Il finanziamento della ricerca è stata ricevuta attraverso l&#39;Istituto nazionale dei disordini neurologici e Stroke (NS049177 e NS087834). Gli autori desiderano ringraziare i contributi intellettuali del compianto Dr. Paul Bass ei suoi colleghi al disegno originale delle estensimetri; e Carol Tollefsrud per la fabbricazione e la commercializzazione dei estensimetri fino alla cessazione della produzione nel 2010, così come per la sua corrispondenza perspicace.

Tutte le procedure seguite National Institutes of linee guida Salute e sono stati approvati dalla cura e uso degli animali Comitato Istituzionale presso la Penn State Hershey College of Medicine. I ratti sono stati alloggiati utilizzando pratiche terrari comuni. Nota: Questo protocollo utilizza ratti maschi Wistar ≥8 settimane di età e di peso inizialmente 175-200 g. 1. Procedure per la fabbricazione di Strain Gage <ol><li> La maggior parte utensili e componenti rimangono disponibili presso le società originarie o successive e sono riassunti nella Tabella 1. </li><li> Preparazione e incollaggio di due estensimetri singolo elemento <ol><li> Maneggiare gli elementi estensimetri (EA-06-031-350) accuratamente puliti con Dumont # 5 pinze. Per limitare movimenti indesiderati di elementi, utilizzare un piccolo, pulito, pezzo autoadesiva di carta con il lato adesivo rivolto verso l&#39;alto per fissare elementi alla superficie di lavoro senza il rischio di contaminazione o eccessiva adesione. </li><li> Legame due singoli estensimetrielementi di back-to-back, a formare un doppio elemento. Pulire il retro di ogni elemento pellicola con alcol isopropilico e lasciare asciugare per evaporazione (asciugatura con garza spesso introduce contaminanti fibre che sono difficili da rimuovere). Sotto la guida stereomicroscopio (1 - 3x), e con un pennello pulito artista (10-0 peli di cammello), applicare un sottile strato di adesivo epossidico-fenolico alla parte posteriore di un elemento e mettere immediatamente il opporsi posteriore del secondo elemento a contatto e allineare le griglie foglio (Figura 1A). </li><li> Posizionare gli elementi legati in un 50 - C forno a 60 ° O / N per curare completamente la resina epossidica. NOTA: Non serrare gli elementi legati in quanto la resina in eccesso può infiltrarsi sugli elementi e la pressione può provocare il disallineamento delle griglie. La resina epossidica in due parti ha un utile refrigerato-vita di solo 6 settimane dopo la miscelazione. Bond e curare una fornitura sufficiente di elementi in una sola volta e li memorizza in un ambiente pulito, privo di polvere, ambiente per un uso successivo. </li></ol></li><li> Dimensionamento e cablaggiodoppio elemento estensimetri <ol><li> Trim incollate i due aspetti di una dimensione finale di 3 x 3 mm con un bisturi # 11 o singola lama di rasoio bordo. Ritardo rifilatura la porzione più in alto degli elementi duali in questo momento per avere una zona per la gestione in sicurezza l&#39;elemento (Figura 1A). </li><li> Ogni elemento richiede un cavo a quattro conduttori fabbricato da tre conduttori, bondable, Teflon isolati fili (P / N 336-FTE). Smontare un 30 centimetri filo intrecciato di filo a tre conduttori in tre fili costituenti. </li><li> Per fare un cavo a quattro fili, abbinare uno dei risultanti singoli fili con il filo come color contenuta all&#39;interno di una seconda lunghezza di 30 cm a tre fili conduttori. Nei seguenti passaggi, questi fili colorati corrispondenti saranno affiancati alla fine del terminale a formare un filo comune per la estensimetri finale (Figura 1B). </li><li> Rimuovere circa 1 mm di isolamento in teflon da entrambe le estremità di ciascun filo con spellafili termici. Utilizzando attivato sol colofoniadering flusso e bassa temperatura di saldatura (punto di fusione 183 ° C) di stagno il filo termina con una matita saldatura. </li><li> Per la fase successiva, è necessaria una punta microsaldatori per formare un giunto di saldatura più discreto per evitare danni dovuti al calore allo strato di pellicola dell&#39;elemento (Figura 1C). Per realizzare una punta microsaldatori più piccolo, avvolgere un piccolo