The work was supported by EU through project FP7-PEOPLE-212-ITN 316832-OLIMPIA, 
Telethon - Italy (grants GGP12033 and GGP14022), Fondazione Cariplo (grant ID 2013-0738).

Fotoaktif Substratlar hazırlanması 1. <ol><li> Bir P3HT hazırlayın: PCBM çözeltisi: benzen (1 ağ / ağ 1) 20 g / L&#39;lik bir konsantrasyonda P3HT. 60 ° C&#39;de en az 4 saat boyunca manyetik bir karıştırıcı ile çözelti karıştırın. Her bir taban hazırlanacak çözeltinin 150 ul&#39;lik bir hacim düşünün. </li><li> Temiz İTO kaplı cam slaytlar bir sonikatöre deiyonize su, aseton ve izopropanol ardışık banyolar ile (R, s = 10 Ω / sq, 18x18 mm 2, kalınlık 170 um) (her bir aşama için 10 dakika). Bir azot tabancası ile lamelleri kurulayın. 10 dakika boyunca 100 W gücünde bir plazma temizleyici örnekleri koyun. </li><li> Döndürmeli kaplama ile temizlenmiş alt tabakalar üzerinde aktif tabakanın ince bir film oluşturur. <ol><li> Bir Elmas ucu olan, İTO kaplı yüzeylerde aynı yanal boyutları bir mikroskop cam slayt, (kalınlık ≈ 1 mm) kesti. Sıcak plakadan PCBM çözeltisi ve bu, ortam sıcaklığına kadar soğuması: P3HT çıkarın. </li><li> Iki st ayarlamaeps spin-lak programı: i) 800 rpm&#39;de 30 sn; ii) 1600 rpm&#39;de 30 saniye. Spin-kaplayıcının aynanın slayt yerleştirin ve bunu düzeltmek için vakum başlar. İTO kaplı tarafı yukarı bakacak şekilde slayt aseton bir damla ve daha sonra temizlenmiş substrat, koyun. Fazla aseton kurtulmak için spin-lak rotasyon başlatın. </li><li> Yüzeylerde PCBM çözümü ve tekrar spin-kaplayıcı (1.3.2 açıklanan aynı protokolü kullanın) başlatın: P3HT 150 ul koyun. </li><li> Spin-kaplayıcı bittikten sonra, örneği kaldırmak ve dikkatle cam slayt kaplı alt tabakayı çıkarın. Aseton batırılmış bir bez ile temiz oda substrat arkasını temizleyin. Not: kullanılana kadar fotoaktif alt-tabakalar ile karanlık bir kutu içinde birkaç gün muhafaza edilebilir. Daha uzun süreler için, soy gaz ile bir eldiven kutusu içinde tutmak. </li></ol></li></ol> Hücre Kültürü Orta ve Elektrofizyoloji Çözümleri 2. Hazırlık <ol><li> Tam büyüme ortamı (CGM) hazırlayınHEK-293 hücreleri: Dulbecco&#39;nun Eagle ortamında ısı ile inaktive edilmiş olup% 10 Fetal Sığır Serumu (FBS), 100 U / ml penisilin ve 100 ug / ml streptomisin ile takviye edilmiş (DMEM) değiştirildi. 4 ° C &#39;de 0.2 um filtrasyon sistemi ve mağaza ile orta sterilize edin. </li><li> 135 NaCl, 5.4 KCl, 5 HEPES, 10 Glikoz, 1.8 CaCl2, 1 MgCl2: ultra-saf su (mM olarak konsantrasyonlar) hücre dışı çözelti hazırlayın. NaOH ile 7.4&#39;e pH ayarlayın. 4 ° C &#39;de 0.2 um filtrasyon sistemi ve mağaza ile çözelti sterilize edin. </li><li> (MM konsantrasyonları) hücre içi ultra saf su ile çözüm hazırlayın: 12 KCI, 125 K-Glukonat, 1 MgCl2, 0.1 CaCl2, 10 EGTA, 10 HEPES, 10 ATP-Na 2. ATP-Na 2 ısıya duyarlı olduğunu unutmayın ve en son ekleyin. NaOH ile 7.4&#39;e pH ayarlayın. -20 ° C&#39;de, bir 0.2 mikron filtre sistemi ile bir çözüm, kısım 1 ml&#39;lik tüplerde ml ve mağaza sterilize edin. </li></ol> 3. Kaplama HEK-293 hücreleriAktif Yüzeyler üzerinde <ol><li> Bir cam kabın alüminyum ya da kapalı bir Petri kabı kapatıldı ve sterilizasyon için 2 saat boyunca 120 ° C&#39;de bir fırına konulur olarak fotoaktif substrat yerleştirin. Itibaren bu andan itibaren, steril şartlarda tüm işlemleri gerçekleştirmek. Steril bir kaput örnekleri koymak ve onları soğumasını bekleyin. </li><li> Coat bir yapışma tabakası ile fotoaktif yüzey yüzey hidrofobikliğini azaltmak ve hücre yapışmasını teşvik etmek. <ol><li> Bir P35 Petri kabındaki aktif yüzeylerde veya 6 çukurlu plaka koyun. Konjuge polimer tabakasının hidrofobisitesi göz önüne alındığında, bir polidimetilsiloksan (PDMS) iyi örnek düzeltmek ve çözümler sınırlandırmak için yapmak. <ol><li> Viskoz bir bulamaç elde etmek için, bir cam çubuk ile 1 oranında a 10 PDMS ve katalizör karıştırılır. </li><li> Her bir yarısı karşılamak için yeterli bir miktar dağıtma, 6 oyuklu bir plaka içerisinde bulamaç dökün. </li><li> Oda sıcaklığında PDMS polimerizasyonu için bekleyin. </li><li> Obta için ortada vulkanize PDMS KesilmişPolimer numunenin aynı boyutta bir kare şekli ining. </li><li> En az 30 dakika boyunca% 70 etanol-su karışımı içine daldırma ile PDMS kuyu sterilize edin. </li></ol></li><li> Iyi PDMS kullanıyorsanız, iyi hücre kültürü sonrası PDMS sökerken