Yazarlar kısmen çekimler sırasında ona yardım için Sheffield ve Bayan Jaimee Mayne Üniversitesi bu araştırmaları misafirini ağırlayan seyahat finansman desteği için NanoVentures Avustralya ve Prof. John Haycock kabul etmek istiyorum.

1. Au NR&#39;ler Hazırlık Not: Au NR&#39;ler tarifleri 16 bir dizi ile sentezlenebilir, ya ticari satıcılardan satın alınabilir. <ol><li> UV-Vis spektroskopisi yoluyla, 0.5-2 nm çözünürlüğe sahip 300 nm 1.000 ila emilim değerleri kaydederek Au NR çözeltisinin ilk optik yoğunluk (OD) ölçün. Çözeltinin hacmi mevcut küvet ile kullanılmak üzere değişir. </li><li> Uygun bir teknik 17 ile ilk NP molar konsantrasyonu (örneğin UV-Vis spektroskopisi, tek parçacık indüktif eşleşmiş plazma kütle spektrometresi, transmisyon elektron mikroskobu) değerlendirmek veya satıcı tarafından sağlanan konsantrasyon değerleri kullanın. </li><li> En iyi tekrarlanabilirlik için, 1. = OD ulaşmak test edilen örneklerin tüm OD sabit tutmak için ilk Au NR örnek seyreltilmesi ile 5 ml stok çözelti hazırlayın. Seyreltme çözücü bileşimi için ticari satıcının protokolünü izleyin. Emin değilsenizDeiyonize su kullanın. </li><li> Iki kez 15 dakika süreyle, Au NR solüsyonun 1 ml&#39;lik 7,800 x g&#39;de santrifüjleyin çözeltiden herhangi bir kimyasal fazlasının ayrılması için. Santrifüj çevrimi kuvvet ve zaman (örneğin 20 dk 5.600 × g) 18 değişebilir. </li><li> Süpernatantlar çıkarın ve deiyonize su içinde NRs yeniden askıya. Yeniden partikülleri çözelti içinde agrega oluşturacak edebileceğiniz gibi, en iyi sonuçlara sahip günlük onları hazırlamak. Alternatif olarak, 1 hafta daha uzun süre buzdolabında saklayın. Donma yok. </li><li> Hücre kültürü koşulları altında kullanmadan önce, 5 dakika boyunca, Au NR çözeltisi sonikasyon ve sonra, (mW m ∙ en az 400 daha -2 254 nm&#39;de UV radyasyon şiddeti), 30 dakika boyunca UV ışığı ile sterilize edilir. </li></ol> 2. NG108-15 Nöronal Hücre Hattı Kültür ve Farklılaşma <ol><li> Hücre kültür ortamı için, steril Dulbecco tadil edilmiş Eagle ortamı (DMEM) cenin dana serumu (w / v) (FCS) ihtiva eden% 10,% 1 (ağırlık / hacim), L-glutamin,% 1, 500 ml hazırlamak(Ağırlık / hacim) penisilin / streptomisin ve% 0.5 (ağırlık / hacim) amfoterisin B Not: Takviyeler, -20 ° C&#39;de saklandı, bölünmüş ve gereken gün ortama ilave edilebilir. Hücre kültür ortamı, 1 aylık bir süre için steril bir durumda frigorifik edilebilir. </li><li> Hücre farklılaşması ortamı için% 1 ihtiva eden steril DMEM 50 ml hazırlamak L-glutamin,% 1 (ağ / h), penisilin / streptomisin ve% 0.5 (ağırlık / hacim) amfoterisin B (a / h) </li><li> (37 ° C&#39;de% 5 CO2), nemli bir atmosfere sahip bir kuluçka makinesi içinde polistiren T75 şişeleri içinde hücre kültür ortamı, 10 ml NG108-15 nöronal hücreler büyür. Normalde, 3-4 gün içinde hazır olmak için her şişede 1.5-2 × 10 5 hücre tohum. Her iki günde hücre kültürü ortamı değiştirin. Not: deneyler için geçit 21 daha eski hücreleri kullanmayın, genetik sürüklenir veya varyasyonunu önlemek için. </li><li> Zaman% 70-80 konfluent kültüründe, sıcak taze hücre kültür ortamı ile orta değiştirmek. Mekanik hafifçe Knoc hücreleri ayırmakKral birleşen Şişenin alt. Tripsin kullanmayın. </li><li> Santrifüj 600 x g&#39;de ve 5 dakika boyunca hücre süspansiyonu yeniden askıya sıcak hücre farklılaştırma ortamının 2 ml hücre pelletini. </li><li> Hücre farklılaştırma ortamının 200 ul doku kültürü polistiren 96 oyuklu bir plaka içerisinde tohum 2 x 10 4 hücre / cm2. % 5 CO 2/37 ° C&#39;de 1 gün boyunca deney inkübe edin. </li><li> 2 gün Au NR çözeltisi 10 0 1 x -4,2 9 10 x 3.2 arasında parçacık / ml ilave edilir ve ek 24 saat