Financiación de la investigación se recibió a través del Instituto Nacional de Trastornos Neurológicos y Accidentes Cerebrovasculares (NS049177 y NS087834). Los autores desean reconocer las contribuciones intelectuales de finales del Dr. Paul Bass y sus colegas en el diseño original de los calibradores de tensión; y Carol Tollefsrud para la fabricación y comercialización de los calibradores de tensión hasta que el cese de la producción en 2010, así como por su correspondencia perspicaz.

Todos los procedimientos que se siguen los Institutos Nacionales de Salud y fueron aprobados por el Comité de Cuidado y Uso de Animales institucional en el Hershey Colegio de Medicina de Penn State. Las ratas fueron alojadas usando prácticas de terrario comunes. Nota: Este protocolo utiliza ratas Wistar macho ≥8 semanas de edad y un peso de inicialmente 175 a 200 g. 1. Procedimientos de fabricación de Gage Strain <ol><li> La mayoría de herramientas y componentes siguen estando disponibles a partir de las empresas originales o sucesores y se resumen en la Tabla 1. </li><li> Preparación y Fianzas de dos calibradores de tensión de un solo elemento <ol><li> Manejar los elementos de medida de deformación (EA-06-031-350) cuidadosamente con limpias Dumont # 5 pinzas. Para limitar el movimiento no deseado de elementos, utilizar una pequeña pieza limpia,, auto-adhesivo de papel con el lado adhesivo hacia arriba para asegurar elementos a la superficie de trabajo sin el riesgo de contaminación o de adhesión excesiva. </li><li> Bond dos individuales medidor de deformaciónelementos de back-to-back, para formar un elemento dual. Limpiar la parte posterior de cada elemento de película con alcohol isopropílico y permitir el secado por evaporación (secado con gasa menudo introduce contaminantes de fibra que son difíciles de eliminar). Bajo la dirección microscopio estereoscópico (1 - 3x), y el uso de un cepillo de dibujante (10-0 pelo de camello), aplicar una película delgada de adhesivo epoxi-fenólico a la parte posterior de un elemento e inmediatamente colocar el oponerse a la espalda del segundo elemento en contacto y alinear las rejillas de aluminio (Figura 1A). </li><li> Coloque los elementos de servidumbre en un 50 - 60 ° C horno O / N para curar completamente la resina. NOTA: No fije los elementos unidos ya que el exceso de epoxi puede filtrarse en los elementos y la presión puede causar desalineación de las rejillas. El epoxi de dos componentes tiene una vida útil de sólo refrigerada 6 semanas después de la mezcla. Bond y curar a un suministro suficiente de elementos a la vez y guárdelos en un lugar limpio, libre de polvo, el medio ambiente para su uso posterior. </li></ol></li><li> Dimensionamiento y cableadocalibradores de tensión de elemento dual <ol><li> Recorte elementos duales unidas a un tamaño final de 3 x 3 mm con un bisturí # 11 o cuchilla de afeitar solo borde. Retardo de recortar la parte más superior de los elementos duales en este momento con el fin de tener un área para la manipulación segura del elemento (Figura 1A). </li><li> Cada elemento requiere un cable de cuatro conductores fabricado a partir de tres conductores, adherible, Teflon alambre aislado (P / N 336-FTE). Desmonte uno 30 cm cadena trenzada de alambre de tres conductores en tres hilos constituyentes. </li><li> Para hacer un cable de cuatro hilos, emparejar uno de los cables individuales resultantes con el alambre de color como contenido dentro de una segunda longitud de 30 cm de tres hilos conductores. En los pasos siguientes, estos cables de colores a juego se unirán en el extremo terminal para formar un cable común para el medidor de deformación final (Figura 1B). </li><li> Retire aproximadamente 1 mm de aislamiento de teflón de ambos extremos de cada alambre con pelacables térmicos. Usando activado sol colofonialavado de soldadura de temperatura y flujo bajo (punto de fusión 183 º C) estaño los extremos del cable con un lápiz de soldadura. </li><li> Para la siguiente etapa, se necesita una punta microsoldaduras para formar una unión de soldadura más discreta para evitar el daño por calor a la capa de película del elemento (Figura 1C). Para fabricar una punta microsoldaduras más pequeño, envolver un pequeño trozo de alambre de cobre (~ 0,25 mm de diámetro) una vez alrededor de la punta de soldadura estándar, asegurando que el alambre de cobre se extiende más allá de la longitud de la punta de soldadura estándar. </li><li> Flux sólo las almohadillas de soldadura en un lado de la doble elemento unido con un cepillo limpio 10-0 y una sola soldadura de plomo y uno de los conductores comunes emparejados a la soldadura (Figura 1D). Flujo residual puede ser eliminado después con un cepillo limpio humedecido en disolvente de resina. </li><li> Repetir el proceso en el lado opuesto, asegurando que el plomo cable común restante está soldada a la almohadilla opuesta a la original de conductor común. </li></ol></li><li> Prueba de unnd epoxying calibradores de tensión de elemento dual <ol><li> Conectores hembra de oro Soldadura (E363 / 0) a los extremos libres de los cables conductores. En este punto, conectar el medidor de deformación a un amplificador de grabación (descrito a continuación) para probar la integridad del conjunto de elemento dual. </li><li> Medir la resistencia con una buena calidad volt-ohm metro. Elementos registran una resistencia de aproximadamente 350 Ω. Conexiones inadecuadas Resolder en este punto con la soldadura fresca. </li><li> Si las conexiones de soldadura y el conjunto de elemento dual se considera satisfactoria, recorte cualquier película elemento