Name: electric cell-substrate impedance sensing for the quantification of endothelial proliferation, barrier function, and motility
Uploaded: 2014-03-28T14:45:00
Duration: 12 min 30 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Electric Cell-substrate Impedance Sensing for the Quantification of Endothelial Proliferation, Barrier Function, and Motility at JoVE.com

فإن الكتاب أود أن أشكر الدكتور تشارلز Keese، الدكتور كريستيان Renken، كريستيان Dehnert (التطبيقية الفيزياء الحيوية وشركة)، والدكتور أولف Radler (ibidi شركة محدودة) لنصائحهم، ومساعدة ومناقشات مثمرة خلال إعداد هذه المخطوطة. مزيد نود أن نشكر يان فان بيزو لدعمه فنية ممتازة.

<ol>
	<li>Giaever, I., Keese, C. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+morphological+biosensor+for+mammalian+cells.">A morphological biosensor for mammalian cells.</a> Nature. 366 (6455), 591-592 (1993).</li><li>Giaever, I., Keese, C. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Micromotion+of+mammalian+cells+measured+electrically.">Micromotion of mammalian cells measured electrically.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 88 (17), 7896-7900 (1991).</li><li>Lo, C. M., Keese, C. R., Giaever, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cell-substrate+contact:+another+factor+may+influence+transepithelial+electrical+resistance+of+cell+layers+cultured+on+permeable+filters.">Cell-substrate contact: another factor may influence transepithelial electrical resistance of cell layers cultured on permeable filters.</a> Exp. Cell Res. 250 (2), 576-580 (1999).</li><li>Wegener, J., Sieber, M., Galla, H. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Impedance+analysis+of+epithelial+and+endothelial+cell+monolayers+cultured+on+gold+surfaces.">Impedance analysis of epithelial and endothelial cell monolayers cultured on gold surfaces.</a> J. Biochem. Biophys. Methods. 32 (3), 151-170 (1996).</li><li>P&#228;nke, O., Balkenhohl, T., Kafka, J., Sch&#228;fer, D., Lisdat, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Impedance+spectroscopy+and+biosensing.">Impedance spectroscopy and biosensing.</a> Adv. Biochem. Eng. Biotechnol. 109 (11/2007), 195-237 (2008).</li><li>Wegener, J., Zink, S., R&#246;sen, P., Galla, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Use+of+electrochemical+impedance+measurements+to+monitor+beta-adrenergic+stimulation+of+bovine+aortic+endothelial+cells.">Use of electrochemical impedance measurements to monitor beta-adrenergic stimulation of bovine aortic endothelial cells.</a> Pflugers Arch. 437 (6), 925-934 (1999).</li><li>Eker, B., Meissner, R., Bertsch, A., Mehta, K., Renaud, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Label-free+recognition+of+drug+resistance+via+impedimetric+screening+of+breast+cancer+cells.">Label-free recognition of drug resistance via impedimetric screening of breast cancer cells.</a> PloS ONE. 8 (3), (2013).</li><li>Nacke, T., Anhalt, M., Frense, D., Beckmann, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Anwendungsm&#246;glichkeiten+der+Impedanzspektroskopie+in+der+Biotechnologie+(Application+of+the+Impedance+Spectroscopy+in+the+Biotechnology).">Anwendungsm&#246;glichkeiten der Impedanzspektroskopie in der Biotechnologie (Application of the Impedance Spectroscopy in the Biotechnology).</a> Technisches Messen. 69 (1/2002), 12-18 (2002).</li><li>DePaola, , 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=Electrical+impedance+of+cultured+endothelium+under+fluid+flow.">Electrical impedance of cultured endothelium under fluid flow.</a> Ann. Biomed. Eng. 29 (8), 648-656 (2001).</li><li>Pietrosimone, K. M., Yin, X., Knecht, D. A., Lynes, 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=Measurement+of+Cellular+Chemotaxis+with+ECIS/Taxis.">Measurement of Cellular Chemotaxis with ECIS/Taxis.</a> J. Vis. Exp. (62), (2012).</li><li>Wegener, J., Keese, C. R., Giaever, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electric+cell-substrate+impedance+sensing+(ECIS)+as+a+noninvasive+means+to+monitor+the+kinetics+of+cell+spreading+to+artificial+surfaces.">Electric cell-substrate impedance sensing (ECIS) as a noninvasive means to monitor the kinetics of cell spreading to artificial surfaces.</a> Exp. Cell Res. 259 (1), 158-166 (2000).</li><li>Lo, C. M., Keese, C. R., Giaever, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Impedance+analysis+of+MDCK+cells+measured+by+electric+cell-substrate+impedance+sensing.">Impedance analysis of MDCK cells measured by electric cell-substrate impedance sensing.</a> Biophys. J. 69 (6), 2800-2807 (1995).</li><li>Lo, C. M., Keese, C. R., Giaever, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Monitoring+motion+of+confluent+cells+in+tissue+culture.">Monitoring motion of confluent cells in tissue culture.</a> Exp. Cell Res. 204 (1), 102-109 (1993).</li><li>Opp, D., Wafula, B., Lim, J., Huang, E., Lo, J. C., Lo, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Use+of+electric+cell-substrate+impedance+sensing+to+assess+in+vitro+cytotoxicity.">Use of electric cell-substrate impedance sensing to assess in vitro cytotoxicity.</a> Biosens. Bioelectron. 24 (8), 2625-2629 (2009).</li><li>Szulcek, R., Beckers, C. M. L., 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=Localized+RhoA+GTPase+activity+regulates+dynamics+of+endothelial+monolayer+integrity.">Localized RhoA GTPase activity regulates dynamics of endothelial monolayer integrity.</a> Cardiovasc. Res. 99 (3), 471-482 (2013).</li><li>Liang, C. -. C., Park, A. Y., Guan, J. -. L. <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+scratch+assay:+a+convenient+and+inexpensive+method+for+analysis+of+cell+migration+in+vitro.">In vitro scratch assay: a convenient and inexpensive method for analysis of cell migration in vitro.</a> Nat. Protoc. 2 (2), 329-333 (2007).</li><li>Keese, C. R., Wegener, J., Walker, S. R., Giaever, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrical+wound-healing+assay+for+cells+in+vitro.">Electrical wound-healing assay for cells in vitro.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 101 (6), 1554-1559 (2004).</li><li>Krishnan, R., Klumpers, D. 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=Substrate+stiffening+promotes+endothelial+monolayer+disruption+through+enhanced+physical+forces.">Substrate stiffening promotes endothelial monolayer disruption through enhanced physical forces.</a> Am. J. Physiol., Cell Physiol. 300 (1), 146-154 (2011).</li><li>Van Nieuw Amerongen, P. G., van Delft, S., Ma Vermeer, M., Collard, J. G., van Hinsbergh, V. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Activation+of+RhoA+by+thrombin+in+endothelial+hyperpermeability:+role+of+Rho+kinase+and+protein+tyrosine+kinases.">Activation of RhoA by thrombin in endothelial hyperpermeability: role of Rho kinase and protein tyrosine kinases.</a> Circ. Res. 87 (4), 335-340 (2000).</li><li>Aman, 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=Effective+treatment+of+edema+and+endothelial+barrier+dysfunction+with+imatinib.">Effective treatment of edema and endothelial barrier dysfunction with imatinib.</a> Circulation. 126 (23), 2728-2738 (2012).</li></ol>

