Name: culturing and electrophysiology of cells on nrcc patch-clamp chips
Uploaded: 2012-02-07T12:00:00
Duration: 10 min 36 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Culturing and Electrophysiology of Cells on NRCC Patch-clamp Chips at JoVE.com

המחברים מבקשים להודות אלכסיי בוגדנוב עבור ייצור של תיקון, מהדק שבבי ב CPFC, וגוון טראן, פינג זאו ומתיו שיו לעזרה עם הרכבה. Naweed סייד נתמך על ידי המכון הקנדי לבריאות מחקר (CIHR) גרנט. קולין לוק הוא חתן NSERC ו אלברטה הקרן למורשת למחקר רפואי (AHFMR) studentships.

<ol>
	<li>Walz, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Patch-Clamp+Analysis:+Advanced+Techniques.">Patch-Clamp Analysis: Advanced Techniques.</a> Neuromethods. , 38 (2007).</li><li>Neher, E., Sakmann, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Single-channel+currents+recorded+from+membrane+of+denervated+frog+muscle+fibers.">Single-channel currents recorded from membrane of denervated frog muscle fibers.</a> Nature. 260, 799-802 (1976).</li><li>Behrends, J. C., Fertig, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ch.+14:+Planar+Patch-clamp.">Ch. 14: Planar Patch-clamp.</a> Neuromethods. , (2007).</li><li>Fertig, N., Tilke, A., Blick, R. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stable+integration+of+isolated+cell+membrane+patches+in+a+nanomachined+aperture.">Stable integration of isolated cell membrane patches in a nanomachined aperture.</a> Applied Physics Letters. 77, 1218-1220 (2000).</li><li>Dunlop, J., Bowlby, M., Peri, R., Vasilyev, D., Arias, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-throughput+electrophysiology:+an+emerging+paradigm+for+ion-channel+screening+and+hysiology.">High-throughput electrophysiology: an emerging paradigm for ion-channel screening and hysiology.</a> Nat. Rev. Drug. Discov. 7 (4), 358-368 (2008).</li><li>Py, C., Denhoff, M., Martina, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+novel+silicon+patch-clamp+chip+permits+high-fidelity+recording+of+ion+channel+activity+from+functionally+defined+neurons.">A novel silicon patch-clamp chip permits high-fidelity recording of ion channel activity from functionally defined neurons.</a> Biotechnology and Bioengineering. 107 (4), 593-600 (2010).</li><li>Martinez, D., Martina, M., Kremer, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+of+patch-clamp+chips+for+mammalian+cell+applications.">Development of patch-clamp chips for mammalian cell applications.</a> Micro and Nanosystems. 2 (4), (2010).</li><li>Py, C., Salim, D., Monette, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cell+to+aperture+interaction+in+patch-clamp+chips+visualized+by+fluorescence+microscopy+and+focused-ion+beam+sections.">Cell to aperture interaction in patch-clamp chips visualized by fluorescence microscopy and focused-ion beam sections.</a> Biotechnology &#38; Bioengineering. 108, 1395-1403 (2011).</li><li>Martina, M., Luk, C., Py, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Interrogation+of+Cultured+Neurons+using+Patch-Clamp+Chips.">Interrogation of Cultured Neurons using Patch-Clamp Chips.</a> Journal of Neural Engineering. 8, 034002 (2011).</li><li>Bell, H. J., Syed, N. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hypoxia-induced+modulation+of+the+respiratory+CPG.">Hypoxia-induced modulation of the respiratory CPG.</a> Frontiers in bioscience : a journal and virtual library. 14, 3825-3835 (2009).</li><li>Syed, N. I., Bulloch, A. G. M., Lukowiak, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vitro+reconstruction+of+the+respiratory+central+pattern+generator+of+the+mollusk+Lymnaea.">In vitro reconstruction of the respiratory central pattern generator of the mollusk Lymnaea.</a> Science. 250, 282-285 (1990).</li><li>Syed, N. I., Zaidi, H., Lovell, P., Windhorst, U., Johansson, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vitro+reconstruction+of+neuronal+circuits:+A+simple+model+system+approach.">In vitro reconstruction of neuronal circuits: A simple model system approach.</a> Modern techniques in neuroscience research. , (1999).</li><li>Martina, M., Luk, C., Py, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Interrogation+of+Cultured+Neurons+using+Patch-Clamp+Chips.">Interrogation of Cultured Neurons using Patch-Clamp Chips.</a> Journal of Neural Engineering. 8, 034002 (2011).</li><li>Py, C., Denhoff, M., Martina, M., 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=Silicon+patch-clamp+chip+suitable+for+high-fidelity+recording+of+ion+channel+activity+from+cultured+neurons.">Silicon patch-clamp chip suitable for high-fidelity recording of ion channel activity from cultured neurons.</a> Biotechnology and Bioengineering. 107 (4), (2010).</li><li>Ong, W. -. L., Yobas, L., Ong, W. -. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+missing+factor+in+chip-based+patch+clamp+assay:+gigaseal.">A missing factor in chip-based patch clamp assay: gigaseal.</a> Journal of Physics: Conference Series. 34, 187 (2006).</li><li>Charrier, A., Martinez, D., Monette, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cell+placement+and+guidance+on+substrates+for+neurochip+interfaces.">Cell placement and guidance on substrates for neurochip interfaces.</a> Biotechnology and Bioengineering. 105, 368-373 (2010).</li><li>Diaz-Quijada, D., Maynard, C. C. o. m. a. s., Monette, T., Py, R., A, C. K. r. a. n. t. i. s., Mealing, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Surface+Patterning+with+Chemisorbed+Chemical+Cues+for+Advancing+Neurochip+Applications.">Surface Patterning with Chemisorbed Chemical Cues for Advancing Neurochip Applications.</a> Industrial &#38; Engineering Chemistry Research. 50 (17), 10029-10035 (2011).</li><li>Martinez, D., Py, C., Denhoff, M., 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=High-fidelity+patch-clamp+recordings+from+neurons+cultured+on+a+polymer+microchip.">High-fidelity patch-clamp recordings from neurons cultured on a polymer microchip.</a> Biomedical Microdevices. 12, 977-97 (2010).</li><li>Taketani, M., Baudry, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Advances in Network Electrophysiology: Using Multi-Electrode Arrays. , (2006).</li></ol>