tüm katmanın ayrılmasını önlemek için, sivri cımbız ile kuyunun bütün sınır boyunca fotoaktif tabaka çizmeyin. </li><li> Fibronektin çözeltisi (PBS içinde 2 mg / L) ile, her numunenin tüm yüzeyini kaplar. Bir PDMS iyi (: 15x15 mm 2 de net yüzeyini) kullanıldığı takdirde numune başına 500-750 ul arasında bir hacim genellikle yeterlidir. De PDMS olmadan fibronektin çözeltinin yaklaşık 2 mi numuneyi tamamen sokmak için gerekli olan; çözeltisi eklenirken alt-tabaka taşmaması açısından dikkat edin. En az 1 saat boyunca 37 ° C&#39;de inkübe edin. </li><li> Bir cam pipet ile fibronektin çözeltisi çıkarın ve 2 ml PBS ile bir kez yıkanır. </li></ol></li><li> Pl15.000 hücre / tam büyüme ortamında cm2 yoğunluğunda fibronektin tedavi edilen örnekler üzerinde HEK-293 hücreleri yedi. Bir kullanıldığında iyi PDMS, aksi takdirde 2-3 mi CGM&#39;nin gerekli olan, her bir örnek için CGM&#39;nin 750-1,000 ul bir hacim kullanın. 24-48 st için CO 2 37 ° C&#39;de inkübe hücreleri ve% 5. </li></ol> 4. Optik Uyarım Protokol ve Elektrofizyolojik Ölçümler <ol><li> Isıtmaları için 37 ° C&#39;da bir su banyosu içinde, hücre dışı çözelti koyun; , hücre içi bir çözüm çözülme 34 gauge iğne ile 1 ml şırınga koymak ve ATP bozulmasını önlemek için buz ile temas halinde tutun. </li><li> Dikkatle PDMS kaldırarak de eğer mevcut, inkübatör hücre kaplı alt tabaka atın. Bir cam pipet ile büyüme ortamı çıkarın ve ekstrasellüler çözümü ile numuneyi durulayın. Hücre dekolmanı önlemek için yavaş yavaş ilerleyin. </li><li> Hücre dışı solutio ile elektrofizyoloji istasyonunun numune tutucu içine cihazı koymakn ve referans elektrot. Bir çekici ile yama-kelepçe taze cam mikropipetler hazırlayın (ideal direnç aralığında 2-4 M? Içindedir). Hücre içi çözelti ile pipet yarısını doldurun ve mikromanipülatör monte edilir. </li><li> Cihaz üzerinde yama sağlıklı bir hücrenin arayın. Fotoaktif substratın istenmeyen uyarma önlemek için, mikroskop aydınlatıcının önünde uzun dalga boylu geçiş filtresi (örneğin, bir kesik dalga boyu λ = 750 nm görünür emen polimerler için kullanılabilir) yerleştirilmesi, görüntüleme için IR aydınlatma kullanıldığında. </li><li> Seçili hücreyi yama ve mikroskobu (Şekil 1) floresan uyarma yol üzerinden numune ışık sunarak optik uyarılması için istenen protokolü uygulamak. Patch-clamp protokolünün detaylı tarifi burada referans 20 bulunabilir. <ol><li> Bir mikrometrik manipülatör ile hücre zarına yakın yama pipet yerleştirin. Yer belirleme sırasında, overpressur geçerlidirsırayla pipet e ucunda kir yapışmasını önlemek için. Pipet hücre üzerinde birkaç mikron olmalıdır. </li><li> Yama kontrol yazılımı üzerinde pipet direnci kontrol ederken hücre zarının doğru pipet düşürücü başlayın. Pipet direnci yaklaşık 1 M? Arttığında pipet ve hücre zarı arasında gigaseal oluşturmak üzere, bir hafif bir emme uygularken, pipet fazla basıncı çıkarın (yani, ölçülen direnç 1 GΩ daha yüksek değerlerde artmalıdır) . </li><li> Mühür istikrara kavuşturmak için potansiyel (HEK293 -40 potansiyeli hücre için mV kullanılabilir) istirahat beklenen hücreye yakın pipet bir negatif potansiyel uygulayın. Nedeniyle yama amplifikatörü ve / veya yama kontrol yazılımı göreli komutlarla pipet kapasitans kapasitif transientler dengeleyin. </li><li> Kısa ve yoğun emme darbe uygulayarak hücre sitoplazması elektrik erişime izin vermek için membran kırınpipet. Hücre membran potansiyeli izlemek için (hücreye enjekte hiçbir geçerli olan, yani I = 0) geçerli kelepçe moduna yama amplifikatör ayarlayın. Hücre potansiyeli kararlı olup olmadığını görmek için birkaç dakika bekleyin. </li><li> Hücreye istenen aydınlatma protokolünü uygulayın ve membran potansiyeli üzerindeki etkisini kaydedin. Not: aydınlatma mikroskop mimarisine bağlı olarak alttan veya üstten ya numune teslim edilebilir. <ol><li> De aktif madde tarafından emilir bir eksitasyon dalga boyu seçin; P3HT için iyi: PCBM harmanı, 450-600 nm aralığında bir dalga boyunda kullanılabilir. Uygun photoexcitation yoğunlukları aralığı 10-100 mW / mm 2 bulunmaktadır. Not: Sonuç (10-20 msn altında) Işığın Kısa darbeleri hücrenin geçici depolarizasyon, uzun süreli aydınlatma ise ışığı kapatılana kadar sürekli hiperpolarizasyon görülmektedir (milisaniye veya daha uzun bakliyat yüzlerce). </li></ol></li&gt; </ol></li></ol>