için inkübe edilir. Kontrol deneyleri için parçacıkları katmayın. Not: Alternatif bir kontrol olarak, bir iyi farklılaşmış zirve absorpsiyon dalga boyuna sahip Au NPler, karşılaştırma amacıyla 14 için kullanılabilir. Bir daha tutarlı hücre davranışı için, sabit hücre yoğunluğu tutmak ve hücre ekimi öncesinde kuyu yüzeyi değişiklik yok. </li></ol> 3. akson akıbet Geliştirme <ol><li> ÇiftBir tek modlu fiber optik lazer (sayısal açıklık = 0.13) ve (YP konnektörleri uygun ve yaygın mevcuttur) fiber konnektörü ile sona erdirebilir. Standart bir elektrik metre ile çıkış lazer gücünü ölçün. En etkili sonuçlar elde etmek için, NR&#39;lerin plazmon rezonans zirvesine lazer dalga boyu tepe maç. </li><li> Günde 3 Aşağıdaki NR kuluçka üzerinde, iyi FC konnektörünü düzeltmek. Farklı lazer güçler için, sürekli bir dalga 1 dakika için oda sıcaklığında örnekleri ve kontrol ışın tedavisi. Kültür% 5 CO 2/37 ° C&#39;de 3 gün daha devam izin verin. 3 bağımsız ölçümün en az bir lazer ışınlama tekrarlayın. Not: Farklı ışınlama süresi ve darbe frekansları, uygulamaya bağlı olarak, seçilebilmektedir. </li><li> Işın çapı ve lazer ışınım açısından lazer karakterize (W ∙ cm -2). <ol><li> Standart tek modlu fiber için, NA = n ∙ sin θ kullanınN Kullanılan ortamın kırılma endeksi ve θ elyaf çıkan ışık konisinin yarım açı olduğu (Şekil 1A bakınız). R ışın yarıçapı trigonometri, r = tan θ ∙ d ve d lif ve numune arasındaki mesafedir. FC bağlayıcı bu nedenle, bir d mesafesinde örnek = 2.70 ± 0.20 mm aydınlatıcı, iyi çapı ile eşleşir. Işık, r = tan (sin-1 (NA / n)) veren d ∙ (n = 1.33), su içinde lif çıkar. </li><li> İkinci denklemi kullanarak, lazer ışını yarıçapı, ilgili ışın alanı ve hedef ortalama lazer ışınlama (ışın alanına bölünmesiyle lazer güç) hesaplamak (Şekil 1B örnek grafiğe bakınız). Bu değerler ışıklı alana ortalama parlama temsil eder. </li><li> Hata yayılma genel teorisi ile ölçümler için hataları değerlendirin. Not: mesafe between FC konektörü ve örnek uygun yazılım (örn ImageJ) kullanarak görüntünün deneysel düzenleme ve post-processing fotoğrafları ile ölçülebilir. </li></ol></li><li> 5. günde, deneylerden elde edilen hücre farklılaşması orta kaldırmak ve% 3.7 10 dakika süre ile (h / h) formaldehid çözeltisi ile örnekleri saptamak, daha sonra% 0.1 20 dakika boyunca (h / h) Triton X-100 ile hücrelerin geçirgen. </li><li> (W / v), 60 dakika süre ile numuneler, büyükbaş hayvan serum albümini (BSA) bağlayıcı siteleri girmemiş protein bloke etmek için% 3 ekleyin. 4 ° C&#39;de anti-βIII-tübülin gece boyunca (PBS / ml 5 ug BSA% 1 ile takviye edilmiş) için numuneler etiketlenir. </li><li> PBS içinde% 1 BSA içinde 0,4-2 mg / ml &#39;lik bir konsantrasyon ile (örneğin, TRITC-konjuge edilmiş anti-fare IgG antikoru) uygun bir ikincil antikor ile karanlıkta 90 dakika süreyle inkübe hücreleri. 10 dakika boyunca DAPI (0.1 ug / ml de-iyonize edilmiş su), hücre, çekirdeklerini etiketleyin. Not: Antikor çekimi ve konsantrasyon MIGht şirket protokolüne göre değişir. Iki kez boyama safhasından sonra 5 dakika boyunca PBS ile yıkayın örnekler. <img alt="Şekil 1," src="/files/ftp_upload/52566/52566fig1.jpg" /></li><li> En az bir 20 × objektif kullanarak Epifloresans veya konfokal mikroskobu ile görüntü örnekleri. Mikroskop sekonder antikor buna göre filtreleri seçin. Bir DAPI filtre seçin (λ EX = 358 nm; λ EM 488 nm =) hücre çekirdekleri görselleştirmek için. </li><li> Değerlendirerek fotoğrafları analiz: i) maksimum nörit uzunluğu (kayıt hücre gövdesi başlangıcına akson ucundan uzunluğu), ii) nöronal hücre başına nöritlerin sayısı () hücre başına nöritlerin tüm Özetle iii) nöritleri