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

המחברים מבקשים להודות לד&quot;ר צ&#39;ארלס Keese, ד&quot;ר Renken הנוצרי, הנוצרי Dehnert (Applied ביופיסיקה Inc) וד&quot;ר אולף רדלר (ibidi GmbH) לעצתם, לעזור והדיונים פוריים במהלך תקופת ההכנה של כתב היד הזה. יתר על כן ברצוננו להודות ליאן ואן Bezu לתמיכה הטכנית מצוינת שלו.

<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>

אפלייד ביופיסיקה בע&quot;מ כיסה את דמי גישה הפתוחה, ואילו מבנה והתוכן של המאמר נשארו באחריות מלאה של הכותבים.

ECIS הוא כלי מצוין להקרנה של מאפייני תא ובהתנהגות, כמו גם לכימות של ההשפעות של חומרים ידועים ובלתי ידועים. כך התאים מוחזקים בתנאי תרבות סטנדרטיים, העכבה יכולה ברציפות להיות במעקב עם רזולוציה גבוהה זמנית וקורלציה לאותות אופטיים. בדרך זו ניתן לבחור נקודת הזמן האופטימלית למניפולציות סלולריים על הבסיס של מעמד התא מורפולוגיים ופונקציונלי. למרבה הצער, ברזולוציה מדידה גבוהה זה מגיעה עם המחיר שהשינויים קטנים בטמפרטורה, pH או גירוי מכאני של תאים (שינוי בינוני) ישפיעו על האות בעל עכבה באופן מיידי. היישום הנוכחי מדידה הקטנה לתאים הופך את מדידת ECIS לא פולשנית, הורסות, וללא תווית, אלא כתוצאה יכולים להיות רק נמדדים מאפיינים bioelectrical פסיביים (אין פוטנציאל פעולה). תכונת מפתח היא שמספר הפרמטרים יכול להיות דר<html> ived ממדידה אחת, המשלב מידע ממספר מבחני קלאסיים, כמו חדירות או מבחני ריפוי פצע. כאן ההיבט המעניין במיוחד הוא שנתוני מודל מתמטי יכולים לשמש כדי לחקור את השינויים בהתנגדות וקיבול ולהפנות אותם למבנים שונים סלולריים (לדוגמא תאי קשר או קרום תא). חשוב לציין הוא שספקטרוסקופיה העכבה תמיד מספקת אות בממוצע מכל התאים על האלקטרודה החישה, אשר אינו מאפשרת למחקרים על תאים בודדים וגם המודל המתמטי תקף אך ורק בשכבות תאים ומחוברות. לכן תאי האנדותל צריכים להתקיים במדינת המחוברות לפחות יום אחד לפני ששמש לדוגמנות כדי להבטיח תא הידבקויות בוגרות ותאים רדומים. באותה מידה, צריכים רק להיות מיושמים פצעי חשמל למחוברות שכבות תאים באמצעות פולסים פציעה קצרים מרובים עם תדרים גבוהים, כדי להשיג יעילות פציעה אופטימלית ולמנוע נזק של האלקטרודות. jove_content &quot;&gt; כדי לקבל את הסכום המקסימאלי של מידע ממדידת ECIS, כמו בכל assay, מספר פרמטרים כגון שילוב של מצע מערך, ציפוי וצפיפות זריעה לסוג התא הבודד צריכים להיבדק ומותאם לפני ניסוי. מגבלה העיקרית של ECIS היא שהמדידה אינה מספקת מידע ישיר על הרמה המולקולרית. כך מדידות ECIS הן בדרך כלל אינפורמטיבי ביותר בתחילת סדרה ניסיונית כדי לעזור לשייך בעיה מדעית עם מבנים או נכסים סלולריים ולספק קלט משמעותי לדור של השערה ניתנת לבדיקה. לכן העיצוב המודולרי של ECIS מספק ספקטרום רחב של יישומים עם האפשרות למערכים תפורים. התפתחויות המערך האחרונות מצביעות על מוקד בעתיד על הקרנות עכבת תפוקה גבוהה לשגשוג תאים ובפציעתם חשמלית ומראש של זרימת מערכים מיוחדים לסימולציה של in vivo </eמ &#39;&gt; לחץ גזירה עם תזרים פרופילים שונים. ספרות נוספת נא להתייחס גם לדף האינטרנט לביופיסיקה יישומית (www.biophysics.com) ליישום הערות, webinars ורשימה מפורטת של פרסומים המכסים את ספקטרום ECIS כולו.