<ol>
	<li>Alivisatos, A. P., 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=Nanotools+for+Neuroscience+and+Brain+Activity+Mapping.">Nanotools for Neuroscience and Brain Activity Mapping.</a> ACS Nano. 7 (3), 1850-1866 (2013).</li><li>Spira, M. E., Hai, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multi-electrode+array+technologies+for+neuroscience+and+cardiology.">Multi-electrode array technologies for neuroscience and cardiology.</a> Nat. Nanotechnol. 8 (2), 83-94 (2013).</li><li>Scanziani, M., H&#228;usser, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrophysiology+in+the+age+of+light.">Electrophysiology in the age of light.</a> Nature. 461 (7266), 930-939 (2009).</li><li>Bareket-Keren, L., Hanein, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Novel+interfaces+for+light+directed+neuronal+stimulation:+advances+and+challenges.">Novel interfaces for light directed neuronal stimulation: advances and challenges.</a> Int. J. Nanomed. 9 (1), 65-83 (2014).</li><li>Antognazza, M. 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=Shedding+Light+on+Living+Cells.">Shedding Light on Living Cells.</a> Adv. Mater. , (2014).</li><li>Martino, N., Ghezzi, D., Benfenati, F., Lanzani, G., Antognazza, M. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Organic+semiconductors+for+artificial+vision.">Organic semiconductors for artificial vision.</a> J. Mater. Chem. B. 1 (31), 3768-3780 (2013).</li><li>Antognazza, M. R., Scherf, U., Monti, P., Lanzani, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Organic-based+tristimuli+colorimeter.">Organic-based tristimuli colorimeter.</a> Appl. Phys. Lett. 90 (16), 163509 (2007).</li><li>Liao, C., Zhang, M., Yao, M. Y., Hua, T., Li, L., Yan, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Flexible+Organic+Electronics+in+Biology:+Materials+and+Devices.">Flexible Organic Electronics in Biology: Materials and Devices.</a> Adv. Mater. , (2014).</li><li>Khodagholy, D., 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=NeuroGrid:+recording+action+potentials+from+the+surface+of+the+brain.">NeuroGrid: recording action potentials from the surface of the brain.</a> Nat. Neurosci. 18 (2), 310-315 (2015).</li><li>Campana, 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=Electrocardiographic+Recording+with+Conformable+Organic+Electrochemical+Transistor+Fabricated+on+Resorbable+Bioscaffold.">Electrocardiographic Recording with Conformable Organic Electrochemical Transistor Fabricated on Resorbable Bioscaffold.</a> Adv. Mater. 26 (23), 3874-3878 (2014).</li><li>Bonetti, 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=A+Lysinated+Thiophene-Based+Semiconductor+as+a+Multifunctional+Neural+Bioorganic+Interface.">A Lysinated Thiophene-Based Semiconductor as a Multifunctional Neural Bioorganic Interface.</a> Adv. Healthc. Mater. , (2015).</li><li>Benfenati, 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=A+transparent+organic+transistor+structure+for+bidirectional+stimulation+and+recording+of+primary+neurons.">A transparent organic transistor structure for bidirectional stimulation and recording of primary neurons.</a> Nat. Mater. 12 (7), 672-680 (2013).</li><li>Rivnay, J., Owens, R. M., Malliaras, G. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Rise+of+Organic+Bioelectronics.">The Rise of Organic Bioelectronics.</a> Chem. Mater. 26 (1), 679-685 (2014).</li><li>Pires, F., 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=Neural+stem+cell+differentiation+by+electrical+stimulation+using+a+cross-linked+PEDOT+substrate:+Expanding+the+use+of+biocompatible+conjugated+conductive+polymers+for+neural+tissue+engineering.">Neural stem cell differentiation by electrical stimulation using a cross-linked PEDOT substrate: Expanding the use of biocompatible conjugated conductive polymers for neural tissue engineering.</a> BBA-Gen. Subjects. 1850 (6), 1158-1168 (2015).</li><li>Ghezzi, D., 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=A+hybrid+bioorganic+interface+for+neuronal+photoactivation.">A hybrid bioorganic interface for neuronal photoactivation.</a> Nat. Commun. 2 (166), 1-7 (2011).</li><li>Ghezzi, D., 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=A+polymer+optoelectronic+interface+restores+light+sensitivity+in+blind+rat+retinas.">A polymer optoelectronic interface restores light sensitivity in blind rat retinas.</a> Nat. Photonics. 7 (5), 400-406 (2013).</li><li>Benfenati, 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=Photostimulation+of+Whole-Cell+Conductance+in+Primary+Rat+Neocortical+Astrocytes+Mediated+by+Organic+Semiconducting+Thin+Films.">Photostimulation of Whole-Cell Conductance in Primary Rat Neocortical Astrocytes Mediated by Organic Semiconducting Thin Films.</a> Adv. Healthc. Mater. 3 (3), 392-399 (2014).</li><li>Martino, 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=Photothermal+cellular+stimulation+in+functional+bio-polymer+interfaces.">Photothermal cellular stimulation in functional bio-polymer interfaces.</a> Sci. Rep. 5 (8911), (2015).</li><li>Antognazza, M. R., Ghezzi, D., Musitelli, D., Garbugli, M., Lanzani, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+hybrid+solid-liquid+polymer+photodiode+for+the+bioenvironment.">A hybrid solid-liquid polymer photodiode for the bioenvironment.</a> Appl. Phys. Lett. 94 (24), 243501 (2009).</li><li>. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Essentials+of+Neuroscience.+Patch+Clamp+Electrophysiology.">Essentials of Neuroscience. Patch Clamp Electrophysiology.</a> JoVE Science Education Database. , (2015).</li><li>Scarpa, G., Idzko, A. L., G&#246;tz, S., Thalhammer, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biocompatibility+Studies+of+Functionalized+Regioregular+Poly(3-hexylthiophene)+Layers+for+Sensing+Applications.">Biocompatibility Studies of Functionalized Regioregular Poly(3-hexylthiophene) Layers for Sensing Applications.</a> Macromol. Biosci. 10 (4), 378-383 (2010).</li><li>Bellani, 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=Reversible+P3HT/Oxygen+Charge+Transfer+Complex+Identification+in+Thin+Films+Exposed+to+Direct+Contact+with+Water.">Reversible P3HT/Oxygen Charge Transfer Complex Identification in Thin Films Exposed to Direct Contact with Water.</a> J. Phys. Chem. C. 118 (12), 6291-6299 (2014).</li><li>Wells, 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=Optical+stimulation+of+neural+tissue+in+vivo.">Optical stimulation of neural tissue in vivo.</a> Opt. Lett. 30 (5), 504-506 (2005).</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), 1-10 (2012).</li><li>Duke, A. 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=Transient+and+selective+suppression+of+neural+activity+with+infrared+light.">Transient and selective suppression of neural activity with infrared light.</a> Sci. Rep. 3 (2600), 1-8 (2013).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