olan hücrelerin yüzdesi (pozitif lekeli çekirdeğe sahip olan hücrelerin toplam sayısı) 19 ile βIII-tubulin sentezleyen hücrelerin toplam sayısına bölün. </li></ol> 4. Hücre içi Ca 2+ Görüntüleme Lazer kaynaklı <ol&gt; <li> Pluronic F-127 stok çözeltisi (w / v), susuz dimetil sülfoksit (DMSO), 10 ml çözünen 2 g çözülmesiyle bir% 20 hazırlayın. Çözünürlüğünü arttırmak için yaklaşık 20 dakika boyunca, 40 ° C&#39;de, Pluronic F-127 çözeltisi ısıtın. Oda sıcaklığında saklanan önceden hazırlayın. </li><li> ND, inkübasyonu takiben 3. günde, bir dengelenmiş tuz solüsyonu hazırlamak (BSS, 135 mM NaCI, 4.5 mM KCI, 1.5 mM CaCl2, 0.5 mM MgCl2, 5.6 mM glükoz ve 10 mM HEPES, pH 7.4) ve 5 ile desteklenmiş DMSO içinde Fluo-4:00 ve% 0.1 uM (a / h), Pluronic F-127 çözeltisi eklenmiştir. Not: BSS çözümü önceden hazırlanmış ve 1 aylık bir süre için buzdolabında olabilir. Deney gününde takviyesi (Fluo-4:00 ve Pluronic ™ F-127) ilave edin. </li><li> Hücre farklılaşması orta çıkarın ve desteklenen BSS çözümü ile değiştirin. Bir ters konfokal mikroskop ile en iyi sonuçları elde etmek için, iyi bir mikro-slayt hücreleri kuluçkaya yatmaktadır. </li><li> Fluo-4:00 ile yük NG108-15 hücreleri% 5 CO 2/37 ° C&#39;de karanlıkta 30 dakika karıştırıldı. Inkübasyon süresi sonrasında, herhangi bir hücre dışı yüksüz floroforu kaldırmak için BSS ile iki kez numune yıkayın. </li><li> Çift bir tek modlu fiber optik, lazer ve standart teknikler kullanılarak ucu bölmektedir. (Uç mikroskopi incelenmesi üzerine lif eksenine dik ve düz olmalıdır, yani), yüksek kalitede bir yüzey sağlamak için, bir optik mikroskop altında elde edilen uç dikkate alınmalıdır. <ol><li> Standart bir elektrik metre ile çıkış lazer gücünü ölçün. Bir fiber optik tutucu içine ışık teslimat lif yerleştirin ve bir micropositioner takınız. Brown ve ark bakın. 20 fiber optik hazırlama ve konumlandırma hakkında daha fazla bilgi için. Dikkat: (örn lazer ışınına doğrudan bakmayın taşıma sırasında lazer güvenlik gözlük, diğer laboratuvar kullanıcılara kaçak ışık maruziyeti önlemek) lazer gücünün ölçümü sırasında lazer güvenliği için genel kurallara uyun &lt;./ Li&gt; </ol></li><li> Optik modülasyonu izlemek için taşınabilir lazer bir osiloskop bağlayın. Değişken frekans (0.5-2 Hz) ve darbe uzunlukları (20-100 ms) olan bir ikili sinyali kullan. Paviolo ark. 13 gösterilen kurulum sonrasında mikroskop için transistör-transistör mantığı (TTL) olarak modülasyon sinyali kullanarak lazer girişini bağlayın. <ol><li> Bir ters konfokal mikroskop altında hücrelerin yerleştirin ve uzak iletim aydınlatma modunda hedef hücrenin ışık teslimat fiber 250 ± 50 mikron yerleştirin. Bu mesafede, hedefe ışın yarıçapını hesaplamak için 3.3.1 sunulan denklemleri kullanın. </li></ol></li><li> Içselleştirilmiş Fluo-4:00 boya heyecanlandırmak için argon-iyon lazeri (488 nm) kullanın (λ EX = 494 nm; λ EM 516 nm =) ve endocytosed NR&#39;lerin uyarılması için senkronize LD. Zaman serisi tarama toplayarak en az 40 x objektif kullanılarak, örneklerin ve kontrollerin oda sıcaklığında görüntüleme gerçekleştirmek256 256 x piksel / en az 4 Hz frekans ile gidiş-dönüş modunda çerçeve çözünürlüğünde. Herhangi bir argon-iyon lazer girişimi (bazal gürültü) tanımlamak için herhangi bir LD uyarma olmadan kayıt yapın. </li><li> Uyarlamalı ağırlıklı cezalandırılmış en-küçük kareler algoritmaları kullanarak 21 verilerden arka plan çıkarın. Zamanın bir fonksiyonu olarak bağlı Ca2 + varyasyonları çizilir. Bir seviyede temel gürültü (3σ) üç kez standart sapması eşikleme görüntü sonrası işleme yazılımı kullanarak floresan yoğunluğu geçici zirveleri analiz. </li></ol>