تغطية التطبيقية الفيزياء الحيوية شركة الرسوم النفاذ المفتوح، في حين بقيت هيكل ومحتوى المادة المسؤولية الكاملة للمؤلفين.

ECIS هو أداة ممتازة لفحص خصائص الخلية والسلوك وكذلك لتقدير آثار المواد المعروفة وغير المعروفة. وبالتالي تقام الخلايا تحت الظروف القياسية الثقافة، مقاومة يمكن أن تراقب باستمرار مع القرار الزماني عالية وربطها الإشارات الضوئية. بهذه الطريقة نقطة الوقت الأمثل للتلاعب خلية يمكن اختيار على أساس الوضع الخلية المورفولوجية والوظيفية. للأسف، هذا القرار يأتي مع قياس عالية الثمن الذي تغييرات طفيفة في درجة الحرارة، ودرجة الحموضة أو التحفيز الميكانيكي للخلايا (تغيير المتوسطة) سوف تؤثر على إشارة مقاومة الفور. تطبيق القياس الحالي صغيرة لخلايا يجعل قياس ECIS موسع، غير تدميري، وخالية من التسمية، ولكن نتيجة لذلك فقط خصائص bioelectrical السلبي يمكن قياسها (أي إمكانات العمل). ومن السمات الرئيسية هي أن عددا من المعلمات يمكن أن يكون دير<html> IVED من قياس واحد، والجمع بين المعلومات من عدة فحوصات الكلاسيكية، مثل النفاذية أو المقايسات التئام الجروح. هنا جانب معين للاهتمام هو أن البيانات غرار رياضيا يمكن استخدامها لاستكشاف التغيرات في المقاومة والسعة وإحالتهم إلى الهياكل الخلوية متميزة (مثل خلايا الأسماء أو غشاء الخلية). المهم هو أن نلاحظ أن مقاومة الطيفي يوفر دائما إشارة متوسط ​​من جميع الخلايا على القطب الاستشعار عن بعد، والتي لا تسمح للدراسات على الخلايا واحد وأيضا نموذج رياضي صالحة فقط في طبقات الخلايا متموجة. ولذا ينبغي أن تعقد الخلايا البطانية في ولاية متكدسة ليوم واحد على الأقل قبل استخدامها للنمذجة لضمان ناضجة الخلايا وخلايا التصاقات هادئة. وبالمثل، ينبغي أن تطبق الجروح الكهربائية فقط إلى طبقات متموجة الخلية متعددة باستخدام نبضات جرح قصيرة مع الترددات العالية، لتحقيق أقصى قدر من الكفاءة وجرح منع الضرر من الأقطاب الكهربائية. jove_content &quot;&gt; للحصول على كمية ممكنة من المعلومات من قياس ECIS، كما هو الحال في كل فحص، العديد من المعلمات مثل الجمع بين مجموعة الركيزة، والطلاء وكثافة البذر لنوع من الخلايا الفردية تحتاج إلى اختبارها والأمثل أمام التجربة. وجود قيود كبيرة من ECIS هو أن القياس لا تقدم معلومات مباشرة على المستوى الجزيئي. وبالتالي قياسات ECIS وعادة ما تكون أكبر قدر من المعلومات في بداية سلسلة التجريبية للمساعدة في ربط مشكلة علمية مع الهياكل الخلوية أو خصائص وتوفير مدخلات هامة لتوليد فرضية قابلة للاختبار. وبالتالي فإن تصميم وحدات من ECIS يوفر مجموعة واسعة من التطبيقات مع إمكانية مصممة خصيصا المصفوفات. تشير آخر التطورات مجموعة التركيز في المستقبل على إنتاجية عالية مقاومة للعروض تكاثر الخلايا وجرح الكهربائية وتقدم صفائف تدفق خاصة لمحاكاة في الجسم الحي </eم&gt; إجهاد القص مع التشكيلات تدفق مختلفة. مزيد من الأدب يرجى الرجوع أيضا إلى صفحة ويب الفيزياء الحيوية التطبيقية (www.biophysics.com) لتطبيق مذكرات، ندوات وقائمة مفصلة من المطبوعات التي تغطي الطيف ECIS بأكمله.