Hücrelerin optik uyarımı esas olarak ışığa duyarlı polimer seçimi, ısıl sterilizasyon parametreleri, yoğunluğu ve ışık uyaranlara süresini ilgilidir in vitro için rapor edilen protokol kritik adım. Bir P3HT: iyi zamansal ve elektrokimyasal stabiliteyi garanti beri PCBM ince film, burada seçildi. Ancak, bir bütün ışığa duyarlı polimerler aydınlatma üzerine daha spesifik, 22 analog performansları sunabilir dikkat etmelidir. Buna ek olarak, bu durumda parametre polimerin op...

Hassas bir uzaysal ve zamansal çözünürlüğe sahip hücre aktivitesini işlemek için bir olasılık sinirbilimsel araştırma ve nörolojik ve psikiyatrik bozuklukların tedavisinde çok önemli bir strateji temsil eder. 1 geleneksel metotlar çevresinde veya temas sağlayacak şekilde yerleştirilmiş elektrotlar kullanılarak hücrelerin elektrik stimülasyonu dayanmaktadır (in vivo beyin dokularında, tek hücre, hücresel şebeke, beyin dilimleri) farklı karmaşıklık olabilir hedeflenen sistem, 2. Geçtiğimiz yüzyılda, yama-kelepçe, metal ve yüzey entegre elektrotların kullanılması fizyolojisi ve tek nöronların ve sinir ağları işleyişi mekanizmalarının patofizyolojisi detaylı bir resmini sağladı. Ancak, elektriksel uyarım önemli sınırlamalar muzdarip. İlki nedeniyle kolayca adapte olamaz elektrotlar ve sabit geometri fiziksel boyutlar, bir genellikle kötü uzamsal çözünürlük ile ilgilidirBiyolojik dokuların gibi karmaşık organize sistemlere. Ayrıca, elektrotlar empedansına ve stimülasyon ve kayıt sistemler arasında çapraz konuşma ile ilgili sorunlar ölçümlerinin son sinyal-gürültü oranını etkileyebilir. 3 Öte yandan, stimülasyon için ışık kullanılması bir çok sınırlamalar üstesinden gelmeye yardımcı olabilir Elektrik yaklaşım. Her şeyden önce, bu mümkün, belirli hücre tipleri ve hatta alt-hücre bölmeleri hedef yapım görülmemiş uzaysal (&lt;1 mikron) ve temporal çözünürlük (&lt;1 msn) sunmaktadır. Bu ilgi doku ile herhangi bir fiziksel temas önler ve kayıttan stimülasyon disentangles beri ek olarak oldukça non-invaziv olduğunu. Ayrıca, ışık yoğunluğu ve dalga boyu, hem tam olarak kontrol edilebilir ve bu şekilde, farklı stimülasyon protokolleri uygulanabilir. 3,4 Bununla birlikte, hayvan hücrelerinin büyük bir çoğunluğu ışığa herhangi bir hassasiyet göstermezler. Optik stimulatio için çeşitli stratejilern, böylece, her iki yakın veya hücre içinde, ışığa duyarlı bir molekül mediatörler istismar veya hücre yakınında harici olarak yerleştirilen fotoaktif cihazı kullanılarak önerilmiştir. Birinci kategori görünür veya kızılötesi (IR) ışık ile uyarılması, hem de photocleavable / photoisomerizable bileşikler ya da ışığa molekül aktüatörler (optogenetics) &#39;deki genetik ekspresyonu ya da kullanımı gibi endojen mekanizmaları belirtmektedir. Bu ikinci tür inorganik nano / mikro-parçacıklar ya da foto-iletken silikon alt tabakaların kullanılması ile elde edilen dışsal uyan tekniklerini içerir. 5 Bununla birlikte tüm bu sistemler, parlak taraf ve dezavantajları vardır. Özellikle, görünür aralığında hücrelerin endojen emme, zayıf ve güvenilir değildir ve reaktif oksijen türlerinin üretimi eşlik hücre için zararlı olabilir. Genel olarak, İR nedeniyle su emme yerel termal ısıtma indüklemek için kullanılır, ancak suyun yok olma katsayısı dolayısıyla st gerektiren küçük,Standart mikroskop optik aracılığıyla teslim etmek ve in-vivo uygulamalar için güvenlik endişeleri oluşturabilecek zordur (onlarca W / mm 2 yüzlerce) rong kızılötesi ışık. Diğer taraftan, foto-değiştirilebilir kafes bileşikleri süresi sınırlı bir etkiye sahip olduğu ve çoğu zaman, sınırlı doku penetrasyonu sunmak için çok UV ışığı gerektirir. Ayrıca onlar aydınlatılmış alanı dışında photolysis üzerine aktive bileşiklerin difüzyon sorunları muzdarip. Son olarak, optogenetic araçları belirli hücresel subpopülasyonu ve alt bölmeleri hedef bilim adamları izin ve hızla sinirbilimsel araştırma anahtar teknolojilerden biri olarak ortaya çıkmaktadır. Ancak, viral vektör yoluyla eksojen DNA segmentini ekleyerek özellikle insan hastalarda benimsenmesi açısından önemli güvenlik sorunlarını ortaya çıkarmaktadır. Bu nedenlerle 5,6, hücre optik manipülasyon yeteneğine sahip yeni malzemeler ve cihazlar üzerinde araştırmalar son derece sıcak bir konudur. Son yıllarda, yenietkin bir şekilde hücre elektriksel aktivitenin bir modülasyon giren bir optik uyaran transdüse mümkün ışığa duyarlı konjuge polimerlerin kullanımına dayalı bir yaklaşım, ileri sürülmüştür. 7 Onlar, biyouyumlu yumuşak ve uyumlu ve onların mekanik esneklik dokusu ile samimi bir arayüze sağlar; onlar görünür aralığında ışığa özünde duyarlıdır: Polimer Photoexcitation Hücre Stimülasyon (CSPP) tekniği, tipik organik yarı iletkenler birçok anahtar sağlayan özellikleri patlatır in-vitro ve in-vivo olarak her iki 8-10. Bunun dışında, onlar kolayca daha sondalama ve yeteneklerini algılama, belirli uyarma etkinleştirmek için canlı hücreler ile arayüzüne uyum, ve fonksiyonel hale getirilebilir. 11,12 Ayrıca, kombinasyon için idealdir, iyonik ulaşım yanı sıra elektronik destekleyen elektronik reklam biyoloji. İlginçtir 13,14, onlar harici önyargı f uygulamak gerek kalmaz, fotovoltaik modda çalışabilirya da verimli hücre optik uyarım. 15 CSPP tekniğinin güvenilirliği daha önce primer nöron, 15,16 astrositler, 17, ikincil hücre çizgileri 18 ve eksplante retina dokular da dahil olmak üzere, çeşitli sistemlerde ortaya konmuştur. Bu çalışmada 16, gerekli olan bütün aşamalar, ışığa duyarlı bir biyo-polimer imal etmek için in vitro sistemlerin optik uyarılması için bir arayüz 19 detaylı bir şekilde tarif edilmektedir. Olarak hareket eden bir elektron vericisi olarak işlev uygulama durumlarında, bölge normal poli (3-hexylthiophene) içindeki bir prototip organik fotovoltaik harmanı (rr-P3HT), ve fenil-C61-butirik asit-metil ester (PCBM) olarak elektron alıcısı kullanılır. Biyolojik bir sistem olarak, insan embriyonik böbrek (HEK-293) hücreleri kullanılır. Elektrofizyolojik ölçümler yoluyla hücre aktivitesi göreli kayıt ile photostimulation protokolünün bir örneği temin edilmiştir. Tarif platformuBununla birlikte, genel geçerliliğinin ve kolayca düzgün hücre kültürü protokolü değiştirilmesi istenen işlem ve zamanı kaplama ile, farklı hücre tipleri ((uygun çözelti hazırlama süreci ve çökelme parametrelerini ayarlayarak) diğer birleşik polimerlerin kullanılması uzatılabilir Hücre tohumlama ve çoğalması) ve farklı stimülasyon protokolleri (ışık dalga boyu, uyarı sıklığı ve süresi, photoexcitation yoğunluğu) için.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="693">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">rr-P3HT</td>
			<td style="width:120px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:191px;">698989-5G</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">ITO-coated substrates</td>
			<td style="width:120px;">Nano-CS</td>
			<td style="width:191px;">IT10300100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Fibronectin</td>
			<td style="width:120px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:191px;">F1141</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">chlorobenzene</td>
			<td style="width:120px;">Sigma Aldrich</td>
			<td align="right" style="width:191px;">319996</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">PCBM</td>
			<td style="width:120px;">Nano-C</td>
			<td style="width:191px;">Nano-CPCBM-BF</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">acetone&#160;</td>
			<td style="width:120px;">Sigma Aldrich</td>
			<td align="right" style="width:191px;">270725</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">isopropyl alcohol</td>
			<td style="width:120px;">Sigma Aldrich</td>
			<td align="right" style="width:191px;">563935</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">HEK cells</td>
			<td style="width:120px;">LGC standards srl</td>
			<td style="width:191px;">ATCC-CRL-1573</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">HEPES</td>
			<td style="width:120px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:191px;">H0887</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">PBS</td>
			<td style="width:120px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:191px;">P5244</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">E-MEM</td>
			<td style="width:120px;">LGC standards srl</td>
			<td style="width:191px;">ATCC-30-2003</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">EDTA</td>
			<td style="width:120px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:191px;">E8008-</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">FBS</td>
			<td style="width:120px;">LGC standards srl</td>
			<td style="width:191px;">ATCC-30-2020</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