<ol>
	<li>Richter, C. P., Matic, A. I., Wells, J. D., Jansen, E. D., Walsh, J. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neural+stimulation+with+optical+radiation.">Neural stimulation with optical radiation.</a> Laser. Photonics Rev. 5 (1), 68-80 (2011).</li><li>Dittami, G. M., Rajguru, S. M., Lasher, R. A., Hitchcock, R. W., Rabbitt, R. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Intracellular+calcium+transients+evoked+by+pulsed+infrared+radiation+in+neonatal+cardiomyocytes.">Intracellular calcium transients evoked by pulsed infrared radiation in neonatal cardiomyocytes.</a> J. Physiol. 589 (6), 1295-1306 (2011).</li><li>Thompson, A. C., Wade, S. A., Brown, W. G. A., Stoddart, P. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Modeling+of+light+absorption+in+tissue+during+infrared+neural+stimulation.">Modeling of light absorption in tissue during infrared neural stimulation.</a> J. Biomed. Opt. 17 (7), 075002-075002 (2012).</li><li>Thompson, A. C., Wade, S. A., Cadusch, P. J., Brown, W. G., Stoddart, P. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Modeling+of+the+temporal+effects+of+heating+during+infrared+neural+stimulation.">Modeling of the temporal effects of heating during infrared neural stimulation.</a> J. Biomed. Opt. 18 (3), 035004 (2013).</li><li>Huang, H., Delikanli, S., Zeng, H., Ferkey, D. M., Pralle, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Remote+control+of+ion+channels+and+neurons+through+magnetic-field+heating+of+nanoparticles.">Remote control of ion channels and neurons through magnetic-field heating of nanoparticles.</a> Nat. Nanotechnol. 5 (8), 602-606 (2010).</li><li>Farah, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Holographically+patterned+activation+using+photo-absorber+induced+neural-thermal+stimulation.">Holographically patterned activation using photo-absorber induced neural-thermal stimulation.</a> J. Neural. Eng. 10 (5), (2013).</li><li>Ciofani, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Enhancement+of+neurite+outgrowth+in+neuronal-like+cells+following+boron+nitride+nanotube-mediated+stimulation.">Enhancement of neurite outgrowth in neuronal-like cells following boron nitride nanotube-mediated stimulation.</a> ACS Nano. 4 (10), 6267-6277 (2010).</li><li>Kim, J. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Enhancement+of+neurite+outgrowth+in+PC12+cells+by+iron+oxide+nanoparticles.">Enhancement of neurite outgrowth in PC12 cells by iron oxide nanoparticles.</a> Biomaterials. 32 (11), 2871-2877 (2011).</li><li>Myroshnychenko, V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Modelling+the+optical+response+of+gold+nanoparticles.">Modelling the optical response of gold nanoparticles.</a> Chem. Soc. Rev. 37 (9), 1792-1805 (2008).</li><li>Choi, W. I., Sahu, A., Kim, Y. H., Tae, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photothermal+cancer+therapy+and+imaging+based+on+gold+nanorods.">Photothermal cancer therapy and imaging based on gold nanorods.</a> Ann. Biomed. Eng. 40 (2), 534-546 (2011).</li><li>Zhan, Q., Qian, J., Li, X., He, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+study+of+mesoporous+silica-encapsulated+gold+nanorods+as+enhanced+light+scattering+probes+for+cancer+cell+imaging.">A study of mesoporous silica-encapsulated gold nanorods as enhanced light scattering probes for cancer cell imaging.</a> Nanotechnology. 21 (5), 055704 (2010).</li><li>Paviolo, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Laser+exposure+of+gold+nanorods+can+increase+neuronal+cell+outgrowth.">Laser exposure of gold nanorods can increase neuronal cell outgrowth.</a> Biotechnol. Bioeng. 110 (8), 2277-2291 (2013).</li><li>Paviolo, C., Haycock, J. W., Cadusch, P. J., McArthur, S. L., Stoddart, P. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Laser+exposure+of+gold+nanorods+can+induce+intracellular+calcium+transients.">Laser exposure of gold nanorods can induce intracellular calcium transients.</a> J. Biophotonics. 7 (10), 761-765 (2014).</li><li>Yong, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gold-nanorod-assisted+near-infrared+stimulation+of+primary+auditory+neurons.">Gold-nanorod-assisted near-infrared stimulation of primary auditory neurons.</a> Adv. Healthcare Mater. , (2014).</li><li>Eom, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Enhanced+infrared+neural+stimulation+using+localized+surface+plasmon+resonance+of+gold+nanorods.">Enhanced infrared neural stimulation using localized surface plasmon resonance of gold nanorods.</a> Small. , (2014).</li><li>Juste, J., Pastoriza-Santos, I., Liz-Marz&#225;n, L. M., Mulvaney, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gold+nanorods:+Synthesis,+characterization+and+applications.">Gold nanorods: Synthesis, characterization and applications.</a> Coordination Chemistry Reviews. (17-18), 1870-1901 (2005).</li><li>Shang, J., Gao, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanoparticle+counting:+towards+accurate+determination+of+the+molar+concentration.">Nanoparticle counting: towards accurate determination of the molar concentration.</a> Chem. Soc. Rev. 43 (21), 7267-7278 (2014).</li><li>Sharma, V., Park, K., Srinivasarao, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Shape+separation+of+gold+nanorods+using+centrifugation.">Shape separation of gold nanorods using centrifugation.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. 106 (13), 4981-4985 (2009).</li><li>Kaewkhaw, R., Scutt, A. M., Haycock, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Anatomical+site+influences+the+differentiation+of+adipose-derived+stem+cells+for+schwann-cell+phenotype+and+function.">Anatomical site influences the differentiation of adipose-derived stem cells for schwann-cell phenotype and function.</a> Glia. 59 (5), 734-749 (2011).</li><li>Brown, W. G. A., Needham, K., Nayagam, B. A., Stoddart, P. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Whole+cell+patch+clamp+for+investigating+the+mechanisms+of+infrared+neural+stimulation.">Whole cell patch clamp for investigating the mechanisms of infrared neural stimulation.</a> JoVE. (77), (2013).</li><li>Cadusch, P. J., Hlaing, M. M., Wade, S. A., McArthur, S. L., Stoddart, P. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Improved+methods+for+fluorescence+background+subtraction+from+Raman+spectra.">Improved methods for fluorescence background subtraction from Raman spectra.</a> J. Raman Spectrosc. 44 (11), 1587-1595 (2013).