אין ניגוד עניינים הצהיר.

תיקון-clamp של NRCC החקירה פלטפורמת השבבים הוא כלי רב עוצמה פוטנציאלי גבוהה מבחני תוכן ומידע התרופות לחקור במודלים חוץ גופית של המחלה. יתרונות לעומת בטפי להחדרת נוזלים זכוכית הם התנגדות גישה נמוכה, המהווה יתרון לחקור תאים גדולים, ולמרות קיבול מעט יותר תגרום דינמיקה דומה של תאים קטנים יותר. תא ספונטנית חותמות צוהר התקבלו באופן שגרתי, והכניסה לתא כולו נצפתה להיות ספונטנית 14. הבדל ברור בין שבבי ואת שיטת פיפטה זכוכית היא העובדה כי בדיקה הוא חלק מנה תרבית תאים ולא מובא באופן ידני במגע עם קרום התא. Culturing תאים, אולי חלק של רשתות פונקציונליות, התוצאות במודלים רלוונטיים מבחינה ביולוגית יותר כמודלים מחלות, מנגנון שונה לאבטחת התא גבוהה לחקור כלבי ים 16. עם זאת, בניגוד השעיות סלולריים, השאיפה cannoלא ניתן להשתמש כדי למקם את התא על החללית. נוירונים חילזון, כמו תאים גדולים אחרים, ניתנים המיקום ידנית על גבי החללית. עבור תאים קטנים הדורשים פעמים תרבות ארוכות יותר, יש לנו חסכה מניפולציה כלשהי ולשמור על הסתברות גבוהה של קבלת החותם של פוליפפטידים דפוסים הדבקה על גבי הבדיקות להציב תאים על גבי הבדיקות, והפגינו מיקום של תאים על בדיקה 17,18. NRCC היא גם מפתחת שבב polyimide microfluidic תיקון, מלחציים 19 עם קיבול דומה לזה של זכוכית פיפטה. המטרה הסופית של הפרויקט היא מרובה בדיקות תיקון-מהדק שבב המאפשר ניטור סימולטני של פעילות אלקטרו של נוירונים מספר העוסקים בהתנהגות רשת ברזולוציה של תעלות יונים בודדים 14. שיטה זו היא שיטה ברזולוציה גבוהה משלים מרובת אלקטרודה arrays 20.