ΩΩΩHere אנו מציגים Cell-מצע חשמלי עכבת חישה, המכונה ECIS, שיטה מסוימת כדי למדוד ולנתח את ספקטרום העכבה של תאים חסיד בתרבות 1. מטרת פרוטוקול זה היא להציע מדריך בדרך כלל ישים עבור השימוש בסוג מסוים של מבחני סלולריים עכבה מבוססת ולספק פרוטוקולים לחלק מפונקציות מפתח מהמספר הולך וגדל ללא הרף של יישומים. הדגש יהיה על הלימוד של התפשטות תאים, תפקוד מחסום, צמתים תא, ותנועתיות תא. מאז ECIS והמודל הקשורים אליו כדי להמיר את נתוני ספקטרוסקופיה העכבה בפרמטרים רלוונטיים מבחינה ביולוגית הוצג בצורתו הנוכחית לקהילה המדעית על ידי Giaever וKeese ב1991 2, זה פעמים רבות המכונה מערכת למדידת Teer (טראנס אפיתל התנגדות חשמלית), וזה לא מדויק. ההבדלים נראים בהתחלה שולי, אבלחשובים לפרשנות הנתונים. למדידות Teer קלאסיות, תאים גדלים על מסננים חדירים לאפיין מנגנוני הובלת paracellular, הנשלטים על ידי צמתים הדוקים אפיתל או צמתים adherens אנדותל 3. בדרך כלל, שתי אלקטרודות ממוקמות מעל ומתחת למסנן משמשות להחלת זרם ישר (DC) לזרום על פני שכבת התאים ושתי אלקטרודות אחרות כדי למדוד את הירידה במתח וכתוצאה מכך 4. ההתנגדות החשמלית מחושבת לפי חוק אוהם, המאפשר תיאור מספרי של האיכות של גדר התא. ECIS כדלקמן העיקרון הבסיסי הזה ומרחיב אותו. במערכת ECIS, תאים גדלים על, אלקטרודות זהב מעגליות מנוגדות אשר מוטבעות בחלקו התחתון של מנות תרבית תאים מיוחדות. מספר אלקטרודות לתרבות גם הוא משתנה, תלוי ביישום ויש לי אלקטרודות בקוטר סטנדרטי של 250 מיקרומטר, במקרים מסוימים האלקטרודה נגדית גדולה יותרמשמש כדי להשלים את המעגל. ECIS משתמש בזרם קבוע חילופין (AC) של μA 1 עם תדר נתון במקום זרם ישר. העכבה מחושבת מהשינויים המקביל במתח (בmV) בין האלקטרודות. ECIS מציע את האפשרות למדוד את העכבה על פני טווח של תדרים כדי ללמוד מאפייני תדירות תלויים סלולריים, שבו יש מספר יתרונות על פני Teer, ויוסברו בפירוט במאמר זה. ראשית, מדידת עכבה מורכבת מאפשרת להפריד את העכבה הכללית להתנגדות מחסום תא וקיבול תא. בנוסף, על ידי לקיחת נתונים בתדרים מרובים והחלת מודל מתמטי, אפשר להבחין בין עכבת junctional (אטימות של אנשי קשר תאי תאים) ועכבה שנגרמה על ידי אינטראקציות תא מצע (מרחק של קרום של תאי בסיס למטריקס בסיס), כמו גם התרומה של קיבול קרום תא. שנית, ניתן להעריך התפשטות תאים ותנועתיות, שכן התאים נמצא בקשר ישיר עם אלקטרודות. שלישית, מצע ואלקטרודות דקים מספיק כדי לאפשר לשדה בהיר ומיקרוסקופ לעומת שלב. בסיס של מדידות עכבה: העכבה המורכבת הבסיס למדידת העכבה החשמלית של אובייקטים ביולוגיים (למשל תאים) הוא חוק אוהם, עיקרון בסיסי אלקטרו טכני, המתאר את הקשר בין ההתנגדות (R), זרם (אני) ומתח (U) במעגל חשמלי בכל זמן נתון (t). החלים במעגל DC: R (t) = U (t) / אני (לא) כאשר עובדים במערכת AC, מתח וזרם שונה לא רק במשרעת שלהם, אלא גם בשלב שלהם (φ). עכשיו, התנגדות היא כבר לא מספיק כדי לתאר את היחסים הללו. במקום זאת, העכבה המורכבת (Z) או ברוב המקרים סדר הגודל של העכבה (| Z |) נמצא בשימוש, המכיל את ההתנגדות שתוארה קודם לכן ohmic תוספת reactance (X), אשר מחדשתירררוצים מAC לזרום דרך קבלים וסלילי הנהיגה פאזה בין המתח ו5 הנוכחיים. החלים במעגל AC: | Z (ו) | = √ (R 2 + X (ו) 2) φ = arctan (X / R) בעת ביצוע מדידות עכבה על תאים שלמים, בשל המאפיינים של הממברנה שלהם, תאים לפעול כחיבור מקביל של נגדים וקבלים. כאן, התנגדות מייצגת את ההתנגדות לזרימת זרם, ואילו קיבול (C) מתאר את ההפרדה של נשאים חשמליים בדו שכבתי הבידוד של קרום התא, שגורם לקיטוב של התא. כך X נשלט על ידי מאפייני קיבולי של קרום התא. X (f) ≈ (ו Cell C * Pi * 2) -1 מאז X הוא תדירות תלויה, וריאציה של תדירות המדידה מאפשרת חקר תכונות תפקודיות ומבניות שונות של התא. צעדי המכשיר ECIS שני R ו-X, המאפשר חישובמ| Z |, C ו-φ. כימות שכבות תאים שלמים עם ספקטרוסקופיה עכבה: המעגל השקול החשמלי. כפי שהוסבר בעבר, כאשר תא הוא הביא לתוך שדה חשמלי, זה מראה מאפיינים של רכיבים אלקטרוניים פסיביים. אם עכשיו, במקום תא בודד, שכבת תאים שלמה גדלה על גבי אלקטרודות שיושלם עם תרבית תאים בינוני הוא נחקר, המודל הפשוט של הנגד וקבל צריך להיות מורחב לכל מערכת חשמל. במעגל מקביל זה מה שנקרא, התנגדות של מדיום התרבות (R Med), כמו גם קיבול (C Electr) והתנגדות (R Electr) המאפיין את האינטראקציה אלקטרודה / אלקטרוליט צריך להילקח בחשבון 3,6. ניתן למצוא דוגמא פשוטה, כללית של מעגל שווה ערך כזה לשכבת תאי חסיד גדל באיור 1. היתרון של כזה מתמטיpproach לתאר מערכת ביולוגית הוא שיכולים להיות כרצונך מודעה מעודן מעגלים אלה והותאמו לשאלות הניסוי הספציפיות, למשל על ידי שוקל עכבה שנגרמה על ידי האברונים התוך תאי או להבחין השפעות של תאי תאים (R Junc) והידבקויות תא מצע (R Sub) ב7,8 עכבה הכולל. עם זאת, במטרה לדוגמנות תמיד צריכה להיות להשתמש במספר הקטן ביותר של גורמים המתארים את כל התכונות של ספקטרום העכבה נמדד כדי לאפשר מתאמים משמעותיים. <img alt="איור 1" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51300/51300fig1highres.jpg" width="500" /> איור 1. סכמטי של מערכת ECIS מעגל שווה ערך נציג לשכבת גידול תאים חסיד.) חתך של תרבות ECIS כן. התאים גדלים על גבי האלקטרודה חישה ודלפק ומחדש מכוסה במדיום לתרבות. אלקטרודות מחוברות למגבר נעילה ובאות AC מיושמת באמצעות הנגד MΩ 1 כדי ליצור מקור זרם קבוע. ניתן להוסיף גירויים ישירות למדיום התרבות בכל נקודה בזמן. ב &#39;) צעדי ECIS הסכום של כל התרומות בודדות לעכבה. התנגדות של מדיום התרבות (R Med), כמו גם עכבה שנגרם על ידי ממשק אלקטרודה / אלקטרוליט, שהוא בפשטות שהוצגה כשילוב מקביל של הנגד (R Electr) וקבלים (C Electr), וגם את התכונות חשמליות של קרום התא, שתואר על ידי חיבור מקביל של התנגדות (Cell R) וקיבול (C ממ), כל צריכים להילקח בחשבון. תא R הוא משתנה, שכן הוא תלוי בחדירות התא לכיוון הנוכחי. המעגל השקול ניתן להאריך וכרצונך מודעה מעודן. כדוגמא junctional (R Junc) כמועמידות גם subendothelial כ( R Sub) נוספו למעגל. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51300/51300fig1highres.