</li><li>Daud, M. F. B., Pawar, K. C., Claeyssens, F., Ryan, A. J., Haycock, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+aligned+3D+neuronal-glial+co-culture+model+for+peripheral+nerve+studies.">An aligned 3D neuronal-glial co-culture model for peripheral nerve studies.</a> Biomaterials. 33 (25), 5901-5913 (2012).</li><li>Jung, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Intracellular+gold+nanoparticles+increase+neuronal+excitability+and+aggravate+seizure+activity+in+the+mouse+brain.">Intracellular gold nanoparticles increase neuronal excitability and aggravate seizure activity in the mouse brain.</a> PLoS ONE. 9 (3), e91360 (2014).</li><li>Salinas, K., Kereselidze, Z., DeLuna, F., Peralta, X., Santamaria, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transient+extracellular+application+of+gold+nanostars+increases+hippocampal+neuronal+activity.">Transient extracellular application of gold nanostars increases hippocampal neuronal activity.</a> J. Nanobiotechnology. 12 (1), 31 (2014).</li><li>Ebbesen, C. L., Bruus, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Analysis+of+laser-induced+heating+in+optical+neuronal+guidance.">Analysis of laser-induced heating in optical neuronal guidance.</a> J. Neurosci. Meth. 209 (1), 168-177 (2012).</li><li>Iwanaga, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Location-dependent+photogeneration+of+calcium+waves+in+HeLa+cells.">Location-dependent photogeneration of calcium waves in HeLa cells.</a> Cell Biochem. Biophys. 45 (2), 167-176 (2006).</li><li>Huang, X., Jain, P. K., El-Sayed, I. H., El-Sayed, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Determination+of+the+minimum+temperature+required+for+selective+photothermal+destruction+of+cancer+cells+with+the+use+of+immunotargeted+gold+nanoparticles.">Determination of the minimum temperature required for selective photothermal destruction of cancer cells with the use of immunotargeted gold nanoparticles.</a> Photochem. Photobiol. 82 (2), 412-417 (2006).</li><li>Connor, E. E., Mwamuka, J., Gole, A., Murphy, C. J., Wyatt, M. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gold+nanoparticles+are+taken+up+by+human+cells+but+do+not+cause+acute+cytotoxicity.">Gold nanoparticles are taken up by human cells but do not cause acute cytotoxicity.</a> Small. 1 (3), 325-327 (2005).</li><li>Isomaa, B., Reuter, J., Djupsund, B. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+subacute+and+chronic+toxicity+of+cetyltrimethylammonium+bromide+(CTAB),+a+cationic+surfactant,+in+the+rat.">The subacute and chronic toxicity of cetyltrimethylammonium bromide (CTAB), a cationic surfactant, in the rat.</a> Arch. Toxicol. 35 (2), 91-96 (1976).</li><li>Juste, J., Pastoriza-Santos, I., Liz-Marz&#225;n, L., Mulvaney, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gold+nanorods:+synthesis,+characterization+and+applications.">Gold nanorods: synthesis, characterization and applications.</a> Coord. Chem. Rev. 249 (17-18), 1870-1901 (2005).</li><li>Dreaden, E. C., Alkilany, A. M., Huang, X., Murphy, C. J., El-Sayed, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+golden+age:+gold+nanoparticles+for+biomedicine.">The golden age: gold nanoparticles for biomedicine.</a> Chem. Soc. Rev. 41 (7), 2740-2779 (2012).</li><li>Huang, X., Jain, P. K., El-Sayed, I. H., El-Sayed, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Plasmonic+photothermal+therapy+(PPTT)+using+gold+nanoparticles.">Plasmonic photothermal therapy (PPTT) using gold nanoparticles.</a> Lasers Med. Sci. 23 (3), 217-228 (2008).</li><li>Albert, E. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=TRPV4+channels+mediate+the+infrared+laser-evoked+response+in+sensory+neurons.">TRPV4 channels mediate the infrared laser-evoked response in sensory neurons.</a> J. Neurophysiol. 107 (12), 3227-3234 (2012).</li><li>Garcia-Elias, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Phosphatidylinositol-4,5-biphosphate-dependent+rearrangement+of+TRPV4+cytosolic+tails+enables+channel+activation+by+physiological+stimuli.">Phosphatidylinositol-4,5-biphosphate-dependent rearrangement of TRPV4 cytosolic tails enables channel activation by physiological stimuli.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 110 (23), 9553-9558 (2013).</li><li>Shapiro, M. G., Homma, K., Villarreal, S., Richter, C. -. P., Bezanilla, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Infrared+light+excites+cells+by+changing+their+electrical+capacitance.">Infrared light excites cells by changing their electrical capacitance.</a> Nat. Commun. 3 (736), (2012).</li><li>Roggan, A., Friebel, M., D&#246;rschel, K., Hahn, A., M&#252;ller, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+properties+of+circulating+human+blood+in+the+wavelength+range+400-2500+nm.">Optical properties of circulating human blood in the wavelength range 400-2500 nm.</a> J. Biomed. Opt. 4 (1), 36-46 (1999).</li><li>Byrnes, K. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Light+promotes+regeneration+and+functional+recovery+and+alters+the+immune+response+after+spinal+cord+injury.">Light promotes regeneration and functional recovery and alters the immune response after spinal cord injury.</a> Lasers Surg. Med. 36 (3), 171-185 (2005).</li><li>Wu, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=810+nm+wavelength+light:+an+effective+therapy+for+transected+or+contused+rat+spinal+cord.">810 nm wavelength light: an effective therapy for transected or contused rat spinal cord.</a> Lasers Surg. Med. 41 (1), 36-41 (2009).</li><li>Grossman, N., Schneid, N., Reuveni, H., Halevy, S., Lubart, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=780+nm+low+power+diode+laser+irradiation+stimulates+proliferation+of+keratinocyte+cultures:+involvement+of+reactive+oxygen+species.">780 nm low power diode laser irradiation stimulates proliferation of keratinocyte cultures: involvement of reactive oxygen species.</a> Lasers Surg. Med. 22 (4), 212-218 (1998).</li><li>Wong-Riley, M. T. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photobiomodulation+directly+benefits+primary+neurons+functionally+inactivated+by+toxins+-+Role+of+cytochrome+c+oxidase.">Photobiomodulation directly benefits primary neurons functionally inactivated by toxins - Role of cytochrome c oxidase.</a> J. Biol. Chem. 280 (6), 4761-4771 (2005).</li><li>Beauvoit, B., Kitai, T., Chance, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Contribution+of+the+mitochondrial+compartment+to+the+optical+properties+pf+the+rat+liver:+a+theoretical+and+practical+approach.">Contribution of the mitochondrial compartment to the optical properties pf the rat liver: a theoretical and practical approach.</a> Biophys. J. 67 (6), 2501-2510 (1994).</li></ol>