restante. </li><li> Aislar las juntas de soldadura en las almohadillas elemento de soldadura con una capa delgada de resina epoxi de silicona-caucho de dos partes (P / N E211). Para obtener los mejores resultados, curar parcialmente la resina para 20 - 30 min antes de la aplicación (Figura 1E). </li></ol></li><li> El encapsulado de medidores elemento de tensión dual en silicona <ol><li> Cortar tres piezas de 0,5 mm de espesor hoja de silicona (P / N 20-20) a 15 mm 2 y Cincline la silicona con agua destilada. Cortar una pieza de hoja de silicona en forma de U con el fin de acomodar el elemento de montaje final dual sin deformar el encapsulante de silicona (Figura 1F). </li><li> Cubra las superficies interiores de las láminas de silicona de primera libre con adhesivo de silicona transparente. </li><li> Sandwich del conjunto de elemento dual dentro de la categoría y las hojas externas alineadas, luego presione suavemente hacia fuera cualquier exceso de silicona, así como burbujas de aire, desde el centro hacia afuera. Sujetar con cuidado el conjunto encapsulado entre dos bloques de metales en barras durante 24 horas para asegurar un espesor uniforme y que no se producen deformaciones. </li><li> Deje que el exceso de silicona para permanecer a lo largo de los límites de la reunión y de la cura. Este exceso se eliminará cuando la silicona hoja se corta a las dimensiones deseadas finales (normalmente 6 mm x 8 mm; Figura 1G). </li></ol></li><li> Finalización del conector de cable y calibración <ol><li> Reforzar la unión de soldadurade los conectores hembra de oro en el alambre terminal individual conduce con 3 mm (1/8 pulgadas) de tubo retráctil y alinear dentro de un pedestal electrodo de plástico (MS363, la Figura 1H). Fije el soporte de electrodos y cables con 0,125 y 0,25 pulgadas de diámetro tubo retráctil para evitar la desconexión durante el experimento (Figura 1I). </li><li> Señales de bandas extensométricas se procesan a través de un amplificador de puente de alta ganancia (P / N AMP-01-SG). Conecte el calibrador de tensión al amplificador mediante un cable con un enchufe acoplado (363 - SL / 6) para que coincida con el pedestal del electrodo. La tapa roscada proporciona seguridad adicional para mantener las señales ininterrumpidas durante el experimento. </li><li> Ajuste la configuración de puente, el equilibrio y ganancia del amplificador a un medidor de deformación dedicado las instrucciones del fabricante. Coloque el extremo de la banda extensométrica donde los cables salen horizontalmente a una abrazadera rígida y calibrar mediante la colocación de un 1 g de carga estática en el extremo opuesto como se describe originalmente por Pascaud y sus colegas2, 16, 17. </li></ol></li></ol> 2. Procedimientos Quirúrgicos para Agudo Implantación de Strain Gage <ol><li> Cuidado de Animales y Preparación: <ol><li> Alimentos priva animales de experimentación la noche antes de la implantación quirúrgica (el agua puede ser proporcionada ad libitum). </li><li> Profundamente anestesiar al animal. Se prefiere; - (ip para las ratas 150 mg / kg 100) para el terminal implantación medidor de deformación y la experimentación debido al efecto anestésico sostenido y mínima alteración de los reflejos gástricos en la rata 10 tiobutabarbital (es decir, no la supervivencia.). Prueba para la ausencia de reflejo de la pata pizca para determinar la profundidad de la anestesia. </li><li> Preparar la rata para la cirugía aséptica según lo dictado por el diseño experimental y aprobado directrices IACUC incluyendo esterilizar instrumentos quirúrgicos, el afeitado sitios de la incisión, la aplicación de ungüento oftálmico veterinario y desinfección de todas las áreas quirúrgicas. NOTA: Si el medidor de deformación está siendo adaptado para el uso crónico, esterilizar elel medidor de deformación sólo con óxido de etileno (gas) de esterilización. El uso de técnicas de calor o la esterilización química puede dañar el medidor de deformación. </li></ol></li><li> La intubación traqueal para experimentos terminales: <ol><li> Por larga duración, terminal, experimentos intubar la rata con un tubo traqueal para mantener las vías respiratorias abiertas. Hacer un 1 - 2 cm de la incisión en la línea media en la parte ventral del cuello desde el borde inferior de la mandíbula a la horquilla esternal. </li><li> Separe los músculos subyacentes de la correa utilizando disección roma en la línea media para exponer la tráquea. Aislar la tráquea desde el esófago subyacentes y coloque un bucle de sutura 3-0 Ethilon entre la tráquea y el esófago para formar una ligadura. </li><li> Abra la tráquea anteriormente haciendo una pequeña incison en la membrana entre dos de los anillos cartilaginosos de la tráquea justo distal a la glándula tiroides. Inserte un pequeño trozo de tubo de polietileno (P / N PE-270), de 5 mm de longitud (y biselada en un extremo) en la tráqueay seguro que en su lugar con la ligadura. </li><li> Ponga los músculos de la correa en su lugar y suturar la piel que lo recubre con 3-0 Ethilon. </li></ol></li><li> Instrumentación medidor de deformación de superficie gastrointestinal: <ol><li> Pase los cuatro ángulos de la galga de tensión con 4 - 5 cm de longitud de 4-0, o más pequeño, sutura de seda estéril utilizando un # 14 punto cónico 8.3 círculo aguja antes de la cirugía. Sutura de seda proporciona un alto nivel de flexibilidad y es menos probable que dañe la silicona que encapsula el elemento medidor de deformación. NOTA: hilo de seda es aceptable para cirugías no de supervivencia y para aplicaciones internas, donde la absorción de bacterias a través de una barrera epitelial