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> פרמטרים עכבה ומשמעותם הביולוגיות שני פרמטרים ישירים ביותר הנגזרים ממדידות עכבה הם התנגדות וקיבול של תאים. התנגדות מייצגת איכות ותפקוד של המחסום הנייד ולכן לוקחת בחשבון את ההתנגדות כלפי para-וזרימה נוכחית טרנס סלולארי. קיבוליות מספקת מדד כולל של כיסוי האלקטרודה. התכונה הייחודית של ECIS היא כי בעזרת מעגלים מקבילים ודוגמנות פרמטרים הגלובליים אלה מספקים תובנות על נכסים רבים יותר סלולריים, ובכלל זה הידבקויות תאי תאים ותא מצע, אשר יידונו בהמשך מאמר זה. לפני שמתחיל: conside הניסוייתמנות הגדרת מדידה - ההתקנה מורכבת מכמה רכיבים נפרדים: מכשיר ECIS עם אלקטרוניקה מדידה; מחשב עבור רכישת נתונים, בעל מערך ל8 - או מערכת 96 היטב; מערכי ECIS ותרבית התאים של בחירה. בעל המערך חייב להיות ממוקם באינקובטור ומחובר למכשיר ECIS מחוץ לחממה. המחשב צריך להיות מצויד עם תוכנת ECIS (14th 1.2.123.0 פברואר 2013), ומחובר למכשיר ECIS. מבחר מגוון - יש מגוון גדל ברציפות של מערכי ECIS, תוכננו עבור יישומים מרובים. המערכים סטנדרטיים הם 8W1E ומערכי 8W10E, אשר מורכבים של 8 בארות תרבות (מסומן על ידי W) הכוללות אלקטרודות 1 או 10 מדידה (מסומן על ידי E), בהתאמה. האלקטרודה נגדית גדולה משלימה את המעגל, אבל העכבה שלה היא למעשה זניחה במדידה בפועל -6. בעל המערך 8 היטב הסטנדרטי יכול לארח שניrrays, וכתוצאה ממספר כולל של 16 בארות תרבות. אלקטרודות הזהב הן 50 ננומטר עבים, שמסומן עם סרט בידוד ורכוב על או מצע ברור אופטי Lexan פוליקרבונט או מעגלים מודפסים (PCB). מערכי PCB הם חזקים יותר ועלות יעילה. השקופיות שקופות מאפשרות לאור ומיקרוסקופיה immunofluorescence. מה יש לקחת בחשבון הוא שמערך 1E משפר תנודות באות העמידות נגרמת על ידי תנועות תא ונחוץ ללימודי ריפוי פצע. בנוסף, אלקטרודות יחידה לאפשר התאמה של אותות חשמליים ואופטיים. במערכי האלקטרודה הרב, האות היא בממוצע על פני כמה אלקטרודות, אשר בשל אזור המדידה המוגבר כוללת יותר תאים במדידה, מגביל הטיה של הנתונים על ידי חיסון וצמיחה של התאים לא אחידים ומפחיתה טשטוש של האות עקב תא תנועות. לכן, מערכי האלקטרודה הרב שימושיים ללמוד התפשטות תאים והיווצרות מכשול. לידמערכים סטנדרטיים יש מערכים מיוחדים זמינים עבור היישום של מאמץ הגזירה 9, ללמוד chemotaxis 10, נדידת תאים, והפצה כמו גם צלחות 96 היטב להקרנות תפוקה גבוהה. לסיכום, המערך לשמש תלוי מאוד על שאלה מדעית וסוג תא ויש לבחור ונבדק בקפידה. תדירות מדידה - הדוגמנות של Rb אלפא (ראה ניתוח נתונים) דורשת מדידות רבת תדר (MFT). אחרת עכבה ניתן למדוד לאורך זמן בתדר אחד לסוג תא מסוים (SFT), עם היתרון שנתונים ניתן לאסוף ברזולוציה הטמפורלית גבוהה יותר. ניתן למצוא את תדירות המדידה רגישה ביותר לסוג תא מסוים על ידי סריקות תדר. בעת התוויית עכבת בהתאמה התנגדות לעומת תדירות בגרף את תדירות יומן-log שבו ההבדל בין התאים חופשיים ואלקטרודה מכוסה תא הוא הגדולים ביותר הוא התדר שבו התאים לחסום tהוא הנוכחי בצורה היעילה ביותר. במקרה של תאי האנדותל (EC) בתדר זה בכ 4 קילוהרץ. צפיפות זריעה - כמו בכל רגילה צפיפות זריעת ניסוי מבוסס תאים תלויה בבעיה המדעית. כאשר לומדים הידבקות והפצה או היווצרות מכשול, צריכים להיות שנזרעו תאי האנדותל עם צפיפות גבוהה של 40,000-60,000 תאים / 2 סנטימטר כדי להבטיח מחוברות, מחסום יציב לאחר 48 שעות. אם המוקד של הניסוי הוא, על התרבות, צריכים להיות שנזרעו תאי האנדותל עם צפיפות נמוכה של כ 2,000-10,000 תאים / 2 סנטימטר.