optical control of living cells electrical activity by conjugated polymers

Hybrid interfaces between organic semiconductors and living tissues represent a new tool for in-vitro and in-vivo applications. In particular, conjugated polymers display several optimal properties as substrates for biological systems, such as good biocompatibility, excellent mechanical properties, cheap and easy processing technology, and possibility of deposition on light, thin and flexible substrates. These materials have been employed for cellular interfaces like neural probes, transistors for excitation and recording of neural activity, biosensors and actuators for drug release. Recent experiments have also demonstrated the possibility to use conjugated polymers for all-optical modulation of the electrical activity of cells. Several in-vitro study cases have been reported, including primary neuronal networks, astrocytes and secondary line cells. Moreover, signal photo-transduction mediated by organic polymers has been shown to restore light sensitivity in degenerated retinas, suggesting that these devices may be used for artificial retinal prosthesis in the future. All in all, light sensitive conjugated polymers represent a new approach for optical modulation of cellular activity.
In this work, all the steps required to fabricate a bio-polymer interface for optical excitation of living cells are described. The function of the active interface is to transduce the light stimulus into a modulation of the cell membrane potential. As a study case, useful for in-vitro studies, a polythiophene thin film is used as the functional, light absorbing layer, and Human Embryonic Kidney (HEK-293) cells are employed as the biological component of the interface. Practical examples of successful control of the cell membrane potential upon stimulation with light pulses of different duration are provided. In particular, it is shown that both depolarizing and hyperpolarizing effects on the cell membrane can be achieved depending on the duration of the light stimulus. The reported protocol is of general validity and can be straightforwardly extended to other biological preparations.

Hücreler P3HT kolayca kültürlenebilir: PCBM substratları (tarif edilen protokol aşama 3,2 kullanılan fibronektin benzeri) uygun bir tutunma katmanı yatırılır koşuluyla. P3HT: Görünür spektrumun yeşil kısmında PCBM optik soğurma zirveleri; bununla birlikte diğer ışığa duyarlı eşlenik polimerler Tercih edilen photostimulation dalga boyları aralığında (Şekil 2) göre seçilebilir. . PCBM filmi gösterilmiştir: Bu alt-tabakaların Biyouyumluluk...