culturing and electrophysiology of cells on nrcc patch-clamp chips

בשל הרגישות המעודן שלה ואת היכולת לפקח ולשלוט תאים בודדים ברמה של תעלות יונים, תיקון, הוא מהדק את תקן הזהב של electrophysiology ליישם מודלים מחלות ומסכי התרופות כאחד 1. השיטה המסורתית כוללת בעדינות ליצור קשר סלולרי עם טפטפת זכוכית מלאה של פתרון פיזיולוגי כדי לבודד את תיקון של קרום מתחת לשיאה 2. האלקטרודה הוכנס פיפטה לוכד יונים ערוצים הפעילות תוך תיקון קרום או, כאשר מקרע, לתא כולו. בעשור האחרון, תיקון, מהדק שבבי הוצעו גם חלופה 3, 4: הסרט הושעה מפריד בינוני פיזיולוגי ממדיום תרבות, צמצם microfabricated בסרט מחליף את שיאו של טפטפת. Patch-clamp שבבי השתלבו במערכות אוטומטיות ממוסחרים לסינון תפוקה גבוהה 5. כדי incrלהקל על התפוקה, הם כוללים משלוח fluidic של תאים מן ההשעיה, המיקום שלהם על הפתח על ידי שאיבה, ואת השגרה אוטומטיות לגילוי תאים ל-בדיקה חותמות ולהיכנס למצב התא כולו. יש לנו דיווח על ייצור של שבב סיליקון תיקון, מלחציים עם עכבה אופטימיזציה צורת פתח המאפשר הקלטה באיכות גבוהה של פוטנציאל פעולה של נוירונים בתרבית 6 חלזונות, לאחרונה, דיווחנו גם התקדמות לקראת לחקור נוירונים יונקים 7. שבבי תיקון, מהדק שלנו מיוצרים על הקנדי Photonics ייצור מרכז 8, היציקה מסחרי, והם זמינים בסדרה גדולה. נשמח לקיים שיתופי פעולה עם electrophysiologists כדי לאמת את השימוש בטכנולוגיה NRCC במודלים שונים. השבבים משמשים על פי התוכנית הכללית מיוצג באיור 1: שבב סיליקון היא בחלק התחתון של בקבוקון תרבות הפרספקס האחורי של הצמצם מחובר chann תת קרקעיאל מצויד עם צינורות בכל צד של החבילה. תאים בתרבית בבקבוקון ושל התא על גבי החללית מנוטר על ידי אלקטרודה המדידה מוכנס 2 channel.The מחוץ יציאות fluidic להקל על חילופי פתרון עם הפרעה מינימלית לתא, זה יתרון לעומת בטפי להחדרת נוזלים זכוכית עבור תאיים זלוף. <img alt="איור 1" src="/files/ftp_upload/3288/3288fig1.jpg" /> באיור 1. עקרון המדידה באמצעות שבב NRCC תיקון, מהדק אנחנו כאן בפירוט את הפרוטוקולים כדי לעקר וראש צ &#39;יפס, לטעון אותם עם צלחת בינונית, אותם תאים, ולבסוף להשתמש בהם הקלטות אלקטרו.