<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

Cell-מצע חשמלי עכבת חישה (ECIS) היא מערכת מדידת עכבה במבחנה לכמת את התנהגותם של תאים בתוך שכבות תאים חסיד. לשם כך, תאים גדלים בתאי תרבות מיוחדים על גבי אלקטרודות זהב יריבה, מעגליות. זרם חילופין קטן מתמיד מוחל בין האלקטרודות ואת הפוטנציאל על פני נמדד. תכונות הבידוד של קרום התא ליצור התנגדות לזרימת הזרם החשמלית וכתוצאה מכך פוטנציאל חשמלי גדל בין האלקטרודות. מדידת עכבה סלולרית באופן זה מאפשרת הלימוד האוטומטי של קובץ מצורף תא, צמיחה, מורפולוגיה, פונקציה, ותנועתיות. למרות שמדידת ECIS עצמו היא פשוט וקל ללמידה, התאוריה הבסיסית היא מורכבת והבחירה של ההגדרות הנכונות וניתוח ופרשנות של נתונים נכונים היא לא מובן מאליו. עם זאת, פרוטוקול ברור המתאר את הצעדים הבודדים מניסיוניעיצוב להכנה, מימוש, וניתוח של הניסוי אינו זמין. במאמר זה את עיקרון המדידה הבסיסי, כמו גם יישומים אפשריים, שיקולים ניסיוניים, יתרונות ומגבלות של מערכת ECIS הם דנו. מדריך מסופק לחקר מצורף תא, הפצה והתפשטות; כימות של התנהגות תא בשכבה ומחוברות, בכל קשור לתפקוד מחסום, תנועתיות תא, איכות של הידבקויות תאי תאים ותא מצע; וכימות של ריפוי פצע ו תגובות תאיות לגירויי vasoactive. נציג תוצאות נדונות מבוססות על כלי הדם אנושיים (MVEC) ותאי האנדותל וריד טבור אנושיים (HUVEC), אך חלות על כל התאים הגדלים חסיד.

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

פרוטוקול זה מסוקר Cell-מצע חשמלי עכבת חישה, שיטה להקליט ולנתח את ספקטרום העכבה של תאי חסיד לכימות של התקשרות סלולרי, התפשטות, תנועתיות, ותגובות תאיות לגירויים תרופתיים ורעילים. זיהוי של חדירות האנדותל והערכה של קשרים בין תאים ותא מצע מודגשים.

חשמל Cell-מצע עכבת חישה לכימות של האנדותל למניעת הפצת נשק, תפקוד מחסום, ותנועתיות

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

חיישן הולו Microneedle מבוסס על מרובב דרך העור אלקטרוכימי חישה

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

חישה של שיבוש טישו גדר עם טרנזיסטור אלקטרוכימי אורגני

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

כימות של פונקציה הגלובלית הדיאסטולי על ידי ניתוח המבוסס על דוגמנות Kinematic של Transmitral זרימה באמצעות הפורמליזם מילוי Parametrized הדיאסטולי

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

כימות וגודל-פרופיל של תאית שלפוחית ​​באמצעות Pulse חישה מתכוונן התנגדותי

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

שימוש בעכבת Cell-מצע והדמיה של תא חי כדי למדוד שינויים בזמן אמת בסלולרית הידבקות ודה-הידבקות הנגרמים על ידי מטריקס שינוי

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

ייצור רשתות ננו-צינוריות ליפידים מרובות רכיבים באמצעות בדיקת תנועתיות Kinesin Gliding

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

מידול אלמנט סופי של מיקרו-סביבה חשמלית תאית

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

כימות של תפקוד החדר השמאלי של לב העכבר, זן שריר הלב וכוחות המודינמיים על ידי הדמיית תהודה מגנטית לב וכלי דם

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

מיקרו-דיסקציה של שכבה של עלוני שסתומים טריקוספידיים לאפיון מכני דו-אקסיאלי וכימות מיקרו-סטרוקטורלי

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

כימות ניסיוני של אינטראקציות בין מערכות העברת תרופות ותאים במבחנה: מדריך להערכת ננו-רפואה פרה-קלינית

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