ΩΩΩHere نقدم الكهربائية الخلوي الركيزة مقاومة الاستشعار، والمعروفة باسم ECIS، وهي طريقة محددة لقياس وتحليل الطيف مقاومة من الخلايا الملتصقة في الثقافة 1. والهدف من هذا البروتوكول هو تقديم دليل المطبقة عموما لاستخدام هذا نوع معين من مقاومة مقرها المقايسات الخلوية وتوفير بروتوكولات لبعض الوظائف الرئيسية من عدد متزايد باستمرار من التطبيقات. سيكون التركيز على دراسة تكاثر الخلايا، وظيفة الحاجز، تقاطعات الخلية، والحركة الخلية. منذ أن تم عرضه ECIS ونموذج المرتبط به لتحويل البيانات مقاومة الطيفي في المعايير ذات الصلة بيولوجيا في شكلها الحالي إلى المجتمع العلمي من خلال Giaever وKeese في عام 1991 2، وغالبا ما يشار إليها باسم نظام لقياس طير (العابرة الظهارة المقاومة الكهربائية)، وهي ليست دقيقة. الخلافات الهامشية يبدو في البداية، ولكنمهمة لتفسير البيانات. لقياسات طير الكلاسيكية، وتزرع الخلايا على مرشحات قابلة للاختراق لتوصيف آليات النقل paracellular، التي يسيطر عليها منعطفات ضيقة الظهارية أو الملتصقة البطانية تقاطعات 3. عادة، يتم استخدام قطبين وضعه فوق وتحت التصفية لتطبيق تيار مباشر (DC) تدفق أكثر من طبقة الخلايا وقطبين أخرى لقياس انخفاض الجهد الناتج 4. يتم حساب المقاومة الكهربائية باستخدام قانون أوم، الذي يسمح لوصف العددية للجودة حاجز الخلية. ECIS يتبع هذا المبدأ الأساسي، ويمتد ذلك. في نظام ECIS، وتزرع الخلايا على معارضته، أقطاب الذهب الدائرية التي هي جزء لا يتجزأ في الجزء السفلي من الأطباق خلية ثقافة خاصة. عدد من الأقطاب الكهربائية في الثقافة هو أيضا متغير، يعتمد على تطبيق والأقطاب ويبلغ قطرها 250 ميكرون مستوى، وفي بعض الحالات أكبر عداد كهربائييستخدم لاستكمال الدائرة. يستخدم ECIS على التيار المتردد المستمر (AC) من 1 أمبير مع تردد معين بدلا من التيار المباشر. يتم حساب مقاومة من التغييرات المقابلة في الجهد (في السيارات) بين الأقطاب. ECIS توفر إمكانية لقياس مقاومة على مجموعة من الترددات لدراسة الخصائص الخلوية تعتمد تردد، والتي لديها العديد من المزايا أكثر من طير وسيتم شرحها بالتفصيل في هذا المقال. الأولى، وقياس مقاومة معقدة تسمح فصل مقاومة الشاملة في مقاومة الجدار الخلوي والسعة الخلية. بالإضافة إلى ذلك، من خلال اتخاذ البيانات على ترددات متعددة وتطبيق نموذج رياضي، يمكن للمرء أن يفرق بين مقاومة صلي (ضيق من الاتصالات خلية خلية) ومقاومة الناجمة عن التفاعلات الخلية الركيزة (المسافة من غشاء الخلية القاعدية للمصفوفة الكامنة)، وكذلك مساهمة السعة غشاء الخلية. الثانية، تكاثر الخلايا وحركية يمكن تقييم، لأن الخليةو هي في اتصال مباشر مع الأقطاب. الثالث، والركيزة أقطاب هي رقيقة بما فيه الكفاية للسماح لحقل مشرق وعلى النقيض من المرحلة المجهري. أساس القياسات مقاومة: مقاومة ومعقدة أساس لقياس المعاوقة الكهربائية من الكائنات البيولوجية (مثل الخلايا) هو قانون أوم، وهو الكهربائية التقنية المبدأ الأساسي، الذي يصف العلاقة بين المقاومة (R)، التيار (I) والجهد (U) في الدائرة الكهربائية في وقت معينة (ر). المعمول بها في العاصمة الدائرة: R (ر) = U (ر) / I (ر) عند العمل في نظام التيار المتردد، التيار والجهد تختلف ليس فقط في السعة، ولكن أيضا في مرحلة من (φ). الآن، ومقاومة لم يعد كافيا لوصف هذه العلاقات. بدلا من ذلك، مقاومة المعقدة (Z) أو في معظم الحالات ضخامة مقاومة (| Z |) تستخدم، التي تحتوي على مقاومة أومية الموصوفة سابقا بالإضافة إلى مفاعلة (X)، والتي أعيدsults من AC تتدفق من خلال المكثفات والمحاثات قيادة مرحلة التحول بين الجهد والتيار 5. المعمول بها في الدائرة AC: | Z (و) | = √ (R 2 + X) و (2) φ = وظل الزاويه القوسي (X / R) عند تنفيذ قياسات مقاومة على خلايا سليمة، ويرجع ذلك إلى خصائص الغشاء، والخلايا بمثابة اتصال موازية المقاوم ومكثف. هنا، المقاومة يمثل المعارضة لتدفق الحالية، في حين أن السعة (C) يصف الفصل بين الناقلين الكهربائية في العزل ثنائية الطبقات من غشاء الخلية الذي يسبب الاستقطاب من الخلية. وبذلك يهيمن X من خصائص بالسعة من غشاء الخلية. X (و) ≈ (2 * بي * و * C الخليوي) -1 منذ العاشر هو تردد المعالين، اختلاف وتيرة قياس