A medição da impedância elétrica transepitelial tem sido usada desde a década de 1980 para determinar a confluência e a função da barreira das monocamadas epiteliais na cultura celular. A técnica subjacente é um sensor de quatro terminais que usa diferentes pares de eletrodos de transporte de corrente e detecção de tensão para fazer medições mais precisas. Existem vários dispositivos disponíveis comercialmente para medir a impedância transepitelial, mas apesar da facilidade de uso e da alta confiabilidade, há também algumas desvantagens como a frequência de saída não traduzível e sua cara.
Assim, representamos como construir um volt-ammeter econômico e programável. No início, queremos mostrar como funciona a medição do TEER com dispositivos disponíveis comercialmente. Para isso, tínhamos cultivado uma camada celular de células de papiloma epitelial plexoidecado em filtros Transwell com um tamanho de poros de três micrômetros.
Esta configuração foi descrita por Schroten et al. como modelo in vitro da barreira do fluido sangue-cefalorraquidiano. Agora, um eletrodo de pauzinho está conectado a um volt-ammeter epitelial.
O dispositivo está ligado e configurado para medir a resistência. O eletrodo é esterilizado em 80% de etanol e, posteriormente, equilibrado em um meio apropriado. A impedância a ser medida servirá como valor de referência para avaliar a confiabilidade do volt-ammeter que será montado posteriormente.
Neste exemplo, registramos uma impedância de 680 ohms. Vamos começar com a montagem de um volt-ammeter de baixo orçamento com frequência de saída programável. Em primeiro lugar, você precisará de um carregador USB padrão, e um cabo de extensão USB como fonte de alimentação de corrente direta de cinco volts.
Um microcontrolador de 8 bits em uma placa de desenvolvimento USB será usado para gerar uma corrente de onda quadrada. Quatro cabos com plugues de banana estão conectados a dois multimetros padrão para medir tensão e corrente. Certifique-se de que os multimetros são capazes de medir a corrente em uma gama de alguns microamperes com TrueRMS.
Um conector RJ14 feminino pode ser encontrado em cabos telefônicos padrão. Apenas certifique-se de que o conector tem seis pinos dos quais pelo menos os quatro internos estão conectados. Finalmente, você precisará de alguns equipamentos padrão, como nossos cabos, um terminal de brilho, um resistor de 120 kiloohm, e algumas ferramentas como strippers de isolamento, uma ferramenta de atrito, ferrules de extremidade de arame e ferro de solda.
O dispositivo é montado exatamente como ilustrado no diagrama de layout. A princípio, a extensão USB está conectada ao microcontrolador. Durante a operação normal, ele é alimentado por um carregador USB DC de cinco volts, que pode ser facilmente conectado a um computador pessoal para programação.
Dois cabos são despidos e amassados com ferrules de extremidade de arame de um lado. O outro lado é soldado diretamente para o pino zero e dois do microcontrolador ou para os lugs de solda, que por sua vez são cortados nos respectivos pinos. Em seguida, os cabos de entrega de energia estão conectados a um terminal de brilho.
O primeiro multímetro será usado para medir a corrente e está conectado em série com 120 resistor de kiloohm e um corte de corte de corte de corrente. Este arranjo garante que a corrente de saída seja limitada, de modo que a medição não terá impacto na viabilidade celular. Os quatro condutores do cabo de extensão telefônica são desmontados e cortados em ferrules como mostrado anteriormente.
Uma vez que o cabo esteja preparado, você terá que testar a continuidade dos condutores e pinos. Em nosso exemplo, o pino três a seis está conectado ao condutor branco, marrom, verde e amarelo. Agora, o pino cinco e seis, que é verde e amarelo, estão conectados ao terminal de brilho para aplicar tensão ao par de eletrodos externos.
Por fim, você terá que conectar o segundo ultímetro, que será usado para medir a queda de tensão transepithelial, aos pinos três e quatro, ou seja, em nosso exemplo, ao condutor branco e marrom. Decidimos montar a instalação em um chassi de plástico barato. Antes do primeiro uso, o microcontrolador tem que ser programado.
O código-fonte está escrito em C+e pode ser carregado por um USB. Em resumo, pino zero em um modo de saída central. Quando ligado, o loop de função começará a alternar como pinos entre o solo e mais cinco volts com um atraso variável.
Em nosso exemplo, usamos um tempo teórico de meia oscilação de 40 milissegundos. Vamos ver como os resultados da medição se comparam aos valores de referência que tínhamos obtido antes. O eletrodo de pauzinho é reposicionado para o recém-montado volt-ammeter.
O dispositivo está sendo ligado em três passos. Ou seja, conectar um carregador USB, alternar o mímmetro esquerdo para a medição de tensão CA e mudar o segundo mímetro para microampere. Preste atenção, essa corrente alternada tem que ser selecionada explicitamente.
Neste exemplo, a queda potencial no sistema de filtros Transwell é medida como aproximadamente 25 milvolts, enquanto registramos uma corrente de 37,1 microamperes. De acordo com a Lei de Ohm, a impedância elétrica pode ser facilmente calculada em 674 ohms, o que é muito próximo do valor de referência de 680. Mostramos que os valores de medição são confiáveis em uma faixa de zero a 1,8 kiloohms.
Assim, o volt-ammeter descrito pode ser usado tanto para experimentos iniciais quanto para estudos posteriores. No entanto, se seus resultados forem publicados, você pode sempre querer apoiar seus dados, medindo o fluxo de moléculas através da respectiva camada celular.