Watch this Scientific Journal Video about Optical Control of Living Cells Electrical Activity by Conjugated Polymers at JoVE.com

Optical Control of Living Cells Electrical Activity by Conjugated Polymers

Konjuge Polimerler tarafından Hücreler Elektrik Etkinliği Yaşam Optik Kontrol

A method for stimulation of in-vitro cell cultures electrical activity with visible light, based on the use of organic semiconducting polymers is described.

Hybrid interfaces between organic semiconductors and living tissues represent a new tool for in-vitro and in-vivo applications. In particular, conjugated ...

optical-control-living-cells-electrical-activity-conjugated

Research

JoVE Journal

Bioengineering

7.5K Görüntüleme.  Istituto Italiano di Tecnologia. A method for stimulation of in-vitro cell cultures electrical activity with visible light, based on the use of organic semiconducting polymers is described.

Video: Optical Control of Living Cells Electrical Activity by Conjugated Polymers

Fluorescence Lifetime Imaging of Molecular Rotors in Living Cells

Diffusion is often an important rate-determining step in chemical reactions or biological processes and plays a role in a wide range of intracellular events. Viscosity is one of the key parameters affecting the diffusion of molecules and proteins, and changes in viscosity have been linked to disease and malfunction at the cellular level.1-3 While methods to measure the bulk viscosity are well developed, imaging microviscosity remains a challenge. Viscosity maps of microscopic objects, such as single cells, have until recently been hard to obtain. Mapping viscosity with fluorescence techniques is advantageous because, similar to other optical techniques, it is minimally invasive, non-destructive and can be applied to living cells and tissues.
Fluorescent molecular rotors exhibit fluorescence lifetimes and quantum yields which are a function of the viscosity of their microenvironment.4,5 Intramolecular twisting or rotation leads to non-radiative decay from the excited state back to the ground state. A viscous environment slows this rotation or twisting, restricting access to this non-radiative decay pathway. This leads to an increase in the fluorescence quantum yield and the fluorescence lifetime. Fluorescence Lifetime Imaging (FLIM) of modified hydrophobic BODIPY dyes that act as fluorescent molecular rotors show that the fluorescence lifetime of these probes is a function of the microviscosity of their environment.6-8 A logarithmic plot of the fluorescence lifetime versus the solvent viscosity yields a straight line that obeys the F&ouml;rster Hoffman equation.9 This plot also serves as a calibration graph to convert fluorescence lifetime into viscosity.
Following incubation of living cells with the modified BODIPY fluorescent molecular rotor, a punctate dye distribution is observed in the fluorescence images. The viscosity value obtained in the puncta in live cells is around 100 times higher than that of water and of cellular cytoplasm.6,7 Time-resolved fluorescence anisotropy measurements yield rotational correlation times in agreement with these large microviscosity values. Mapping the fluorescence lifetime is independent of the fluorescence intensity, and thus allows the separation of probe concentration and viscosity effects. 
In summary, we have developed a practical and versatile approach to map the microviscosity in cells based on FLIM of fluorescent molecular rotors.

Fluorescence Lifetime Imaging (FLIM) has emerged as a key technique to image the environment and interaction of specific proteins and dyes in living cells. FLIM of fluorescent molecular rotors allows mapping of viscosity in living cells.

Yaşayan Hücreler Moleküler Rotorlar arasında Flüoresans Ömrü Görüntüleme

Diffusion is often an important rate-determining step in chemical reactions or biological processes and plays a role in a wide range of intracellular ...

Biyomühendislik

Spatio-Temporal Manipulation of Small GTPase Activity at Subcellular Level and on Timescale of Seconds in Living Cells

Dynamic regulation of the Rho family of small guanosine triphosphatases (GTPases) with great spatiotemporal precision is essential for various cellular functions and events1, 2. Their spatiotemporally dynamic nature has been revealed by visualization of their activity and localization in real time3. In order to gain deeper understanding of their roles in diverse cellular functions at the molecular level, the next step should be perturbation of protein activities at a precise subcellular location and timing. 
To achieve this goal, we have developed a method for light-induced, spatio-temporally controlled activation of small GTPases by combining two techniques: (1) rapamycin-induced FKBP-FRB heterodimerization and (2) a photo-caging method of rapamycin. With the use of rapamycin-mediated FKBP-FRB heterodimerization, we have developed a method for rapidly inducible activation or inactivation of small GTPases including Rac4, Cdc424, RhoA4 and Ras5, in which rapamycin induces translocation of FKBP-fused GTPases, or their activators, to the plasma membrane where FRB is anchored. For coupling with this heterodimerization system, we have also developed a photo-caging system of rapamycin analogs. A photo-caged compound is a small molecule whose activity is suppressed with a photocleavable protecting group known as a caging group. To suppress heterodimerization activity completely, we designed a caged rapamycin that is tethered to a macromolecule such that the resulting large complex cannot cross the plasma membrane, leading to virtually no background activity as a chemical dimerizer inside cells6. Figure 1 illustrates a scheme of our system. With the combination of these two systems, we locally recruited a Rac activator to the plasma membrane on a timescale of seconds and achieved light-induced Rac activation at the subcellular level6.

A method for spatio-temporal control of small GTPase activity by light is described. This method is based on rapamycin-induced FKBP-FRB heterodimerization and photo-caging systems. Optimization of light-irradiation enables the spatio-temporally controlled activation of small GTPases at the subcellular level.

Yaşayan hücreler içinde Subselüler Düzeyinde ve Seconds Zaman ölçeği üzerinde Küçük GTPaz Faaliyet uzay-zamansal Manipülasyon

Dynamic regulation of the Rho family of small guanosine triphosphatases (GTPases) with great spatiotemporal precision is essential for various cellular ...