تمكن من دراسة مختلف الخصائص الوظيفية والهيكلية للخلية. التدابير جهاز ECIS كل من R و X، مما يسمح للحسابمن | Z |، C وφ. قياس طبقات الخلية بأكملها مع مقاومة الطيفي: الدائرة يعادل الكهربائية. كما هو موضح سابقا، عندما يتم إحضارها خلية في مجال كهربائي، لكنه يظهر خصائص المكونات الإلكترونية السلبي. إذا الآن، بدلا من خلية واحدة، يتم التحقيق فيها طبقة الخلية بأكملها نمت على رأس الأقطاب وتستكمل مع خلية ثقافة المتوسط، نموذج بسيط من المقاوم ومكثف يحتاج إلى أن تمتد إلى الشبكة الكهربائية بالكامل. في هذا ما يسمى دائرة ما يعادلها، مقاومة ثقافة المتوسط ​​(ميد R)، وكذلك السعة (C إلكترونيات) والمقاومة (R إلكترونيات) التي تميز التفاعل الكهربائي / بالكهرباء تحتاج إلى النظر فيها 3،6. A، مثلا عامة مبسطة من هذه الدائرة ما يعادلها للحصول على طبقة الخلايا الملتصقة المتزايدة يمكن العثور عليها في الشكل 1. ميزة مثل هذا والرياضيةpproach لوصف النظام البيولوجي هو أن تلك الدوائر يمكن أن يتم تكريره بالمال وبالشهرة أيضا الإعلانية وتعديلها على الأسئلة التجريبية محددة، على سبيل المثال من خلال النظر في مقاومة التي تسببها العضيات الخلوية داخل أو للتمييز تأثيرات خلية خلية (R Junc) والتصاقات خلية الركيزة (R الفرعية) على 7،8 مقاومة الشاملة. مع ذلك الهدف لنمذجة ينبغي أن يكون دائما إلى استخدام أقل عدد من العناصر التي تصف جميع ملامح الطيف مقاومة قياس للسماح الارتباطات ذات مغزى. <img alt="الشكل 1" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51300/51300fig1highres.jpg" width="500" /> الشكل 1. التخطيطي للنظام ECIS وممثل الدائرة المكافئة لطبقة الخلايا المتنامية ملتصقة. أ) عبر قسم من ثقافة ECIS جيدا. الخلايا تنمو على رأس الاستشعار عن بعد ومكافحة الكهربائي وإعادة مغطاة ثقافة المتوسط. يتم توصيل الأقطاب الكهربائية إلى مكبر للصوت للانغلاق ويتم تطبيقها في إشارة AC عبر المقاوم 1 MΩ لإنشاء مصدر تيار مستمر. يمكن إضافة مؤثرات مباشرة إلى مستنبت في أي نقطة في الوقت المناسب. ب) تدابير ECIS مجموع كل المساهمات الفردية للمقاومة. المقاومة من مستنبت (R ميد)، وكذلك مقاومة الناجمة عن واجهة القطب / المنحل بالكهرباء، والذي هو البساطة كما عرضت مجموعة موازية من المقاوم (R إلكترونيات) ومكثف (C إلكترونيات)، وكذلك الخصائص الكهربائية من غشاء الخلية، التي وصفها اتصال موازية المقاومة (R الخليوي) والسعة (C م)، وكلها تحتاج إلى النظر فيها. R الخلية هو متغير، لأنه يعتمد على نفاذية الخلية نحو الحالي. حلبة يعادل يمكن تمديدها والمكرر بالمال وبالشهرة أيضا الإعلانية. كمثال صلي (R Junc) كماوأضيفت أيضا تحت البطانة كمقاومة (R الفرعية) إلى الحلبة. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51300/51300fig1highres.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.</a> ومعنى مقاومة المعلمات البيولوجية المعلمتين الأكثر مباشرة المستمدة من قياسات مقاومة هي المقاومة والسعة من الخلايا. المقاومة تمثل الجودة وظيفة من الجدار الخلوي وبالتالي يأخذ في الاعتبار المقاومة نحو شبه وتدفق التيار عبر الخلوي. يوفر السعة تدبير التغطية الشاملة القطب. ميزة مميزة من ECIS هو أنه مع مساعدة من الدوائر المكافئة ونمذجة تلك المعايير العالمية تقديم رؤى على العديد من الخصائص أكثر الخلوية، بما في ذلك خلية خلية وخلية الركيزة التصاقات، والتي سيتم مناقشتها لاحقا في هذه المقالة. قبل البدء: conside التجريبيةحصص الإعداد القياس - يتكون من عدة عناصر الإعداد منفصلة: جهاز ECIS مع الالكترونيات القياس؛ PC للحصول على البيانات؛ حامل مجموعة ل8 - 96 أو نظام جيدا؛ صفائف ECIS وثقافة خلية من خيار. يجب وضع حامل مجموعة في حاضنة وتوصيلها إلى الجهاز ECIS خارج الحاضنة. الكمبيوتر يحتاج إلى أن تكون مجهزة مع برنامج ECIS (1.2.123.0 14 فبراير 2013) وتوصيلها إلى الجهاز ECIS. اختيار مجموعة - وهناك مجموعة متنوعة تزايد مستمر صفائف ECIS، والمصممة لتطبيقات متعددة. المصفوفات القياسية هي 8W1E وصفائف 8W10E، والتي تتكون من 8 آبار الثقافة (المشار إليها بواسطة W) تضم 1 أو 10 أقطاب القياس (المشار إليها بواسطة E)، على التوالي. A القطب