pezzo di filo di rame (~ 0,25 millimetri di diametro), una volta intorno alla punta di saldatura di serie, assicurando che il filo di rame si estende oltre la lunghezza della punta di saldatura standard. </li><li> Flux solo i rilievi della saldatura su un lato del doppio elemento legato con un 10-0 pennello pulito e saldare un singolo piombo e uno dei cavi comuni associati al pad di saldatura (Figura 1D). Flusso residuo può essere rimosso dopo con un pennello pulito imbevuto in resina solvente. </li><li> Ripetere la procedura sul lato opposto, assicurando che il restante cavo filo comune è saldato al pad di fronte al piombo comune originale. </li></ol></li><li> Prova di unnd epoxying duplice elemento estensimetri <ol><li> Connettori presa oro Solder (E363 / 0) alle estremità libere dei cavi di legare. A questo punto, collegare l&#39;estensimetro ad un amplificatore di registrazione (descritto di seguito) per verificare l&#39;integrità del gruppo a doppio elemento. </li><li> Misurare la resistenza con una buona qualità volt-ohm metro. Elementi registrano una resistenza di circa 350 Ω. Risaldare i collegamenti inadeguati a questo punto con la saldatura fresca. </li><li> Se le connessioni di saldatura e l&#39;assemblaggio a doppio elemento sono ritenuti soddisfacenti, tagliare qualsiasi film elemento rimanente. </li><li> Isolare le saldature sui pad elemento di saldatura con un sottile strato di resina epossidica gomma siliconica bicomponente (P / N E211). Per ottenere i migliori risultati, curare in parte la resina 20 - 30 min prima dell&#39;applicazione (Figura 1E). </li></ol></li><li> Incapsulamento dual estensimetri elemento in silicone <ol><li> Tagliare tre pezzi di 0,5 millimetri di spessore foglio di silicone (P / N 20-20) a 15 mm 2 e Cappoggiare il silicone con acqua distillata. Tagliare un pezzo di foglio di silicone in una forma a U per ospitare l&#39;assemblaggio duplice elemento finale senza deformare il silicone inglobante (Figura 1F). </li><li> Rivestire le superfici interne dei fogli di silicone senza intagli con adesivo al silicone trasparente. </li><li> Sandwich il gruppo a doppio elemento all&#39;interno della tacca e le lenzuola esterne allineate, quindi premere delicatamente il silicone in eccesso, così come bolle d&#39;aria, dal centro verso l&#39;esterno. Serrare con cautela il gruppo incapsulato tra due blocchi di metallo da barra per 24 ore al fine di garantire uno spessore uniforme e che non si verifichino deformazioni. </li><li> Lasciare che il silicone in eccesso di rimanere lungo i confini del montaggio e cura. Questo eccesso viene rimosso quando il silicone foglio viene tagliato nelle dimensioni desiderate finali (comunemente 6 millimetri x 8 mm; Figura 1G). </li></ol></li><li> Completamento del connettore del legare e taratura <ol><li> Rafforzare il giunto di saldaturadei connettori prese l&#39;oro sul filo terminale individuo porta con 3 mm (1/8 di pollice) termoretraibile tubi e allineare all&#39;interno di un piedistallo elettrodo di plastica (MS363, Figura 1H). Fissare il piedistallo elettrodi e fili di 0,125 e 0,25 pollici di diametro guaina termorestringente per evitare lo scollegamento durante l&#39;esperimento (Figura 1I). </li><li> Segnali estensimetri vengono elaborati attraverso un amplificatore ponte alto guadagno (P / N AMP-01-SG). Collegare il estensimetri all&#39;amplificatore tramite un cavo con una spina di accoppiamento (363 - SL / 6) per abbinare il piedistallo elettrodo. Il tappo filettato fornisce protezione aggiuntiva per mantenere i segnali senza interruzioni durante l&#39;esperimento. </li><li> Regolare le impostazioni Bridge, Bilancia e guadagno dell&#39;amplificatore ad un estensimetri dedicato istruzioni del produttore. Fissare l&#39;estremità dell&#39;estensimetro dove i fili escono orizzontalmente per un ancoraggio rigido e taratura ponendo un carico statico 1 g sull&#39;estremità opposta come originariamente descritto da Pascaud e colleghi2, 16, 17. </li></ol></li></ol> 2. procedure chirurgiche per acuta Impianto di Strain Gage <ol><li> Cura degli animali e preparazione: <ol><li> Alimenti privare animali da