The authors have no competing interests to disclose.

Bu sunumda belirtilen protokoller kültüre, farklılaştırmak ve optik dışsal emici kullanarak nöronal hücreleri uyarmak nasıl açıklar. NR özellikleri (örneğin boyutlar, şekil, plazmon rezonans dalga boyu ve yüzey kimyası) ve (vb dalga boyu, darbe uzunluğu, tekrarlama oranı, gibi) lazer stimülasyon parametreleri farklı deneysel ihtiyaçlarına uygun değiştirilebilir. Hücre davranışı üzerindeki etkisi standart biyolojik tahliller ve malzemeler kullanılarak izlenebilir. Genel y...

Son zamanlarda yapılan çalışmalar, su (dalga boyu&gt; 1400 nm) kızılötesi ışık emme ile bağlantılı geçici ısıtma sinir dokusu 1 kardiyomiyositlerde 2 hücre içi kalsiyum geçişlerdeki aksiyon potansiyelleri uyarılması için kullanılabileceğini göstermişlerdir. kızılötesi ışığın kullanımı nedeniyle potansiyel alansal çözünürlük, nöral protez uygulamaları için büyük ilgisini çekmiştir, genetik doğrudan doku ile temas, uyarım eserler minimize, ve ihtiyaç çıkarılması eksikliği (uyarılması öncesi hücreleri değiştirmek ) Optogenetik gerekli olduğu şekilde 1. Tüm bu avantajlar rağmen, son zamanlarda geliştirilen termal modeller hedef doku / hücre birden fazla uyaran siteleri ve / veya yüksek tekrarlama oranları 3,4 kullanılan kümülatif ısıtma etkileri, etkilenebilir önerdi. Bu sorunlara cevap olarak, araştırmacılar dışsal Akustik kullanma potansiyeli tanıdısinir uyarımı için mektir dokuda daha lokalize ısıtma etkiler üretmek için. Huang ve ark., Uzaktan bir radyo frekansı manyetik alanı 5, HEK 293 hücrelerinde sıcaklığa duyarlı TRPV1 kanalları etkinleştirmek için süperparamanyetik ferrit nanopartiküller kullanarak bu prensip gösterdi. Bu teknik, (manyetik alan doku ile nispeten zayıf etkileşim) daha derin bir penetrasyon için izin vermesine rağmen, tepkiler sadece oldukça biyonik cihazlar 5 ihtiyaç milisaniye süreleri daha saniye süre boyunca kaydedildi. In vitro siyah mikro-parçacıklar ile sıçan kortikal nöronların Benzer şekilde, Farah ark. Gösterdi elektriksel stimülasyon. Onlar potansiyel hızlı tekrarlama oranları 6 için izin μJ aralığında us ve enerjilerin yüzlerce sipariş üzerine darbe süreleri kullanılarak uyarılması hücre düzeyinde hassasiyet gösterdi. dış emicilerin kullanılması da uyarılması için tatbik edilmiştirin vitro morfolojik değişimler. Ciofani ark. Ultrason 7 heyecan piezoelektrik bor nitrür nanotüpler kullanılarak nöronal hücre akıbet bir ~% 40 artış gösterdi. Benzer şekilde, PC12 hücrelerinde endocytosed demir oksit nanopartiküller nedeniyle demir oksit 8 hücre yapışma moleküllerinin aktivasyonuna, doza bağımlı bir şekilde nörit farklılaşmasını arttırmak için rapor edilmiştir. Son zamanlarda, sinir uyarımı yardımcı olmak için dışsal emiciler ilgi de altın nanopartiküllerin kullanımı (Au NPS) odaklanmıştır. Au NPler etkili bir plasmonik tepe lazer ışığı absorbe ettiği ve ısı 9 şeklinde çevreleyen ortam içine dağıtmak yeteneğine sahiptir. 10 - partikül şekilleri tüm arasında, altın nanoçubuklar optik soğurma (Au NR&#39;ler) elverişli (NUR, 750-1,400 nm arasında dalga boyu yakın kızılötesi) Biyolojik dokuların terapötik pencere eşleşir. Ayrıca, cont içindesinir stimülasyon ext, Au NR&#39;lerin kullanımı nispeten olumlu biyouyumluluk ve yüzey fonksiyonlandırmalar seçenekleri 11 geniş bir yelpazede sunmaktadır. Son zamanlarda yapılan çalışmalar farklılaşması üzerinde bir uyarıcı etkisi NG108-15 nöronal hücrelerin 12 Au NR&#39;lerin sürekli lazer maruz sonra indüklenebilir göstermiştir. Benzer şekilde, hücre içi kalsiyum geçici değişken frekansı ve darbe ile modüle edilmiş lazer ışını 13 uzunlukları sonra Au NR&#39;lerin ile kültürlenmiştir nöronal hücrelerde kaydedildi. Hücre membran depolarizasyon aynı zamanda, spiral gangliyon nöronları 14 primer kültürlerinde Au NR&#39;lerin NIR lazer aydınlatma sonra kaydedildi. ışınlanmış Au NR&#39;lerin ile in vivo uygulamada ilk sadece son zamanlarda kanıtlanmıştır. Eom ve arkadaşları onların plasmonik zirvesinde Au NRS maruz kalan ve bileşik sinir aksiyon potansiyellerinin (CNaPS) genliği bir altı kat artış ve sıçan siyatik sinir stimülasyon eşiği üç kat azalma kaydedildi. trzenginleştirilebilir yanıtı NR plasmonik tepe 15 uyarılması kaynaklanan lokal ısıtma etkilerine bağlandı. Bu yazıda, Au NR&#39;lerin ile kültüre NG108-15 nöronal hücrelerin lazer stimülasyon etkilerini araştırmak için protokoller belirtilir. Bu yöntemler, standart biyolojik teknikler ve malzemeler kullanılarak in vitro hücre popülasyonlarının saçmak için basit, ama güçlü, bir yol sağlar. Protokol güvenli bir şekilde çalışmasını ve tekrarlanabilir dengelenmesini sağlayan fiber lazer diyot (LD) dayanmaktadır. Au NR örnek hazırlama ve lazer ışınlama yöntemi daha spesifik sentez ve kültür protokolleri sırasıyla bilinen şartıyla, farklı parçacık şekil ve nöronal hücre kültürlerine uzatılabilir.