المضاد كبيرة اكتمال الدائرة، ولكن مقاومة لها لا يكاد يذكر أساسا في القياس الفعلي 6. يمكن لل8 جيدا القياسية حامل مجموعة استضافة اثنين فيrrays، مما أدى إلى عدد 16 بئرا الثقافة. الأقطاب الذهب هي 50 نانومتر سميكة، ويرسم مع فيلم العازلة والتي شنت على إما واضحة بصريا يكسان الركيزة البولي أو لوحة الدوائر المطبوعة (PCB). صفائف PCB هي أكثر قوة وفعالية من حيث التكلفة. الشرائح شفافة تسمح للضوء والمناعي المجهري. ما يجب النظر هو أن مجموعة 1E يعزز التقلبات في إشارة المقاومة التي تسببها الاقتراحات خلية وهناك حاجة لدراسات التئام الجروح. بالإضافة إلى ذلك، واحد أقطاب تسمح ارتباط الإشارات الكهربائية والبصرية. في القطب صفائف متعددة، وبلغ متوسط ​​إشارة على مدى عدة أقطاب، الذي يشمل نظرا لزيادة منطقة القياس المزيد من الخلايا في القياس، ويحد من التحيز البيانات بواسطة التلقيح متفاوتة ونمو الخلايا ويقلل من وضوح للإشارة إلى الخلية بسبب الاقتراحات. وبالتالي، فإن القطب صفائف متعددة هي مفيدة لدراسة تكاثر الخلايا وتشكيل حاجز. قربالمصفوفات القياسية وهناك المصفوفات الخاصة المتاحة لتطبيق إجهاد القص 9، لدراسة الكيميائي 10، الهجرة الخلية، وانتشار وكذلك لوحات 96 جيدا للعروض إنتاجية عالية. على أن تبرم، مجموعة ليتم استخدامها وتعتمد بشدة على مسألة علمية ونوع من الخلايا وينبغي اختيار بعناية واختبارها. تردد القياس - النمذجة من الروبيديوم وألفا (انظر تحليل البيانات) يتطلب قياسات متعددة التردد (MFT). خلاف ذلك يمكن قياس مقاومة على مر الزمن في واحدة نوع من الخلايا تردد معين (SFT)، مع ميزة أنه يمكن جمع البيانات مع القرار الزماني أعلى. تردد القياس الأكثر حساسية لنوع خلية معينة يمكن العثور عليها عن طريق المسح الضوئي التردد. عندما بالتآمر على التوالي مقاومة المقاومة مقابل تردد في رسم بياني وتيرة تسجيل السجل حيث الفرق بين خالية من الخلايا والقطب المغطاة خلية هي أكبر هو التردد حيث منع خلايا تيانه الحالية أكثر فعالية. في حالة الخلايا البطانية (EC) هذا التردد هو في حوالي 4 كيلو هرتز. كثافة البذر - كما هو الحال في كل خلية مقرها كثافة البذر التجربة العادية يعتمد على المشكلة العلمية. عند دراسة التصاق ونشر أو تشكيل حاجز، ينبغي المصنفة الخلايا البطانية مع كثافة عالية من 40،000-60،000 خلية / سم 2 لضمان متموجة، حاجز مستقرة بعد 48 ساعة. إذا كان التركيز التجربة على الانتشار، ينبغي المصنفة الخلايا البطانية ذات الكثافة المنخفضة من حوالي 2،000-10،000 خلية / سم 2.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:1269px;" width="1269">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:255px;">Name of Material/Equipment</td>
			<td style="width:320px;">Company</td>
			<td style="width:247px;">Distributor Europe</td>
			<td style="width:119px;">Catalog Number</td>
			<td style="width:329px;">Comments/Description</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:255px;">ECIS Z&#952;</td>
			<td style="width:320px;">Applied Biophysics Inc., Troy, NY, USA</td>
			<td style="width:247px;">ibidi GmbH, Munich, Germany</td>
			<td>71617</td>
			<td><a href="http://www.biophysics.com/products-ecisz0.php">http://www.biophysics.com/products-ecisz0.php</a></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:255px;">8W1E PCB Electrode Array</td>
			<td style="width:320px;">Applied Biophysics Inc., Troy, NY, USA</td>
			<td style="width:247px;">ibidi GmbH, Munich, Germany</td>
			<td>70004</td>
			<td><a href="http://www.biophysics.com/cultureware.php">http://www.biophysics.com/cultureware.php</a></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:255px;">8W1E Lexan Electrode Array</td>
			<td style="width:320px;">Applied Biophysics Inc., Troy, NY, USA</td>
			<td style="width:247px;">ibidi GmbH, Munich, Germany</td>
			<td>70001</td>
			<td>http://www.biophysics.com/cultureware.php</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:255px;">8W10E PCB Electrode Array</td>