Measuring the Mechanical Properties of Living Cells Using Atomic Force Microscopy

Mechanical properties of cells and extracellular matrix (ECM) play important roles in many biological processes including stem cell differentiation, tumor formation, and wound healing. Changes in stiffness of cells and ECM are often signs of changes in cell physiology or diseases in tissues. Hence, cell stiffness is an index to evaluate the status of cell cultures. Among the multitude of methods applied to measure the stiffness of cells and tissues, micro-indentation using an Atomic Force Microscope (AFM) provides a way to reliably measure the stiffness of living cells. This method has been widely applied to characterize the micro-scale stiffness for a variety of materials ranging from metal surfaces to soft biological tissues and cells. The basic principle of this method is to indent a cell with an AFM tip of selected geometry and measure the applied force from the bending of the AFM cantilever. Fitting the force-indentation curve to the Hertz model for the corresponding tip geometry can give quantitative measurements of material stiffness. This paper demonstrates the procedure to characterize the stiffness of living cells using AFM. Key steps including the process of AFM calibration, force-curve acquisition, and data analysis using a MATLAB routine are demonstrated. Limitations of this method are also discussed.

This paper demonstrates a protocol to characterize the mechanical properties of living cells by means of microindentation using an Atomic Force Microscope (AFM).

Atomik Kuvvet Mikroskobu kullanarak Yaşam Hücrelerinin Mekanik Özellikleri Ölçme

Mechanical  properties of cells and extracellular matrix (ECM) play important roles in many  biological processes including stem cell differentiation, ...

Optical Detection of E. coli Bacteria by Mesoporous Silicon Biosensors

A label-free optical biosensor based on a nanostructured porous Si is designed for rapid capture and detection of Escherichia coli K12 bacteria, as a model microorganism. The biosensor relies on direct binding of the target bacteria cells onto its surface, while no pretreatment (e.g.&#160;by cell lysis) of the studied sample is required. A mesoporous Si thin film is used as the optical transducer element of the biosensor. Under white light illumination, the porous layer displays well-resolved Fabry-P&#233;rot fringe patterns in its reflectivity spectrum. Applying a fast Fourier transform (FFT) to reflectivity data results in a single peak. Changes in the intensity of the FFT peak are monitored. Thus, target bacteria capture onto the biosensor surface, through antibody-antigen interactions, induces measurable changes in the intensity of the FFT peaks, allowing for a &#39;real time&#39; observation of bacteria attachment.
The mesoporous Si film, fabricated by an electrochemical anodization process, is conjugated with monoclonal antibodies, specific to the target bacteria. The immobilization, immunoactivity and specificity of the antibodies are confirmed by fluorescent labeling experiments. Once the biosensor is exposed to the target bacteria, the cells are directly captured onto the antibody-modified porous Si surface. These specific capturing events result in intensity changes in the thin-film optical interference spectrum of the biosensor. We demonstrate that these biosensors can detect relatively low bacteria concentrations (detection limit of 104 cells/ml) in less than an hour.

Optical Detection of E. coli Bacteria by Mesoporous Silicon Biosensors

A label-free optical biosensor for rapid bacteria detection is introduced. The biosensor is based on a nanostructured porous Si, which is designed to directly capture the target bacteria cells onto its surface. We use monoclonal antibodies, immobilized onto the porous transducer, as the capture probes. Our studies demonstrate the applicability of these biosensors for the detection of low bacterial concentrations within minutes with no prior sample processing (such as cell lysis).

Optik Algılama<em&gt; E. coli</emMezopor Silikon Biyosensörlerin tarafından&gt; Bakteri

A label-free optical biosensor based on a nanostructured porous Si is designed for rapid capture and detection of Escherichia coli K12 bacteria, as a ...

Nanomanipulation of Single RNA Molecules by Optical Tweezers

A large portion of the human genome is transcribed but not translated. In this post genomic era, regulatory functions of RNA have been shown to be increasingly important. As RNA function often depends on its ability to adopt alternative structures, it is difficult to predict RNA three-dimensional structures directly from sequence. Single-molecule approaches show potentials to solve the problem of RNA structural polymorphism by monitoring molecular structures one molecule at a time. This work presents a method to precisely manipulate the folding and structure of single RNA molecules using optical tweezers. First, methods to synthesize molecules suitable for single-molecule mechanical work are described. Next, various calibration procedures to ensure the proper operations of the optical tweezers are discussed. Next, various experiments are explained. To demonstrate the utility of the technique, results of mechanically unfolding RNA hairpins and a single RNA kissing complex are used as evidence. In these examples, the nanomanipulation technique was used to study folding of each structural domain, including secondary and tertiary, independently. Lastly, the limitations and future applications of the method are discussed.

Optical tweezers have been used to study RNA folding by stretching individual molecules from their 5&#8217; and 3&#8217; ends. Here common procedures are described to synthesize RNA molecules for tweezing, calibration of the instrument, and methods to manipulate single molecules.

Optik cımbız ile Tek RNA Moleküllerin Nanomanipulation

A large portion of the human genome is transcribed but not translated. In this post genomic era, regulatory functions of RNA have been shown to be ...

Transmission of Multiple Signals through an Optical Fiber Using Wavefront Shaping

The transmission of multiple independent optical signals through a multimode fiber is accomplished using wavefront shaping in order to compensate for the light distortion during the propagation within the fiber. Our methodology is based on digital optical phase conjugation employing only a single spatial light modulator, where the optical wavefront is individually modulated at different regions of the modulator, one region per light signal. Digital optical phase conjugation approaches are considered to be faster than other wavefront shaping approaches, where (for example) a complete determination of the wave propagation behavior of the fiber is performed. In contrast, the presented approach is time-efficient since it only requires one calibration per light signal. The proposed method is potentially appropriate for spatial division multiplexing in communications engineering. Further application fields are endoscopic light delivery in biophotonics, especially in optogenetics, where single cells in biological tissue have to be selectively illuminated with high spatial and temporal resolution.

We demonstrate the transmission of multiple independent signals through a multimode fiber using wavefront shaping employing a single spatial light modulator. By modulating the wavefront for each signal individually, spatially separated foci are transmitted. Potential applications are multiplexed data transfer in communications engineering and endoscopic light delivery in biophotonics.

Wavefront Şekillendirme kullanarak bir Fiber Optik aracılığıyla Çoklu Sinyalleri İletim

The transmission of multiple independent optical signals through a multimode fiber is accomplished using wavefront shaping in order to compensate for the ...