esperimento la notte prima del suo impianto chirurgico (acqua può essere fornita ad libitum). </li><li> Profondamente anestetizzare l&#39;animale. Thiobutabarbital (100 - 150 mg / kg, ip per i ratti) è preferito per terminale estensimetri impianto e sperimentazione a causa di prolungata effetto anestetico e minima alterazione dei riflessi gastrici nel ratto 10 (vale a dire, non-sopravvivenza.). Prova di determinazione della zampa pizzico reflex per determinare la profondità dell&#39;anestesia. </li><li> Preparare il ratto per la chirurgia asettica come dettato dal disegno sperimentale e approvato le linee guida IACUC tra cui la sterilizzazione di strumenti chirurgici, la rasatura siti di incisione, l&#39;applicazione di unguento veterinario occhi e la disinfezione di tutte le aree chirurgiche. NOTA: Se l&#39;estensimetro è stato adattato per l&#39;uso cronico, sterilizzare l&#39;l&#39;estensimetro solo con ossido di etilene (gas) la sterilizzazione. L&#39;uso di tecniche di calore o di sterilizzazione chimica può danneggiare l&#39;estensimetro. </li></ol></li><li> L&#39;intubazione tracheale per gli esperimenti terminale: <ol><li> Per la lunga durata, terminale, esperimenti intubate il ratto con un tubo tracheale per mantenere aperte le vie aeree. Fare un 1 - 2 cm incisione mediana sul lato ventrale del collo dal bordo inferiore della mandibola alla tacca sternale. </li><li> Separare i muscoli cinghia sottostanti con dissezione smussa sulla linea mediana per esporre la trachea. Isolare la trachea dall&#39;esofago sottostanti e posizionare un ciclo di 3-0 Ethilon sutura tra la trachea e l&#39;esofago per formare una legatura. </li><li> Aprire la trachea anteriormente facendo una piccola incison nella membrana tra due degli anelli cartilaginei della trachea appena distali alla ghiandola tiroidea. Inserire un piccolo pezzo di tubo di polietilene (P / N PE-270), 5 millimetri di lunghezza (e smussato ad una estremità) nella tracheae fissarlo in posizione con la legatura. </li><li> Mettere i muscoli cinghia a posto e suturare la cute sovrastante con 3-0 Ethilon. </li></ol></li><li> Strain gage strumentazione di superficie gastrointestinale: <ol><li> Infilare i quattro angoli del estensimetro con 4 - 5 cm di lunghezza di 4-0, o più piccolo, sutura di seta sterile utilizzando un # 14 punto cono 3/8 cerchio ago prima dell&#39;intervento. Sutura di seta fornisce un alto livello di flessibilità ed è meno probabile danneggiare il silicone incapsulare l&#39;elemento estensimetri. NOTA: filo di seta è accettabile per interventi chirurgici non-sopravvivenza e per applicazioni interne, dove l&#39;assorbimento di batteri attraverso una barriera epiteliale non è un rischio. Nelle applicazioni che richiedono un intervento chirurgico sopravvivenza, una sutura prolene è necessario al fine di ridurre il rischio di infezione insito nelle fibre del tessuto intrecciato sutura di seta. </li><li> Eseguire una laparotomia incidendo la cute addominale lungo la linea mediana. Sezione muscolatura retto addominale lungola linea alba di collegamento (avascolare) per prevenire le emorragie. Poi fare una incisione mediana molto superficiale nel peritoneo parietale per evitare laceranti sottostante visceri addominali. </li><li> Esteriorizzare lo stomaco con l&#39;aiuto di saline imbevuto di cotone con punta applicatori. Mantenere lo stomaco in posizione posizionando accuratamente su una soluzione salina tampone di garza imbevuta alla fine caudale della incisione addominale. </li><li> Allineate la griglia dell&#39;estensimetro incapsulato in parallelo con le fibre muscolari lisce circolari. Utilizzando le suture in precedenza filettati (passo 2.3.1), fissare gli angoli del calibro sulla superficie sierosa ventrale del corpo gastrico con un punto cono 3/8 cerchio ago # 14. Al fine di minimizzare i danni ai tessuti e il potenziale di sanguinamento, non utilizzare aghi-taglio taglio e non forare eventuali vasi sanguigni superficiali sulla superficie dello stomaco. </li><li> Iniziare il pattern sutura del calibro lungo la grande curvatura dello stomaco, vicino al fondo / corpus confine e procederesuccessivo lungo