			<td style="width:320px;">Applied Biophysics Inc., Troy, NY, USA</td>
			<td style="width:247px;">ibidi GmbH, Munich, Germany</td>
			<td>70010</td>
			<td>http://www.biophysics.com/cultureware.php</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:255px;">L-Cystein</td>
			<td style="width:320px;">Merck Millipore</td>
			<td style="width:247px;">-</td>
			<td>102838</td>
			<td><a href="http://www.merckmillipore.com/germany/chemicals/l-cystein/MDA_CHEM-102838/p_GLOb.s1L7V8AAAEWL.EfVhTl?WFSimpleSearch_NameOrID=L-cystein&amp;BackButtonText=search+results">http://www.merckmillipore.com/germany/chemicals/l-cystein/MDA_CHEM-102838/p_GLOb.s1L7V8AAAEWL.EfVhTl?WFSimpleSearch_NameOrID=L-cystein&#38;BackButtonText=search+results</a></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:255px;">Gelatin</td>
			<td style="width:320px;">Merck Millipore</td>
			<td style="width:247px;">-</td>
			<td>104070</td>
			<td><a href="http://www.merckmillipore.com/germany/chemicals/gelatine/MDA_CHEM-104070/p_S7Wb.s1LadYAAAEWaOEfVhTl?WFSimpleSearch_NameOrID=gelatine&amp;BackButtonText=search+results">http://www.merckmillipore.com/germany/chemicals/gelatine/MDA_CHEM-104070/p_S7Wb.s1LadYAAAEWaOEfVhTl?WFSimpleSearch_NameOrID=gelatine&#38;BackButtonText=search+results</a></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:255px;">Bovine Thrombin</td>
			<td style="width:320px;">Merck Millipore</td>
			<td style="width:247px;">-</td>
			<td>604980</td>
			<td><a href="http://www.merckmillipore.com/germany/life-science-research/thrombin-bovine-high-activity/EMD_BIO-604980/p__pmb.s1LNsYAAAEWS2IfVhTm?PortalCatalogID=merck4biosciences">http://www.merckmillipore.com/germany/life-science-research/thrombin-bovine-high-activity/EMD_BIO-604980/p__pmb.s1LNsYAAAEWS2IfVhTm?PortalCatalogID=merck4biosciences</a></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:255px;">Albuman (Human Serum Albumin)</td>
			<td style="width:320px;">Sanquin</td>
			<td style="width:247px;">-</td>
			<td></td>
			<td><a href="http://www.sanquin.nl/en/products-services/plasma-products/">http://www.sanquin.nl/en/products-services/plasma-products/</a></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:255px;">Y-27632</td>
			<td style="width:320px;">Tocris Biosciences</td>
			<td style="width:247px;">-</td>
			<td>1254</td>
			<td><a href="http://www.tocris.com/dispprod.php?ItemId=1382#.UbiFNNish8E">http://www.tocris.com/dispprod.php?ItemId=1382#.UbiFNNish8E</a></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:255px;">EGM-2 BulletKit&#160;</td>
			<td style="width:320px;">Lonza</td>
			<td style="width:247px;">-</td>
			<td>CC-3162</td>
			<td><a href="http://www.lonza.com/products-services/bio-research/primary-and-stem-cells/human-cells-and-media/endothelial-cells-and-media/endothelial-cell-growth-media-kits.aspx">http://www.lonza.com/products-services/bio-research/primary-and-stem-cells/human-cells-and-media/endothelial-cells-and-media/endothelial-cell-growth-media-kits.aspx</a></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:255px;">Pen/Strep</td>
			<td style="width:320px;">Lonza</td>
			<td style="width:247px;">-</td>
			<td>17-602E</td>
			<td><a href="http://www.lonza.com/products-services/bio-research/cell-culture-products/reagents/antibiotics-antimycotics/penicillin-streptomycin.aspx">http://www.lonza.com/products-services/bio-research/cell-culture-products/reagents/antibiotics-antimycotics/penicillin-streptomycin.aspx</a></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