no es un riesgo. En aplicaciones que requieren cirugía de supervivencia, una sutura de prolene es necesario a fin de reducir el riesgo de infección inherente a las fibras de tela trenzadas de la sutura de seda. </li><li> Lleve a cabo una laparotomía por incisión de la piel abdominal a lo largo de la línea media. Sección de la musculatura del recto abdominal a lo largo dela línea alba de conexión (avascular) para prevenir el sangrado. A continuación, hacer una incisión muy superficial en el peritoneo parietal para evitar lacerar vísceras abdominales subyacente. </li><li> Exteriorizar el estómago con la ayuda de salinas empapado con punta de algodón aplicadores. Mantener el estómago en la posición mediante la colocación cuidadosamente en una solución salina almohadilla de gasa empapada en el extremo caudal de la incisión abdominal. </li><li> Alinear la rejilla de la banda extensométrica encapsulado en paralelo con las fibras musculares lisas circulares. Usando las suturas anteriormente roscados (paso 2.3.1), conecte las esquinas de la galga a la superficie ventral de la serosa corpus gástrico utilizando una punta cónica 3/8 círculo aguja # 14. Con el fin de minimizar los daños y posibles hemorragias, no utilice agujas de corte de bordes y no perforar ningún vasos sanguíneos superficiales en la superficie del estómago. </li><li> Comience el patrón de sutura de la galga a lo largo de la curvatura mayor del estómago cerca del fondo de ojo / corpus límite y procedasiguiente a lo largo del fondo de ojo / corpus boundary hacia la curvatura menor. La serosa subyacente en el medidor de deformación no debe ser ni demasiado floja estirada con el fin de obtener los mejores resultados. </li><li> Déjese suavemente en el estómago a su posición anatómica utilizando algodón con punta aplicadores remojados en solución salina. </li><li> En un modelo agudo, exteriorizar la banda extensométrica lleva en el extremo caudal de la incisión de la línea media antes del cierre de la incisión abdominal. Asegure los cables gratuitas para el animal (por ejemplo., De la pata trasera) con el fin de proporcionar alivio de tensión durante la manipulación del animal o conector de cable de terminal. Cierre los músculos rectos abdominales y la piel del abdomen por separado con sutura de nylon 3-0. En un modelo crónico, asegurar los cables por vía subcutánea a lo largo de la cara dorsal de la rata y exteriorizar el cráneo por encima de 18. </li><li> Después de la instrumentación quirúrgica, colocar los animales en un marco estereotáxico para apoyar la cabeza y elevar la parte superior del torso. Este último paso ayuda a reducir la reincidenciaartefacto inspiración durante la grabación. Controle la temperatura rectal y mantener a 37 ± 1 ° C utilizando una almohadilla caliente retroalimentación controlada. </li><li> A la conclusión de los experimentos terminales que utilizan anestesia tiobutabarbital, el animal debe ser sacrificado en una manera consistente con la Asociación Americana de Medicina Veterinaria (AVMA) Directrices sobre la Eutanasia. </li></ol></li><li> Grabaciones de la motilidad gástrica: <ol><li> Amplificar la señal de medidor de deformación con cualquier amplificador de puente comercial DC. </li><li> Registre las señales de salida de corriente continua en un ordenador utilizando la función registrador gráfico de cualquier sistema de adquisición de datos disponible en el mercado. NOTA: Una copia impresa de la salida del amplificador se puede generar a través de un registrador de polígrafo. </li></ol></li></ol> 3. Representante de medición de las contracciones gástricas Siguiendo Tronco encefálico Estimulación <ol><li> La exposición de tronco cerebral y cuarto ventrículo <ol><li> Después de la instrumentación quirúrgica, y Placement del animal anestesiado-tiobutabarbital en un marco estereotáxico, hacer un 1,5-2 cm incisión en la piel en la línea media del hueso occipital hacia la base del cuello. </li><li> Separe el tejido conectivo que une los vientres musculares bilaterales de los músculos del cuello subyacentes a lo largo de la línea media (músculos de superficial a profunda son elevador auris longus porción craneal, elevador auris longus porción caudal, y platisma porción craneal). </li><li> Separe el auris longus elevador del hueso occipital una vez que la línea media está claramente definido y expuesto. </li><li> Descubra con cuidado la región caudal del cráneo utilizando disección roma para separar platisma músculo de la duramadre subyacente. </li><li> Use una aguja 25 G para separar cuidadosamente la duramadre a lo largo del agujero occipital que se extiende bilateralmente a los cóndilos occipitales. </li><li> Use # 5 pinzas Dumont para eliminar la pia y meninges aracnoides que cubre el cuarto ventrículo y exponer el tronco cerebral. </li></ol></li><li> La administración de cuarto ventrículo hormona liberadora de tirotropina o nitroprusiato de sodio por vía intravenosa <ol><li> Pesar y disolver la hormona liberadora de tirotropina (TRH) en solución salina estéril para alcanzar una concentración final de 50 mM TRH. </li><li> Pesar y disolver nitroprusiato de sodio (SNP) en solución salina estéril para alcanzar una concentración final de 150 mM SNP. </li><li> Usando una jeringa de 10 l, administrar 2 l de TRH (dosis final es igual a 100 pmol) a la superficie dorsal del tronco encefálico cuarto ventrículo a facilitar la grabación de las contracciones gástricas. </li><li> Usando una jeringa estéril y 27 g de aguja, administrar 150 mmol / kg de SNP a través de la vena de la cola para facilitar la grabación de la relajación gástrica. </li></ol></li></ol>

