自20世纪80年代以来,用于测量跨皮电阻抗,以确定上皮单层在细胞培养中的汇合和阻隔功能。基础技术是一种四端子传感,它使用不同的对载电流和电压感应电极进行更精确的测量。有几个商用设备可以测量跨皮阻抗,但尽管使用方便,可靠性高,但也有一些缺点,因为不可翻译的输出频率和昂贵的。
因此,我们代表如何构建一个经济高效且可编程的伏安计。首先,我们希望展示使用商用设备的 TEER 测量的工作原理。为此,我们在Transwell过滤器上培养了一层细胞层,其孔径为3微米。
施罗德等人将此设置描述为血脑脊液屏障的体外模型。现在,筷子电极连接到上皮伏安米。
设备已打开并设置为测量电阻。电极在80%乙醇中灭菌,随后在适当的介质中平衡。要测量的阻抗将作为参考值,以评估随后将组装的伏安米的可靠性。
在此示例中,我们记录 680 欧姆的阻抗。让我们从具有可编程输出频率的低预算电压安式计的组装开始。首先,您将需要一个标准的 USB 充电器和一个 USB 延长线作为五伏直流电源。
然后,USB 开发板上的 8 位微控制器将用于生成方波电流。四根带香蕉插头的电缆连接到两个标准万用表,以测量电压和电流。请确保万用表能够测量使用 TrueRMS 的一系列微电流。
在标准电话电缆上可以找到一个母式 RJ14 连接器。只要确保连接器有六个引脚,其中至少是内部四个连接。最后,您将需要一些标准设备,如我们的电缆、光泽端子、120 千米电阻器,以及一些作为绝缘脱光机、压接工具、线端铁和焊接铁的工具。
设备组装完全按照布局图中的图所示。首先,USB 扩展连接到微控制器。在正常操作期间,它由五伏直流 USB 充电器供电,该充电器可轻松连接到个人计算机进行编程。
两根电缆被剥离,一侧用线端铁管压接。另一侧直接焊接到零引脚和两个微控制器,或焊接凸耳,而凸耳又被夹在各自的引脚上。接下来,送电电缆连接到光泽端子。
第一个万用表将用于测量电流,并连接与120千米电阻和通过电流的筷子电极的系列连接。这种安排可确保输出电流受到限制,因此测量对细胞生存能力没有影响。电话延长线的四根导线被拆解并压接到之前所示的铁杉。
准备好电缆后,您必须测试导体和引脚的连续性。在我们的示例中,引脚 3 到 6 连接到白色、棕色、绿色和黄色导体。现在引脚五和六,即绿色和黄色,连接到光泽端子,以施加电压到外部电极对。
最后,您将必须将第二个万用表(将用于测量跨皮电压降)连接到引脚三和四,即在我们的示例中,连接到白色和棕色导体。我们决定在廉价的塑料机箱安装安装。在第一次使用之前,必须对微控制器进行编程。
源代码以 C+ 编写,可由 USB 上传。简而言之,将零固定到中心输出模式。打开电源时,功能环路将开始在接地和五伏之间交替作为引脚,并具有可变延迟。
在我们的示例中,我们使用的理论半振荡时间为 40 毫秒。让我们看看测量结果与之前获得的参考值相比如何。筷子电极重新定位到最近组装的伏安度计上。
设备分三步打开电源。也就是说,插入 USB 充电器,将左万用表切换到交流电压测量,将第二个万用表切换到微安培。注意,必须显式选择该交流电。
在此示例中,Transwell 滤波器系统的潜在下降量约为 25 毫伏,而我们记录的电流为 37.1 微安。根据欧姆定律,电阻抗可以方便地计算在674欧姆,这是非常接近参考值680。我们已经证明测量值在零到 1.8 千米之间是可靠的。
因此,所述的电压计既可用于初始实验,也可用于进一步研究。但是,如果您的结果应公布,您可能始终希望通过测量各个细胞层的分子通量来支持您的数据。