Using Extraordinary Optical Transmission to Quantify Cardiac Biomarkers in Human Serum

For a biosensing platform to have clinical relevance in point-of-care (POC) settings, assay sensitivity, reproducibility, and ability to reliably monitor analytes against the background of human serum are crucial.
Nanoimprinting lithography (NIL) was used to fabricate, at a low cost, sensing areas as large as 1.5 mm x 1.5 mm. The sensing surface was made of high-fidelity arrays of nanoholes, each with an area of about 140 nm2. The great reproducibility of NIL made it possible to employ a one-chip, one-measurement strategy on 12 individually manufactured surfaces, with minimal chip-to-chip variation. These nanoimprinted localized surface plasmon resonance (LSPR) chips were extensively tested on their ability to reliably measure a bioanalyte at concentrations varying from 2.5 to 75 ng/mL amidst the background of a complex biofluid-in this case, human serum. The high fidelity of NIL enables the generation of large sensing areas, which in turn eliminates the need for a microscope, as this biosensor can be easily interfaced with a commonly available laboratory light source. These biosensors can detect cardiac troponin in serum with a high sensitivity, at a limit of detection (LOD) of 0.55 ng/mL, which is clinically relevant. They also show low chip-to-chip variance (due to the high quality of the fabrication process). The results are commensurable with widely used enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA)-based assays, but the technique retains the advantages of an LSPR-based sensing platform (i.e., amenability to miniaturization and multiplexing, making it more feasible for POC applications).

This work describes a nanoimprinting lithography method to fabricate high-quality sensing arrays that work on the principle of extraordinary optical transmission. The biosensor is low-cost, robust, easy to use, and can detect cardiac troponin I in serum at clinically relevant concentrations (99th percentile cutoff &#8764;10-400 pg/mL, depending on the assay).

İnsan Serumda kardiyak biyolojik ölçmek için olağanüstü optik iletim kullanma

For a biosensing platform to have clinical relevance in point-of-care (POC) settings, assay sensitivity, reproducibility, and ability to reliably monitor ...

Trapping of Micro Particles in Nanoplasmonic Optical Lattice

The plasmonic optical tweezer has been developed to overcome the diffraction limits of the conventional far field optical tweezer. Plasmonic optical lattice consists of an array of nanostructures, which exhibit a variety of trapping and transport behaviors. We report the experimental procedures to trap micro-particles in a simple square nanoplasmonic optical lattice. We also describe the optical setup and the nanofabrication of a nanoplasmonic array. The optical potential is created by illuminating an array of gold nanodiscs with a Gaussian beam of 980 nm wavelength, and exciting plasmon resonance. The motion of particles is monitored by fluorescence imaging. A scheme to suppress photothermal convection is also described to increase usable optical power for optimal trapping. Suppression of convection is achieved by cooling the sample to a low temperature, and utilizing the near-zero thermal expansion coefficient of a water medium. Both single particle transport and multiple particle trapping are reported here.

We describe a procedure to optically trap micro-particles in nanoplasmonic optical lattice.

Nanoplasmonic optik kafes içinde mikro parçacıkların bindirme

The plasmonic optical tweezer has been developed to overcome the diffraction limits of the conventional far field optical tweezer. Plasmonic optical ...

Detection of Endotoxin in Nano-formulations Using Limulus Amoebocyte Lysate (LAL) Assays

When present in pharmaceutical products, a Gram-negative bacterial cell wall component endotoxin (often also called lipopolysaccharide) can cause inflammation, fever, hypo- or hypertension, and, in extreme cases, can lead to tissue and organ damage that may become fatal. The amounts of endotoxin in pharmaceutical products, therefore, are strictly regulated. Among the methods available for endotoxin detection and quantification, the Limulus Amoebocyte Lysate (LAL) assay is commonly used worldwide. While any pharmaceutical product can interfere with the LAL assay, nano-formulations represent a particular challenge due to their complexity. The purpose of this paper is to provide a practical guide to researchers inexperienced in estimating endotoxins in engineered nanomaterials and nanoparticle-formulated drugs. Herein, practical recommendations for performing three LAL formats including turbidity, chromogenic and gel-clot assays are discussed. These assays can be used to determine endotoxin contamination in nanotechnology-based drug products, vaccines, and adjuvants.

Detection of Endotoxin in Nano-formulations Using Limulus Amoebocyte Lysate LAL Assays

Detection of endotoxins in engineered nanomaterials represents one of the grand challenges in the field of nanomedicine. Here, we present a case study that describes the framework composed of three different LAL formats to estimate potential endotoxin contamination in nanoparticles.

Nano-formülasyonları endotoksin tespiti Limulus Amoebocyte Lysate (LAL) deneyleri kullanarak

When present in pharmaceutical products, a Gram-negative bacterial cell wall component endotoxin (often also called lipopolysaccharide) can cause ...

Silicon Nanowires and Optical Stimulation for Investigations of Intra- and Intercellular Electrical Coupling

Myofibroblasts can spontaneously internalize silicon nanowires (SiNWs), making them an attractive target for bioelectronic applications. These cell-silicon hybrids offer leadless optical modulation capabilities with minimal perturbation to normal cell behavior. The optical capabilities are obtained by the photothermal and photoelectric properties of SiNWs. These hybrids can be harvested using standard tissue culture techniques and then applied to different biological scenarios. We demonstrate here how these hybrids can be used to study the electrical coupling of cardiac cells and compare how myofibroblasts couple to one another or to cardiomyocytes. This process can be accomplished without special equipment beyond a fluorescent microscope with coupled laser line. Also shown is the use of a custom-built MATLAB routine that allows the quantification of calcium propagation within and between the different cells in the culture. Myofibroblasts are shown to have a slower electrical response than that of cardiomyocytes. Moreover, the myofibroblast intercellular propagation shows slightly slower, though comparable velocities to their intracellular velocities, suggesting passive propagation through gap junctions or nanotubes. This technique is highly adaptable and can be easily applied to other cellular arenas, for in vitro as well as in vivo or ex vivo investigations.

This protocol describes the use of silicon nanowires for intracellular optical bio-modulation of cell in a simple and easy to perform method. The technique is highly adaptable to diverse cell types and can be used for in vitro as well as in vivo applications.