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The authors declare that they have no competing financial interests. The suppliers listed in this manuscript are provided for reference only.

Los procedimientos presentados aquí permiten laboratorios individuales para fabricar bandas extensométricas en miniatura sensibles para aplicaciones biológicas, incluyendo, pero no limitado a, la motilidad gastrointestinal en pequeños animales de laboratorio. Desde la fabricación comercial de estos calibradores de tensión ha cesado, los laboratorios que investigan la función gastrointestinal se limitan a otras técnicas que pueden no permitir el rango completo de aplicaciones experimentales que están disponibles...

Los estudios experimentales que el historial (GI) la motilidad gastrointestinal vivo a través de una serie de condiciones experimentales en seguir siendo una herramienta poderosa para la comprensión de los procesos normales y fisiopatológicos subyacentes necesarios para la homeostasis de nutrientes. Tradicionalmente, numerosas metodologías experimentales, algunos con similitudes con los encontrados en la práctica clínica 1, han sido empleados para cuantificar directamente los cambios en la tasa de contracción GI 2-5, la presión intraluminal 6, 7, o el tránsito GI de marcadores no absorbibles 8, 9 o isótopos estables 10-12. Cada una de estas técnicas tiene ventajas y desventajas, las cuales han sido abordadas previamente en la literatura. Por ejemplo, la utilidad de la manometría globo para cuantificar los cambios de presión ha sido cuestionada debido a la inherente cumplimiento del material del globo mientras que la recuperación gastrointestinal de los marcadores no absorbibles requiere eutanasia el ánima experimentall para un solo punto de datos. Recientemente, la aplicación y validación de un catéter de presión arterial miniaturizado ha informado de que ofrece un método no quirúrgico para el control de la contractilidad gástrica en ratas y ratones 3. Mientras que un transductor de presión orogastrically colocado efectivamente elimina variables de confusión sobre la función gastrointestinal, evitando procedimientos quirúrgicos invasivos, este enfoque sólo es adecuado para las preparaciones anestesiados. Por otra parte, la falta de orientación visual no permite la colocación consistente del transductor dentro de regiones específicas del estómago. Como tal, esta aplicación se limita a la estómago o de colon desde la visualización, junto con el cable del transductor relativamente rígido, en el duodeno o íleon no es una opción. Del mismo modo, la corriente biosusceptometry técnica alternativa biomagnética (ACB) ha sido validado para el análisis de la contracción GI 4. Si bien la técnica ACB proporciona un AP no invasivaenfoque para la medición de las contracciones gastrointestinales, ACB sufre de una limitación similar en que el uso de medios de detección magnética ingerido no permite la grabación precisa de regiones específicas del tracto GI. Esta limitación se puede superar a través de la implantación quirúrgica de marcadores magnéticos. No obstante, la técnica ACB exige que el animal anestesiado para la recolección de datos. Ultrasonomicrometry se ha empleado en algunos estudios de GI 13, 14 con el fin de tomar ventaja de su pequeño tamaño, espaciales y temporales de ventajas piezoeléctricos transmisores / receptores de cristal. Las ondas de contracción del músculo liso gástrico no son un evento de alta frecuencia y se producen a una velocidad de aproximadamente 3 - 5 de ciclos / min. Por lo tanto, las ventajas temporales de sonomicrometría pueden ser innecesarios para justificar el costo. Además, mientras que el movimiento lineal se mide con precisión con sonomicrometría, se han presentado limitaciones respecto a los datos gastrointestinal precisainterpretación que pueda resultar de la implantación de un número insuficiente de cristales 14. Sobre la base de los diseños originales de Bass y colegas 2, 15 este protocolo visualizado documenta más plenamente la fabricación paso a paso y la aplicación experimental de miniatura, galgas extensométricas elemento duales que poseen alta sensibilidad y flexibilidad para el registro de las contracciones del músculo liso a lo largo de todo el GI tracto. Las dimensiones de los elementos de medida de deformación son adecuadas para cualquier aplicación de roedores desde la sensibilidad y el tamaño del medidor de deformación final son más dependientes de las láminas de silicona que encapsulan los elementos. Estos calibradores de tensión se adaptan fácilmente para la aplicación aguda y crónica en modelos animales de laboratorio anestesiados y comportarse libremente proporcionando de este modo una sola técnica para la cuantificación de las contracciones del músculo liso.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Strain gage element</td>
			<td>Micro-Measurements (Vishay Product Group)</td>
			<td>EA-06-031-350</td>
			<td>&#160;Linear pattern, foil, stress analysis strain gage (2 required) 
			<a href="http://www.vishaypg.com/micro-measurements/">www.vishaypg.com/micro-measurements/</a> 
			or 
			<a href="http://www.vishaypg.com/docs/11070/031ce.pdf">http://www.vishaypg.com/docs/11070/031ce.pdf</a></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>epoxy-phenolic adhesive</td>
			<td>M-bond 610</td>
			<td>General purpose adhesive for bonding strain gage elements</td>
			<td><a href="http://www.vishaypg.com/docs/11024/wirecable.pdf">http://www.vishaypg.com/docs/11024/wirecable.pdf</a></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>3 conductor insulated wire</td>
			<td>336-FTE</td>
			<td>Fine gage, flexible general purpose wire</td>
			<td><a href="http://www.vishaypg.com/docs/11024/wirecable.pdf">http://www.vishaypg.com/docs/11024/wirecable.pdf</a></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Flux and rosin solvent kit</td>
			<td>FAR-2 M-Flux AR kit</td>
			<td>Liquid solder flux</td>
			<td><a href="http://www.vishaypg.com/docs/11023/soldacce.pdf">http://www.vishaypg.com/docs/11023/soldacce.pdf</a></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Solder</td>
			<td>361A-20R-25</td>
			<td>Optimized and recommended for strain gage applications</td>
			<td><a href="http://www.vishaypg.com/docs/11023/soldacce.pdf">http://www.vishaypg.com/docs/11023/soldacce.pdf</a></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gold socket connector</td>
			<td>PlasticsOne</td>
			<td>E363/0</td>
			<td>Socket contact for electrode pedestal 
			<a href="http://www.plastics1.com/PCR/Catalog/Item.php?item=407">http://www.plastics1.com/PCR/Catalog/Item.php?item=407</a></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Electrode pedestal</td>
			<td>MS363</td>
			<td>Secure platform for wire contacts</td>
			<td><a href="http://www.plastics1.com/PCR/Catalog/Item.php?item=499">http://www.plastics1.com/PCR/Catalog/Item.php?item=499</a></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>6-wire cable</td>
			<td>363 PLUG W/VINYL SL/6</td>
			<td>Pre-fabricated vinyl-coated cable (in customized lengths) with plug adaptor to match electrode pedestal and tinned solder lugs on terminal end</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silicone rubber casting compound</td>
			<td>EIS electrical products</td>
			<td>Elan Tron E211</td>
			<td>Potting medium for gage/wire solder joints 
			<a href="http://www.eis-inc.com/">http://www.eis-inc.com</a></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HOTweezers</td>
			<td>Meisei Corporation</td>
			<td>Model 4B</td>
			<td>Wire insulation strippers 
			<a href="http://www.impexron.us/">http://www.impexron.us</a></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Soldering station</td>
			<td>Weller (Apex Tool Group)</td>
			<td>WES 51</td>
			<td>High quality soldering equipment 
			<a href="http://www.apexhandtools.com/weller/index.cfm">http://www.apexhandtools.com/weller/index.cfm</a></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Available through http://www.eis-inc.com or http://www.amazon.com</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silicone sheet</td>
			<td>Trelleborg Sealing Solutions Northborough-Life Sciences</td>
			<td>Pharmelast 20-20</td>
			<td>Encapsulating strain gauge elements 
			10 B Forbes Road Northborough, MA 01532 (800) 634-2000</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Amplifier</td>
			<td>Experimetria Ltd</td>
			<td>AMP-01-SG</td>
			<td> 
			<a href="http://experimetria.com/Biological_amplifiers.php">http://experimetria.com/Biological_amplifiers.php</a></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