il fondo / corpus di contorno verso la piccola curva. La sierosa sottostante il estensimetri deve essere né molle né troppo allungata in modo da ottenere i migliori risultati. </li><li> Riportare delicatamente lo stomaco nella sua posizione anatomica utilizzando cotone punta applicatori imbevuti di soluzione fisiologica. </li><li> In un modello acuto, esteriorizzare l&#39;estensimetro porta all&#39;estremità caudale della incisione mediana prima della chiusura della incisione addominale. Fissare i fili liberi per il (ad es., Piede posteriore) degli animali, al fine di garantire lo scarico della trazione durante la manipolazione del connettore del cavo terminale animale o. Chiudere i muscoli retto addominale e la cute addominale separatamente con 3-0 nylon sutura. In un modello cronico, fissare i cavi per via sottocutanea lungo il lato dorsale del ratto e li esteriorizzare sopra il cranio 18. </li><li> Dopo la strumentazione chirurgica, mettere gli animali in un telaio stereotassico per sostenere la testa e elevare la parte superiore del tronco. Quest&#39;ultimo passo aiuta a ridurre respirazione artefatto durante la registrazione. Monitorare la temperatura rettale e mantenere a 37 ± 1 ° C utilizzando una piastra elettrica di feedback controllato. </li><li> A conclusione degli esperimenti terminali che utilizzano l&#39;anestesia thiobutabarbital, l&#39;animale deve essere eutanasia in modo coerente con American Veterinary Medical Association (AVMA) Orientamenti per eutanasia. </li></ol></li><li> Gastriche registrazioni motilità: <ol><li> Amplificare il segnale degli estensimetri con qualsiasi amplificatore ponte DC disponibili in commercio. </li><li> Registrare i segnali di uscita DC su un computer utilizzando la funzione di registratore grafico di qualsiasi sistema di acquisizione dati disponibile in commercio. NOTA: Una copia cartacea del uscita dell&#39;amplificatore può essere generato attraverso un registratore poligrafo. </li></ol></li></ol> 3. Rappresentante Misura di contrazioni gastriche seguito di stimolazione del tronco cerebrale <ol><li> Esposizione di tronco encefalico e del quarto ventricolo <ol><li> Dopo la strumentazione chirurgica, e collocament dell&#39;animale Thiobutabarbital-anestetizzati in un telaio stereotassico, rendono 1,5 - 2 cm incisione cutanea mediana dall&#39;osso occipitale verso la base del collo. </li><li> Separare il tessuto connettivo che unisce i ventri muscolari bilaterali dei muscoli del collo sottostanti lungo la linea mediana (muscoli da superficiale a profondo sono elevatore Auris longus porzione craniale, elevatore Auris longus porzione caudale, e platisma porzione craniale). </li><li> Staccare il longus elevatore Auris dall&#39;osso occipitale una volta che la linea mediana è chiaramente definito ed esposto. </li><li> Esporre con cautela la regione caudale del cranio mediante dissezione smussa per staccare il muscolo platisma dal sottostante dura mater. </li><li> Utilizzare un nuovo ago 25 G per staccare con attenzione la dura madre lungo il foro occipitale si estende bilateralmente ai condili occipitali. </li><li> Utilizzare # 5 pinze Dumont per rimuovere la pia e meningi aracnoidee sovrastante il quarto ventricolo ed esporre il tronco encefalico. </li></ol></li><li> Amministrazione quarto ventricolo tireotropina releasing hormone o nitroprussiato di sodio per via endovenosa <ol><li> Pesare e sciogliere tireotropina releasing hormone (TRH) in soluzione fisiologica sterile per raggiungere una concentrazione finale di 50 mM TRH. </li><li> Pesare e sciogliere nitroprussiato di sodio (SNP) in soluzione fisiologica sterile per raggiungere una concentrazione finale di 150 mM SNP. </li><li> Usando una siringa da 10 ml, somministrare 2 ml di TRH (dose finale è uguale a 100 pmol) alla superficie dorsale del tronco encefalico quarto ventricolo per facilitare la registrazione delle contrazioni gastriche. </li><li> Utilizzando una siringa sterile e ago 27 G, somministrare 150 mmol / kg di SNP attraverso la vena della coda per facilitare la registrazione di rilassamento gastrico. </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.