Watch this Scientific Journal Video about Culturing and Electrophysiology of Cells on NRCC Patch-clamp Chips at JoVE.com

Culturing and Electrophysiology of Cells on NRCC Patch-clamp Chips

אנחנו מראים איך מישורי תיקון, מהדק שבבי מפוברק המועצה הלאומית למחקר של קנדה מעוקרים, דרוך, עמוסה בינונית, מצופה בתאים, ושימשו הקלטות אלקטרו.

Culturing ו Electrophysiology של תאים על Patch-clamp צ&#39;יפס NRCC

Due to its exquisite sensitivity and the ability to monitor and control individual cells at the level of ion channels, patch-clamping is the gold standard ...

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Paired Patch Clamp Recordings from Motor-neuron and Target Skeletal Muscle in Zebrafish

מותאמים הצמד תיקון הקלטות מ-מוטור נוירון שרירים יעד השלד דג הזברה

Larval zebrafish represent the first vertebrate model system to allow simultaneous patch clamp recording from a spinal motor-neuron and target muscle.  ...

Patch-clamp Capacitance Measurements and Ca2+ Imaging at Single Nerve Terminals in Retinal Slices

Patch-clamp Capacitance Measurements and Ca2+ Imaging at Single Nerve Terminals in Retinal Slices

Patch-clamp מדידות קיבול ו Ca 2 + הדמיה על מסופי עצב יחיד ב Slices רשתית

Visual stimuli are detected and conveyed over a wide dynamic range of light intensities and frequency changes by specialized neurons in the vertebrate ...

Patch Clamp Recordings in Inner Ear Hair Cells Isolated from Zebrafish

הקלטות קלאמפ תיקון בתאי שיער באוזן פנימיים מבודדות מדג הזברה

Patch  clamp analyses of the voltage-gated channels in sensory hair cells isolated  from a variety of species have been described previously1-4 but this  ...

Whole Cell Patch Clamp for Investigating the Mechanisms of Infrared Neural Stimulation

הצמד תיקון נייד לכל חוקר את המנגנונים של גירוי עצבי אינפרא אדום

It has been  demonstrated in recent years that pulsed, infrared laser light can be used to  elicit electrical responses in neural tissue, independent of ...

Patch Clamp Recordings from Embryonic Zebrafish Mauthner Cells

תיקון הקלטות קלאמפ מתאים עוברי דג הזברה מאוטנר

Mauthner cells (M-cells) are large  reticulospinal neurons located in the hindbrain of teleost fish. They are key  neurons involved in a characteristic ...

A Computer-assisted Multi-electrode Patch-clamp System

מערכת תיקון מהדק Multi-אלקטרודה בסיוע מחשב

The patch-clamp technique is today the most  well-established method for recording electrical activity from individual  neurons or their subcellular ...

Whole-cell Patch-clamp Recordings from Morphologically- and Neurochemically-identified Hippocampal Interneurons

הקלטות תיקון מהדק כל התא מMorphologically- וinterneurons היפוקמפוס זיהה Neurochemically

GABAergic inhibitory interneurons play a central role within neuronal circuits of the brain. Interneurons comprise a small subset of the neuronal ...

Whole-cell Patch-clamp Recordings in Brain Slices

הקלטות תיקון מהדק כל תא פרוסות המוח

Whole-cell patch-clamp recording is an electrophysiological technique that allows the study of the&#160;electrical properties of a substantial part of the ...

Patch Clamp Recording of Starburst Amacrine Cells in a Flat-mount Preparation of Deafferentated Mouse Retina

צמד תיקון הקלטה של ​​תאי הקרנות amacrine בתוך הכנת שטוח הר Deafferentated רשתית העכבר

The mammalian retina is a layered tissue composed of multiple neuronal types. To understand how visual signals are processed within its intricate synaptic ...

Whole-cell Patch-clamp Recordings for Electrophysiological Determination of Ion Selectivity in Channelrhodopsins

תא שלם תיקון מהדק הקלטות עבור קביעת electrophysiological של יון סלקטיביות ב Channelrhodopsins

Over the past decade, channelrhodopsins became indispensable in neuroscientific research where they are used as tools to non-invasively manipulate ...