fabrication and implantation of miniature dual-element strain gages for measuring in vivo gastrointestinal contractions in rodents.

Gastrointestinal dysfunction remains a major cause of morbidity and mortality. Indeed, gastrointestinal (GI) motility in health and disease remains an area of productive research with over 1,400 published animal studies in just the last 5 years. Numerous techniques have been developed for quantifying smooth muscle activity of the stomach, small intestine, and colon. In vitro and ex vivo techniques offer powerful tools for mechanistic studies of GI function, but outside the context of the integrated systems inherent to an intact organism. Typically, measuring in vivo smooth muscle contractions of the stomach has involved an anesthetized preparation coupled with the introduction of a surgically placed pressure sensor, a static pressure load such as a mildly inflated balloon or by distending the stomach with fluid under barostatically-controlled feedback. Yet many of these approaches present unique disadvantages regarding both the interpretation of results as well as applicability for in vivo use in conscious experimental animal models. The use of dual element strain gages that have been affixed to the serosal surface of the GI tract has offered numerous experimental advantages, which may continue to outweigh the disadvantages. Since these gages are not commercially available, this video presentation provides a detailed, step-by-step guide to the fabrication of the current design of these gages. The strain gage described in this protocol is a design for recording gastric motility in rats. This design has been modified for recording smooth muscle activity along the entire GI tract and requires only subtle variation in the overall fabrication. Representative data from the entire GI tract are included as well as discussion of analysis methods, data interpretation and presentation.

Los datos representativos de una rata anestesiada tiobutabarbital-se muestran en la Figura 2. La traza superior representa las contracciones cuerpo gástrico de la rata durante la administración del tronco cerebral de hormona liberadora de tirotropina (TRH, 100 pmol), un conocido péptido motilidad de mejora 3, 19. Muestra contracciones de referencia anteriores al aumento de la actividad del músculo liso gástrico fásica. Nota: El análisis de estos picos en las contracciones gástricas si...

Watch this Scientific Journal Video about Fabrication and Implantation of Miniature Dual-element Strain Gages for Measuring In Vivo Gastrointestinal Contractions in Rodents. at JoVE.com

Fabrication and Implantation of Miniature Dual-element Strain Gages for Measuring In Vivo Gastrointestinal Contractions in Rodents.

The in vivo measurement of smooth muscle contractions along the gastrointestinal tract of laboratory animals remains a powerful, though underutilized, technique. Flexible, dual element strain gages are not commercially available and require fabrication. This protocol describes the construction of reliable, inexpensive strain gages for acute or chronic implantation in rodents.

Fabricación e Implantación de miniatura Galgas Extensiométricas Dual-elemento de medición<em&gt; En Vivo</em&gt; Gastrointestinal contracciones en los roedores.

Gastrointestinal dysfunction remains a major cause of morbidity and mortality. Indeed, gastrointestinal (GI) motility in health and disease remains an ...

fabrication-implantation-miniature-dual-element-strain-gages-for

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Fabrication and Implantation of Miniature Dual-element Strain Gages for Measuring In Vivo Gastrointestinal Contractions in Rodents.

10.2K vistas.  Penn State University College of Medicine. The in vivo measurement of smooth muscle contractions along the gastrointestinal tract of laboratory animals remains a powerful, though underutilized, technique. Flexible, dual element strain gages are not commercially available and require fabrication. This protocol describes the construction of reliable, inexpensive strain gages for acute or chronic implantation in rodents.

Video: Fabrication and Implantation of Miniature Dual-element Strain Gages for Measuring In Vivo Gastrointestinal Contractions in Rodents.