electric cell-substrate impedance sensing for the quantification of endothelial proliferation, barrier function, and motility

الكهربائية الخلوي الركيزة مقاومة الاستشعار (ECIS) هو نظام قياس مقاومة في المختبر لتحديد سلوك الخلايا داخل طبقات الخلايا الملتصقة. تحقيقا لهذه الغاية، وتزرع الخلايا في غرف خاصة الثقافة على رأس الخصم أقطاب الذهب دائرية. يتم تطبيق صغيرة بالتناوب تيار مستمر بين الأقطاب والمحتملة عبر يقاس. خصائص العزل من غشاء الخلية إنشاء المقاومة تجاه تدفق التيار الكهربائي مما أدى إلى زيادة الجهد الكهربائي بين الأقطاب. قياس مقاومة الخلوية في هذه الطريقة تسمح للدراسة الآلي للمرفق الخلية، والنمو، مورفولوجيا، وظيفة، والحركة. على الرغم من أن قياس ECIS نفسها هي واضحة وسهلة التعلم، نظرية الأساسية هي معقدة واختيار الإعدادات الصحيحة والتحليل الصحيح وتفسير البيانات ليست واضحة بذاتها. حتى الآن، وبروتوكول واضح واصفا الخطوات الفردية من التجريبيةتصميم لإعداد وتحقيق، وتحليل التجربة غير متوفر. في هذه المقالة مبدأ القياس الأساسية، فضلا عن التطبيقات الممكنة، وتناقش الاعتبارات التجريبية، ومزايا وقيود النظام ECIS. يتم توفير دليل لدراسة مرفق الخلية، ونشر وانتشار؛ الكمي للسلوك الخلية في طبقة متموجة، فيما يتعلق ظيفة الحاجز، حركية الخلية، ونوعية الخلايا خلايا والخلية الركيزة التصاقات؛ النوعي والكمي لالتئام الجروح و الاستجابات الخلوية للمؤثرات فعال في الأوعية. وتناقش نتائج ممثلة على أساس الاوعية الدموية الدقيقة الإنسان (MVEC) والخلايا البطانية الوريد السري الإنسان (HUVEC)، ولكن لا ينطبق على جميع الخلايا المتنامية ملتصقة.