Le procedure qui presentate consentono singoli laboratori per fabbricare sensibili estensimetri miniaturizzati per applicazioni biologiche tra cui, ma non limitatamente a, la motilità gastrointestinale nei piccoli animali da laboratorio. Dal momento che la produzione commerciale di questi estensimetri è cessata, i laboratori che indagano la funzione gastrointestinale sono limitati ad altre tecniche che potrebbero non permettere l&#39;intera gamma di applicazioni sperimentali che sono disponibili. Questo rapporto forni...

Studi sperimentali che registrano vivo gastrointestinale (GI) motilità attraverso una serie di condizioni sperimentali rimangono un potente strumento per la comprensione dei processi normali e patofisiologici sottostanti necessarie per l&#39;omeostasi dei nutrienti. Tradizionalmente, numerose metodologie sperimentali, alcune con analogie con quelle che si trovano nella pratica clinica 1, sono stati impiegati per quantificare direttamente variazioni di GI tasso di contrazione 2-5, la pressione intraluminale 6, 7, o il transito GI dei marcatori non assorbibili 8, 9 o isotopi stabili 10-12. Ognuna di queste tecniche presenta vantaggi e svantaggi unici, che sono state affrontate precedentemente in letteratura. Ad esempio, l&#39;utilità di palloncino manometria per quantificare i cambiamenti di pressione è stata messa in discussione a causa della conformità intrinseca del materiale del palloncino, mentre il recupero gastrointestinale di marcatori non assorbibili richiede eutanasia l&#39;anima sperimentalel per un singolo punto di dati. Recentemente, l&#39;applicazione e la validazione di un catetere pressione arteriosa miniaturizzato è stato riferito che offre un metodo non chirurgico per il monitoraggio contrattilità gastrica nel ratto e nel topo 3. Mentre un trasduttore di pressione posto orogastrically elimina efficacemente variabili confondenti sulla funzione gastrointestinale, evitando procedure chirurgiche invasive, un tale approccio è adatto solo per le preparazioni anestetizzati. Inoltre, la mancanza di una guida visiva non permette il posizionamento coerente del trasduttore all&#39;interno di regioni specifiche dello stomaco. Come tale, questa applicazione è limitato allo stomaco o del colon in quanto la visualizzazione, insieme con il filo del trasduttore relativamente rigido, all&#39;interno del duodeno o ileo non è un&#39;opzione. Allo stesso modo, il supplente biosusceptometry corrente (ACB) tecnica biomagnetico è stato convalidato per l&#39;analisi GI contrazione 4. Mentre la tecnica ACB fornisce un ap non invasivaproccio per misurare contrazioni gastrointestinali, ACB soffre di una limitazione simile in quanto l&#39;uso di mezzi di rilevazione magnetica ingerito non consente la registrazione precisa di specifiche regioni del tratto gastrointestinale. Questa limitazione può essere superata attraverso l&#39;impianto chirurgico di marcatori magnetici. Tuttavia, la tecnica ACB richiede che l&#39;animale sia anestetizzato per la raccolta dei dati. Ultrasonomicrometry è stato impiegato in alcuni studi GI 13, 14 al fine di trarre vantaggio delle piccole dimensioni, spaziali, temporali e vantaggi di cristallo piezoelettrico trasmettitore / ricevitore. Ondate di contrazione della muscolatura liscia gastrica non sono un evento ad alta frequenza e si verificano ad una velocità di circa 3-5 cicli / min. Pertanto, i vantaggi temporali sonomicrometry possono essere inutili per giustificare il costo. Inoltre, mentre il movimento lineare viene accuratamente misurata con sonomicrometry, le limitazioni sono state presentate in materia di dati accurati gastrointestinaleinterpretazione che possono derivare da impiantare un numero insufficiente di cristalli 14. Sulla base dei disegni originali di Bass e colleghi 2, 15 questo protocollo visualizzato documenta più pienamente la realizzazione step-by-step e l&#39;applicazione sperimentale della miniatura, doppi estensimetri elemento che possiedono alta sensibilità e flessibilità per registrare le contrazioni della muscolatura liscia lungo tutto il GI tratto. Le dimensioni degli elementi estensimetri sono adatti per qualsiasi applicazione roditore poiché la sensibilità e la dimensione del estensimetri finito sono più dipendenti dai fogli di silicone incapsulamento gli elementi. Questi estensimetri sono facilmente adattati per l&#39;applicazione acuto e cronico in modelli animali di laboratorio anestetizzati e liberamente comportarsi fornendo in tal modo una singola tecnica per quantificare le contrazioni della muscolatura liscia.