Fabrication of Electrochemical-DNA Biosensors for the Reagentless Detection of Nucleic Acids, Proteins and Small Molecules

As medicine is currently practiced, doctors send specimens to a central laboratory for testing and thus must wait hours or days to 
receive the results. Many patients would be better served by rapid, bedside tests. To this end our laboratory and others have developed a versatile, reagentless 
biosensor platform that supports the quantitative, reagentless, electrochemical detection of nucleic acids (DNA, RNA), proteins (including antibodies) and small 
molecules analytes directly in unprocessed clinical and environmental samples. In this video, we demonstrate the preparation and use of several biosensors in this 
"E-DNA" class. In particular, we fabricate and demonstrate sensors for the detection of a target DNA sequence in a polymerase chain reaction mixture, an HIV-specific antibody and the drug cocaine. The preparation procedure requires only three hours of hands-on effort followed by an overnight incubation, and their use requires only minutes.

"E-DNA" sensors, reagentless, electrochemical biosensors that perform well even when challenged directly in blood and other complex matrices, have been adapted to the detection of a wide range of nucleic acid, protein and small molecule analytes. Here we present a general procedure for the fabrication and use of such sensors.

Fabricación de ADN electroquímico biosensores para la detección Reagentless de ácidos nucleicos, proteínas y moléculas pequeñas

As medicine is currently practiced, doctors send specimens to a central laboratory for testing and thus must wait hours or days to 
receive the results. ...

Investigación

Bioingeniería

Quantification of Global Diastolic Function by Kinematic Modeling-based Analysis of Transmitral Flow via the Parametrized Diastolic Filling Formalism

Quantitative cardiac function assessment remains a challenge for physiologists and clinicians.&#160;Although historically invasive methods have comprised the only means available, the development of noninvasive imaging modalities (echocardiography, MRI, CT) having high temporal and spatial resolution provide a new window for quantitative diastolic function assessment. Echocardiography is the agreed upon standard for diastolic function assessment, but indexes in current clinical use merely utilize selected features of chamber dimension (M-mode) or blood/tissue motion (Doppler) waveforms without incorporating the physiologic causal determinants of the motion itself.&#160;The recognition that all left ventricles (LV) initiate filling by serving as mechanical suction pumps allows global diastolic function to be assessed based on laws of motion that apply to all chambers. What differentiates one heart from another are the parameters of the equation of motion that governs filling. Accordingly, development of the Parametrized Diastolic Filling (PDF) formalism&#160;has shown that the entire range of clinically observed early transmitral flow (Doppler E-wave) patterns are extremely well fit by the laws of damped oscillatory motion.&#160;This permits analysis of individual E-waves in accordance with a causal mechanism (recoil-initiated suction) that yields three (numerically) unique lumped parameters whose physiologic analogues are chamber stiffness (k), viscoelasticity/relaxation (c), and load (xo).&#160;The recording of transmitral flow (Doppler E-waves) is standard practice in clinical cardiology and, therefore, the echocardiographic recording method is only briefly reviewed. Our focus is on determination of the PDF parameters from routinely recorded E-wave data.&#160;As the highlighted results indicate, once the PDF parameters have been obtained from a suitable number of load varying E-waves, the investigator is free to use the parameters or construct indexes from the parameters (such as stored energy 1/2kxo2, maximum A-V pressure gradient kxo, load independent index of diastolic function, etc.) and select the aspect of physiology or pathophysiology to be quantified.

Accurate, causality-based quantification of global diastolic function has been achieved by kinematic modeling-based analysis of transmitral flow via the Parametrized Diastolic Filling (PDF) formalism. PDF generates unique stiffness, relaxation,&#160;and load parameters and elucidates &#39;new&#39; physiology while providing sensitive and specific indexes of dysfunction.

La cuantificación de la función diastólica por Global Análisis basado en Modelado cinemático de flujo transmitral mediante el formalismo de llenado diastólico parametrizada

Quantitative cardiac function assessment remains a challenge for physiologists and clinicians.&#160;Although historically invasive methods have comprised ...

Surgical Technique for the Implantation of Tissue Engineered Vascular Grafts and Subsequent In Vivo Monitoring

The development of Tissue Engineered Vessels (TEVs) is advanced by the ability to routinely and effectively implant TEVs (4-5 mm in diameter) into a large animal model. A step by-step protocol for inter-positional placement of the TEV and real-time digital assessment of the TEV and native carotid arteries is described here. In vivo monitoring is made possible by the implantation of flow probes, catheters and ultrasonic crystals (capable of recording dynamic diameter changes of implanted TEVs and native carotid arteries) at the time of surgery. Once implanted, researchers can calculate arterial blood flow patterns, invasive blood pressure and artery diameter yielding parameters such as pulse wave velocity, augmentation index, pulse pressures and compliance. Data acquisition is accomplished using a single computer program for analysis throughout the duration of the experiment. Such invaluable data provides insight into TEV matrix remodeling, its resemblance to native/sham controls and overall TEV performance in vivo.

Surgical Technique for the Implantation of Tissue Engineered Vascular Grafts and Subsequent In Vivo Monitoring

A step-by-step protocol for the inter-positional placement of Tissue Engineered Vessels (TEVs) into the carotid artery of a sheep using end-to-end anastomosis and real-time digital assessment in vivo until animal sacrifice.

Técnica quirúrgica para la implantación de la ingeniería tisular injertos vasculares y posterior<em&gt; En Vivo</em&gt; Monitoreo

The development of Tissue Engineered Vessels (TEVs) is advanced by the ability to routinely and effectively implant TEVs (4-5 mm in diameter) into a large ...

