad real,” él dijo.

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