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Au NR</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>716812</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NG108-15</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>8811230</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DMEM</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>D6546</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>FCS</td>
			<td>Life Technologies</td>
			<td>10100147</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>L-glutamine</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>G7513</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Penicillin/streptomycin</td>
			<td>Life Technologies</td>
			<td>15140122</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Amphotericin B</td>
			<td>Life Technologies</td>
			<td>15290018</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Formaldehyde</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>F8775</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Triton X-100</td>
			<td>BDH</td>
			<td>T8532</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>BSA</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>A2058</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Anti-&#946;III-tubulin</td>
			<td>Promega</td>
			<td>G7121</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TRITC-conjugated anti-mouse IgG antibody</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>T5393</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DAPI</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td>D1306</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fluo-4 AM</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td>F14201</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DMSO</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>472301</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pluronic F-127</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td>P6867</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Equipment name</td>
			<td>Company</td>
			<td>Catalogue Number</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>UV-Vis spectrometer</td>
			<td>Varian Medical Systems Inc.</td>
			<td>Cary 50 Bio</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mini centrifuge</td>
			<td>Eppendorf</td>
			<td>Mini Spin</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sonic bath</td>
			<td>Unisonics Australia</td>
			<td>FPX 10D</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cell culture incubator</td>
			<td>Kendro</td>
			<td>Hera Cell 150</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cell culture centrifuge</td>
			<td>Hettich</td>
			<td>Rotofix 32A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Laser diode</td>
			<td>Optotech</td>
			<td>780 nm single mode fibre - coupled LD</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Optical fiber</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>780 HP</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Power meter</td>
			<td>Coherent</td>
			<td>Laser Check</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ImageJ</td>
			<td>http://rsb.info.nih.gov/ij/index.html</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Epifluorescent microscope</td>
			<td>Axon Instruments</td>
			<td>ImageX-press 5000A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>&#956;-slide well</td>
			<td>Ibidi</td>
			<td>80826</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Inverted confocal microscope</td>
			<td>Carl Zeiss Microscopy Ltd.</td>
			<td>LSM 510 meta-confocal microscope</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Oscilloscope</td>
			<td>Tektronix</td>
			<td>TDS210</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