Culturing Mouse Cardiac Valves in the Miniature Tissue Culture System

Heart valve disease is a major burden in the Western world and no effective treatment is available. This is mainly due to a lack of knowledge of the molecular, cellular and mechanical mechanisms underlying the maintenance and/or loss of the valvular structure. 
Current models used to study valvular biology include in vitro cultures of valvular endothelial and interstitial cells. Although, in vitro culturing models provide both cellular and molecular mechanisms, the mechanisms involved in the 3D-organization of the valve remain unclear. While in vivo models have provided insight into the molecular mechanisms underlying valvular development, insight into adult valvular biology is still elusive. 
In order to be able to study the regulation of the valvular 3D-organization on tissue, cellular and molecular levels, we have developed the Miniature Tissue Culture System. In this ex vivo flow model the mitral or the aortic valve is cultured in its natural position in the heart. The natural configuration and composition of the leaflet are maintained allowing the most natural response of the valvular cells to stimuli. The valves remain viable and are responsive to changing environmental conditions. This MTCS may provide advantages on studying questions including but not limited to, how does the 3D organization affect valvular biology, what factors affect 3D organization of the valve, and which network of signaling pathways regulates the 3D organization of the valve.

Here, we present an ex vivo flow model in which murine cardiac valves can be cultured allowing the study of the biology of the valve.

El cultivo de ratón cardíaca válvulas en el sistema de cultivo tisular miniatura

Heart valve disease is a major burden in the Western world and no effective treatment is available. This is mainly due to a lack of knowledge of the ...

Gradient Strain Chip for Stimulating Cellular Behaviors in Cell-laden Hydrogel

Artificial guidance for cellular alignment is a hot topic in the field of tissue engineering. Most of the previous research has investigated single strain-induced cellular alignment on a cell-laden hydrogel by using complex experimental processes and mass controlling systems, which are usually associated with contamination issues. Thus, in this article, we propose a simple approach to building a gradient static strain using a fluidic chip with a plastic PDMS cover and a UV transparent glass substrate for the stimulation of cellular behavior in a 3D hydrogel. Overloading photo-patternable cell prepolymer in the fluidic chamber can generate a convex curved PDMS membrane on the cover. After UV crosslinking, through a concentric circular micropattern under the curved PDMS membrane, and buffer washing, a microenvironment for investigating cell behaviors under a variety of gradient strains is self-established in a single fluidic chip, without external instruments. NIH3T3 cells were demonstrated after observing the change in the cellular alignment trend under geometry guidance, in cooperation with strain stimulation, which varied from 15 - 65% on hydrogels. After a 3-day incubation, the hydrogel geometry dominated the cell alignment under low compressive strain, where cells aligned along the hydrogel elongation direction under high compressive strain. Between these, the cells showed random alignment due to the dissipation of the radical guidance of hydrogel elongation and the geometry guidance of the patterned hydrogel.

This article introduces a simple approach to providing non-continuous gradient static strains on a concentric cell-laden hydrogel to regulate cell alignment for tissue engineering.

Gradiente de tensión Chip para estimulantes comportamientos celulares en hidrogel cargadas de celulares

Artificial guidance for cellular alignment is a hot topic in the field of tissue engineering. Most of the previous research has investigated single ...

Rigid Embedding of Fixed and Stained, Whole, Millimeter-Scale Specimens for Section-free 3D Histology by Micro-Computed Tomography

For over a hundred years, the histological study of tissues has been the gold standard for medical diagnosis because histology allows all cell types in every tissue to be identified and characterized. Our laboratory is actively working to make technological advances in X-ray micro-computed tomography (micro-CT) that will bring the diagnostic power of histology to the study of full tissue volumes at cellular resolution (i.e., an X-ray Histo-tomography modality). Toward this end, we have made targeted improvements to the sample preparation pipeline. One key optimization, and the focus of the present work, is a straightforward method for rigid embedding of fixed and stained millimeter-scale samples. Many of the published methods for sample immobilization and correlative micro-CT imaging rely on placing the samples in paraffin wax, agarose, or liquids such as alcohol. Our approach extends this work with custom procedures and the design of a 3-dimensional printable apparatus to embed the samples in an acrylic resin directly into polyimide tubing, which is relatively transparent to X-rays. Herein, sample preparation procedures are described for the samples from 0.5 to 10 mm in diameter, which would be suitable for whole zebrafish larvae and juveniles, or other animals and tissue samples of similar dimensions. As proof of concept, we have embedded the specimens from Danio, Drosophila, Daphnia, and a mouse embryo; representative images from 3-dimensional scans for three of these samples are shown. Importantly, our methodology leads to multiple benefits including rigid immobilization, long-term preservation of laboriously-created resources, and the ability to re-interrogate samples.

We developed protocols and designed a custom apparatus to enable embedding of millimeter-scale specimens. We present sample preparation procedures with an emphasis on embedding in acrylic resin and polyimide tubing to achieve rigid immobilization and long-term storage of specimens for the interrogation of tissue architecture and cell morphology by micro-CT.

Rígida fijación de fijo y manchados, todo, escala milimétrica muestras para histología sin sección 3D de tomografía Micro computada

For over a hundred years, the histological study of tissues has been the gold standard for medical diagnosis because histology allows all cell types in ...