<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.

Dati rappresentativi di un ratto Thiobutabarbital-anestetizzato sono illustrate nella Figura 2. La traccia superiore rappresenta le contrazioni gastriche corpus di ratto durante l&#39;amministrazione tronco encefalico di tireotropina-releasing hormone (TRH, 100 pmol), un noto motilità migliorare peptide 3, 19. Essa mostra contrazioni di base prima del aumento dell&#39;attività della muscolatura liscia gastrica fasica. Nota: L&#39;analisi di questi picchi di contrazioni gastriche seguire la ...

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.

Fabbricazione e impianto di miniatura a doppio elemento Estensimetri per misurazione<em&gt; In Vivo</em&gt; Gastrointestinale Contrazioni nei roditori.

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.

10.3K Views.  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.

Fabbricazione di elettrochimica-DNA biosensori per il rilevamento Reagentless di acidi nucleici, proteine ​​e piccole molecole

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. ...

Ricerca

Bioingegneria

Creating Two-Dimensional Patterned Substrates for Protein and Cell Confinement

Microcontact printing provides a rapid, highly reproducible method for the creation of well-defined patterned substrates.1 While microcontact printing can be employed to directly print a large number of molecules, including proteins,2 DNA,3 and silanes,4 the formation of self-assembled monolayers (SAMs) from long chain alkane thiols on gold provides a simple way to confine proteins and cells to specific patterns containing adhesive and resistant regions. This confinement can be used to control cell morphology and is useful for examining a variety of questions in protein and cell biology. Here, we describe a general method for the creation of well-defined protein patterns for cellular studies.5 This process involves three steps: the production of a patterned master using photolithography, the creation of a PDMS stamp, and microcontact printing of a gold-coated substrate. Once patterned, these cell culture substrates are capable of confining proteins and/or cells (primary cells or cell lines) to the pattern.
The use of self-assembled monolayer chemistry allows for precise control over the patterned protein/cell adhesive regions and non-adhesive regions; this cannot be achieved using direct protein stamping. Hexadecanethiol, the long chain alkane thiol used in the microcontact printing step, produces a hydrophobic surface that readily adsorbs protein from solution. The glycol-terminated thiol, used for backfilling the non-printed regions of the substrate, creates a monolayer that is resistant to protein adsorption and therefore cell growth.6 These thiol monomers produce highly structured monolayers that precisely define regions of the substrate that can support protein adsorption and cell growth. As a result, these substrates are useful for a wide variety of applications from the study of intercellular behavior7 to the creation of microelectronics.8
While other types of monolayer chemistry have been used for cell culture studies, including work from our group using trichlorosilanes to create patterns directly on glass substrates,9 patterned monolayers formed from alkane thiols on gold are straight-forward to prepare. Moreover, the monomers used for monolayer preparation are commercially available, stable, and do not require storage or handling under inert atmosphere. Patterned substrates prepared from alkane thiols can also be recycled and reused several times, maintaining cell confinement.10