gold nanorod-assisted optical stimulation of neuronal cells

Recent studies have demonstrated that nerves can be stimulated in a variety of ways by the transient heating associated with the absorption of infrared light by water in neuronal tissue. This technique holds great potential for replacing or complementing standard stimulation techniques, due to the potential for increased localization of the stimulus and minimization of mechanical contact with the tissue. However, optical approaches are limited by the inability of visible light to penetrate deep into tissues. Moreover, thermal modelling suggests that cumulative heating effects might be potentially hazardous when multiple stimulus sites or high laser repetition rates are used. The protocol outlined below describes an enhanced approach to the infrared stimulation of neuronal cells. The underlying mechanism is based on the transient heating associated with the optical absorption of gold nanorods, which can cause triggering of neuronal cell differentiation and increased levels of intracellular calcium activity. These results demonstrate that nanoparticle absorbers can enhance and/or replace the process of infrared neural stimulation based on water absorption, with potential for future applications in neural prostheses and cell therapies.

Burada tarif edilen Protokolleri 1, 2 ve 3 kullanılarak, farklılaşması üzerinde bir uyarıcı etkisi Au NP ile kültüre NG108-15 nöronal hücrelerde gözlenmiştir laser (Au NR&#39;ler, poli (sitiren) Au NRS ve silis kaplı Au NR&#39;ler -kaplı) 1.25 ve 7.5 W arasındaki poz · cm -2. RhodamineB etiketli Au NR&#39;lerin Konfokal görüntüler partiküller inkübasyonun 12 1. gününden itibaren içsel olduğunu göstermiştir. lokalizasyonları alım tercih mekanizması hücre gövdesi memb...

Watch this Scientific Journal Video about Gold Nanorod-assisted Optical Stimulation of Neuronal Cells at JoVE.com

Gold Nanorod-assisted Optical Stimulation of Neuronal Cells

This protocol outlines how to use the transient heating associated with the optical absorption of gold nanorods to stimulate differentiation and intracellular calcium activity in neuronal cells. These results potentially open up new applications in neural prostheses and fundamental studies in neuroscience.

Altın Nöronal Hücrelerde optik Uyarım Nanorod destekli

Recent studies have demonstrated that nerves can be stimulated in a variety of ways by the transient heating associated with the absorption of infrared ...

gold-nanorod-assisted-optical-stimulation-of-neuronal-cells

Research

JoVE Journal

Neuroscience

8.9K Görüntüleme.  Swinburne University of Technology. This protocol outlines how to use the transient heating associated with the optical absorption of gold nanorods to stimulate differentiation and intracellular calcium activity in neuronal cells. These results potentially open up new applications in neural prostheses and fundamental studies in neuroscience.