Fabrication of Ti3C2 MXene Microelectrode Arrays for In Vivo Neural Recording

Implantable microelectrode technologies have been widely used to elucidate neural dynamics at the microscale to gain a deeper understanding of the neural underpinnings of brain disease and injury. As electrodes are miniaturized to the scale of individual cells, a corresponding rise in the interface impedance limits the quality of recorded signals. Additionally, conventional electrode materials are stiff, resulting in a significant mechanical mismatch between the electrode and the surrounding brain tissue, which elicits an inflammatory response that eventually leads to a degradation of the device performance. To address these challenges, we have developed a process to fabricate flexible microelectrodes based on Ti3C2 MXene, a recently discovered nanomaterial that possesses remarkably high volumetric capacitance, electrical conductivity, surface functionality, and processability in aqueous dispersions. Flexible arrays of Ti3C2 MXene microelectrodes have remarkably low impedance due to the high conductivity and high specific surface area of the Ti3C2 MXene films, and they have proven to be exquisitely sensitive for recording neuronal activity. In this protocol, we describe a novel method for micropatterning Ti3C2 MXene into microelectrode arrays on flexible polymeric substrates and outline their use for in vivo micro-electrocorticography recording. This method can easily be extended to create MXene electrode arrays of arbitrary size or geometry for a range of other applications in bioelectronics and it can also be adapted for use with other conductive inks besides Ti3C2 MXene. This protocol enables simple and scalable fabrication of microelectrodes from solution-based conductive inks, and specifically allows harnessing the unique properties of hydrophilic Ti3C2 MXene to overcome many of the barriers that have long hindered the widespread adoption of carbon-based nanomaterials for high-fidelity neural microelectrodes.

Fabrication of Ti3C2 MXene Microelectrode Arrays for In Vivo Neural Recording

We describe here a method for fabricating Ti3C2 MXene microelectrode arrays and utilizing them for in vivo neural recording.

Fabricación de ti3C2 Matrizs de Microelectrodos MXene para Grabación Neuronal In Vivo

Implantable microelectrode technologies have been widely used to elucidate neural dynamics at the microscale to gain a deeper understanding of the neural ...

High Throughput Yeast Strain Phenotyping with Droplet-Based RNA Sequencing

The powerful tools available to edit yeast genomes have made this microbe a valuable platform for engineering. While it is now possible to construct libraries of millions of genetically distinct strains, screening for a desired phenotype remains a significant obstacle. With existing screening techniques, there is a tradeoff between information output and throughput, with high-throughput screening typically being performed on one product of interest. Therefore, we present an approach to accelerate strain screening by adapting single cell RNA sequencing to isogenic picoliter colonies of genetically engineered yeast strains. To address the unique challenges of performing RNA sequencing on yeast cells, we culture isogenic yeast colonies within hydrogels and spheroplast prior to performing RNA sequencing. The RNA sequencing data can be used to infer yeast phenotypes and sort out engineered pathways. The scalability of our method addresses a critical obstruction in microbial engineering.

A bottleneck in the &#8216;design-build-test&#8217; cycle of microbial engineering is the speed at which we can perform functional screens of strains. We describe a high-throughput method for strain screening applied to hundreds to thousands of yeast cells per experiment that utilizes droplet-based RNA sequencing.

Fenotipado de tensión de levadura de alto rendimiento con secuenciación de ARN basada en gotas

The powerful tools available to edit yeast genomes have made this microbe a valuable platform for engineering. While it is now possible to construct ...

Measuring 3D In-vivo Shoulder Kinematics using Biplanar Videoradiography

The shoulder is one of the human body's most complex joint systems, with motion occurring through the coordinated actions of four individual joints, multiple ligaments, and approximately 20 muscles. Unfortunately, shoulder pathologies (e.g., rotator cuff tears, joint dislocations, arthritis) are common, resulting in substantial pain, disability, and decreased quality of life. The specific etiology for many of these pathologic conditions is not fully understood, but it is generally accepted that shoulder pathology is often associated with altered joint motion. Unfortunately, measuring shoulder motion with the necessary level of accuracy to investigate motion-based hypotheses is not trivial. However, radiographic-based motion measurement techniques have provided the advancement necessary to investigate motion-based hypotheses and provide a mechanistic understanding of shoulder function. Thus, the purpose of this article is to describe the approaches for measuring shoulder motion using a custom biplanar videoradiography system. The specific objectives of this article are to describe the protocols to acquire biplanar videoradiographic images of the shoulder complex, acquire CT scans, develop 3D bone models, locate anatomical landmarks, track the position and orientation of the humerus, scapula, and torso from the biplanar radiographic images, and calculate the kinematic outcome measures. In addition, the article will describe special considerations unique to the shoulder when measuring joint kinematics using this approach.

Biplane videoradiography can quantify shoulder kinematics with a high degree of accuracy. The protocol described herein was specifically designed to track the scapula, humerus, and the ribs during planar humeral elevation, and outlines the procedures for data collection, processing, and analysis. Unique considerations for data collection are also described.

Medición de la cinemática del hombro 3D in vivo mediante videorradiografía biplanar

The shoulder is one of the human body's most complex joint systems, with motion occurring through the coordinated actions of four individual joints, ...

A Micropatterning Assay for Measuring Cell Chirality

Chirality is an intrinsic cellular property, which depicts the asymmetry in terms of polarization along the left-right axis of the cell. As this unique property attracts increasing attention due to its important roles in both development and disease, a standardized quantification method for characterizing cell chirality would advance research and potential applications. In this protocol, we describe a multicellular chirality characterization assay that utilizes micropatterned arrays of cells. Cellular micropatterns are fabricated on titanium/gold-coated glass slides via microcontact printing. After seeding on the geometrically defined (e.g., ring-shaped), protein-coated islands, cells directionally migrate and form a biased alignment toward either the clockwise or the counterclockwise direction, which can be automatically analyzed and quantified by a custom-written MATLAB program. Here we describe in detail the fabrication of micropatterned substrates, cell seeding, image collection, and data analysis and show representative results obtained using the NIH/3T3 cells. This protocol has previously been validated in multiple published studies and is an efficient and reliable tool for studying cell chirality in vitro.

We present a protocol for determining multicellular chirality in vitro, using the micropatterning technique. This assay allows for automatic quantification of the left-right biases of various types of cells and can be used for screening purposes.

Un ensayo de micropatrones para medir la quiralidad celular

Chirality is an intrinsic cellular property, which depicts the asymmetry in terms of polarization along the left-right axis of the cell. As this unique ...