Self-assembled monolayers (SAMs) formed from long chain alkane thiols on gold provide well-defined substrates for the formation of protein patterns and cell confinement. Microcontact printing of hexadecanethiol using a polydimethylsiloxane (PDMS) stamp followed by backfilling with a glycol-terminated alkane thiol monomer produces a pattern where protein and cells adsorb only to the stamped hexadecanethiol region.

La creazione di substrati Patterned bidimensionali per confinamento di proteine ​​e cellule

Microcontact printing provides a rapid, highly reproducible method for the creation of well-defined patterned substrates.1  While microcontact printing ...

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.

Quantificazione di Global Funzione diastolica da Analisi basata su modellazione cinematica del flusso transmitralico tramite il formalismo di riempimento parametrizzate diastolica

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.

Tecnica chirurgica per l&#39;impianto di ingegneria tessutale vascolari Innesti e successive<em&gt; In Vivo</em&gt; Monitoraggio

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 ...

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 di deformazione Chip per comportamenti stimolanti cellulari in cella-carichi idrogel

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

An In Vitro Organ Culture Model of the Murine Intervertebral Disc

Intervertebral disc (IVD) degeneration is a significant contributor to low back pain. The IVD is a fibrocartilaginous joint that serves to transmit and dampen loads in the spine. The IVD consists of a proteoglycan-rich nucleus pulposus (NP) and a collagen-rich annulus fibrosis (AF) sandwiched by cartilaginous end-plates. Together with the adjacent vertebrae, the vertebrae-IVD structure forms a functional spine unit (FSU). These microstructures contain unique cell types as well as unique extracellular matrices. Whole organ culture of the FSU preserves the native extracellular matrix, cell differentiation phenotypes, and cellular-matrix interactions. Thus, organ culture techniques are particularly useful for investigating the complex biological mechanisms of the IVD. Here, we describe a high-throughput approach for culturing whole lumbar mouse FSUs that provides an ideal platform for studying disease mechanisms and therapies for the IVD. Furthermore, we describe several applications that utilize this organ culture method to conduct further studies including contrast-enhanced microCT imaging and three-dimensional high-resolution finite element modeling of the IVD.

An In Vitro Organ Culture Model of the Murine Intervertebral Disc

Whole organ culture of the intervertebral disc (IVD) preserves the native extracellular matrix, cell phenotypes, and cellular-matrix interactions. Here we describe an IVD culture system using mouse lumbar and caudal IVDs in their functional spinal units and several applications utilizing this system.

Un<em&gt; In Vitro</em&gt; Organ Culture Modello del disco intervertebrale Murine

Intervertebral disc (IVD) degeneration is a significant contributor to low back pain. The IVD is a fibrocartilaginous joint that serves to transmit and ...

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.

Rigida incorporamento di fisso e macchiato, complesso, scala millimetrata esemplari per l'istologia privo di sezione 3D da Micro-tomografia computerizzata

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.

Fabbricazione di array di microelettrodi Ti3C2 MXene per la registrazione neurale 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.

Phenotipizzazione del ceppo di lievito ad alta velocità effettiva con sequenziamento dell'RNA basato su droplet

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.

Misurazione della cinematica della spalla 3D in vivo utilizzando la videoradiografia biplanare

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