Watch this Scientific Journal Video about Electric Cell-substrate Impedance Sensing for the Quantification of Endothelial Proliferation, Barrier Function, and Motility at JoVE.com

Electric Cell-substrate Impedance Sensing for the Quantification of Endothelial Proliferation, Barrier Function, and Motility

يستعرض هذا البروتوكول الكهربائية الخلوي الركيزة مقاومة الاستشعار، وهي طريقة لتسجيل وتحليل الطيف مقاومة من الخلايا الملتصقة لتقدير حجم مرفق الخلية، والانتشار، حركية، والاستجابات الخلوية للمؤثرات الدوائية والسمية. وأكد الكشف عن نفاذية البطانية وتقييم خلية خلية وخلية الركيزة الاتصالات.

الكهربائية الخلوي الركيزة مقاومة استشعار لتقدير حجم انتشار غشائي، الحاجز وظيفة، والحركة

Electric Cell-substrate Impedance Sensing (ECIS) is an in vitro impedance measuring system to quantify the behavior of cells within adherent cell layers. ...

Research

Education

JoVE Journal

JoVE Core

Electrical Engineering

Physics

Bioengineering

Unit 1

Three-Phase Circuits

Alternating-Current Circuits

SCIENTISTS IN ACTION

Hollow Microneedle-based Sensor for Multiplexed Transdermal Electrochemical Sensing

أجوف Microneedle المستندة إلى الاستشعار عن تعدد في الإرسال الاستشعار الكهروكيميائية عبر الجلد

The development of a minimally invasive multiplexed monitoring system for rapid analysis of biologically-relevant molecules could offer individuals ...

Sensing of Barrier Tissue Disruption with an Organic Electrochemical Transistor

الاستشعار من الجدار الأنسجة تعطيل مع الترانزستور العضوي الكهروكيميائية

The gastrointestinal tract is an example of barrier tissue that provides a physical barrier against entry of pathogens and toxins, while allowing the ...

Quantification of Global Diastolic Function by Kinematic Modeling-based Analysis of Transmitral Flow via the Parametrized Diastolic Filling Formalism

الكمي لالعالمي الانبساطي وظيفة عن طريق تحليل يستند النمذجة-الحركية من Transmitral التدفق عبر الشكلية ملء Parametrized الانبساطي

Quantitative cardiac function assessment remains a challenge for physiologists and clinicians.&#160;Although historically invasive methods have comprised ...

Quantification and Size-profiling of Extracellular Vesicles Using Tunable Resistive Pulse Sensing

الكمي والحجم التنميط من خارج الخلية عن طريق الحويصلات الانضباطي مقاوم نبض الاستشعار

Extracellular vesicles (EVs), including &#8216;microvesicles&#8217; and &#8216;exosomes&#8217;, are highly abundant in bodily fluids. Recent years have ...

Using Cell-substrate Impedance and Live Cell Imaging to Measure Real-time Changes in Cellular Adhesion and De-adhesion Induced by Matrix Modification

باستخدام الممانعة الخلوي الركيزة ويعيش التصوير خلية قياس التغييرات في الوقت الحقيقي في التصاق الخلوية ودي التصاق المستحث بواسطة مصفوفة تعديل

Cell-matrix adhesion plays a key role in controlling cell morphology and signaling. Stimuli that disrupt cell-matrix adhesion (e.g., myeloperoxidase and ...

Fabricating Multi-Component Lipid Nanotube Networks Using the Gliding Kinesin Motility Assay

تصنيع شبكات الأنابيب النانوية الدهنية متعددة المكونات باستخدام اختبار حركية Kinesin المنزلق

Lipid nanotube (LNT) networks represent an in vitro model system for studying molecular transport and lipid biophysics with relevance to the ubiquitous ...

Finite Element Modelling of a Cellular Electric Microenvironment

نمذجة العناصر المحدودة لبيئة كهربائية خلوية

Clinical studies show electrical stimulation (ES) to be a potential therapy for the healing and regeneration of various tissues. Understanding the ...

Quantification of Mouse Heart Left Ventricular Function, Myocardial Strain, and Hemodynamic Forces by Cardiovascular Magnetic Resonance Imaging

القياس الكمي لوظيفة البطين الأيسر لقلب الفأر، وسلالة عضلة القلب، والقوى الديناميكية الدموية عن طريق التصوير بالرنين المغناطيسي القلبي الوعائي

Mouse models have contributed significantly to understanding genetic and physiological factors involved in healthy cardiac function, how perturbations ...

Layer Microdissection of Tricuspid Valve Leaflets for Biaxial Mechanical Characterization and Microstructural Quantification

التشريح المجهري للطبقة من وريقات الصمام ثلاثي الشرف للتوصيف الميكانيكي ثنائي المحور والتكميم الهيكلي الدقيق

The tricuspid valve (TV) regulates the unidirectional flow of unoxygenated blood from the right atrium to the right ventricle. The TV consists of three ...

Experimental Quantification of Interactions Between Drug Delivery Systems and Cells In Vitro: A Guide for Preclinical Nanomedicine Evaluation

Experimental Quantification of Interactions Between Drug Delivery Systems and Cells In Vitro: A Guide for Preclinical Nanomedicine Evaluation

القياس الكمي التجريبي للتفاعلات بين أنظمة توصيل الدواء والخلايا في المختبر: دليل لتقييم الطب النانوي قبل السريري

A major component of designing drug delivery systems concerns how to amplify or attenuate interactions with specific cell types. For instance, a ...