Name: a simple approach to perform teer measurements using a self-made volt-amperemeter with programmable output frequency
Uploaded: 2019-10-05T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about A Simple Approach to Perform TEER Measurements Using a Self-Made Volt-Amperemeter with Programmable Output Frequency at JoVE.com

Forfatterne vil gerne takke Herman Liggesmeyer og Marvin bende for deres ekspertrådgivning inden for Elektroteknik og informatik.

1. samling af et grundlæggende volt-amperemeter til måling af TEER
<ol><li>Forbered en standard USB oplader som 5 V DC strømforsyning, en USB forlængerledning, en microcontroller, der vil blive brugt som en programmerbar kvadratisk bølge generator, to standard multimetre, der er i stand til at måle vekselstrøm og spænding som root Mean Square ( True-RMS), fire kabler med banan stik, en telefon forlængerledning med et RJ14 hunstik, herunder seks stifter med de indre fire kablede (6P4C), to korte kabler, en Lust...

<ol>
	<li>Matter, K., Balda, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functional+analysis+of+tight+junctions.">Functional analysis of tight junctions.</a> Methods. 30, 228-234 (2003).</li><li>Srinivasan, B., 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=TEER+measurement+techniques+for+in+vitro+barrier+model+systems.">TEER measurement techniques for in vitro barrier model systems.</a> Journal of Laboratory Automation. 20, 107-126 (2015).</li><li>Daniels, B. 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=Immortalized+human+cerebral+microvascular+endothelial+cells+maintain+the+properties+of+primary+cells+in+an+in+vitro+model+of+immune+migration+across+the+blood+brain+barrier.">Immortalized human cerebral microvascular endothelial cells maintain the properties of primary cells in an in vitro model of immune migration across the blood brain barrier.</a> Journal of Neuroscience Methods. 212, 173-179 (2013).</li><li>Weksler, B. B., 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=Blood-brain+barrier-specific+properties+of+a+human+adult+brain+endothelial+cell+line.">Blood-brain barrier-specific properties of a human adult brain endothelial cell line.</a> Federation of American Societies for Experimental Biology Journal. 19, 1872-1874 (2005).</li><li>Lippmann, E. S., Al-Ahmad, A., Azarin, S. M., Palecek, S. P., Shusta, E. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+retinoic+acid-enhanced,+multicellular+human+blood-brain+barrier+model+derived+from+stem+cell+sources.">A retinoic acid-enhanced, multicellular human blood-brain barrier model derived from stem cell sources.</a> Scientific Reports. 4, 4160 (2014).</li><li>Stins, M. F., Badger, J., Sik Kim, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bacterial+invasion+and+transcytosis+in+transfected+human+brain+microvascular+endothelial+cells.">Bacterial invasion and transcytosis in transfected human brain microvascular endothelial cells.</a> Microbial Pathogenesis. 30, 19-28 (2001).</li><li>Muruganandam, A., Herx, L. M., Monette, R., Durkin, J. P., Stanimirovic, D. B. <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+immortalized+human+cerebromicrovascular+endothelial+cell+line+as+an+in+vitro+model+of+the+human+blood-brain+barrier.">Development of immortalized human cerebromicrovascular endothelial cell line as an in vitro model of the human blood-brain barrier.</a> Federation of American Societies for Experimental Biology Journal. 11, 1187-1197 (1997).</li><li>Ishiwata, I., 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=Establishment+and+characterization+of+a+human+malignant+choroids+plexus+papilloma+cell+line+(HIBCPP).">Establishment and characterization of a human malignant choroids plexus papilloma cell line (HIBCPP).</a> Human Cell. 18, 67-72 (2005).</li><li>Dinner, 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+Choroid+Plexus+Epithelial+Cell-based+Model+of+the+Human+Blood-Cerebrospinal+Fluid+Barrier+to+Study+Bacterial+Infection+from+the+Basolateral+Side.">A Choroid Plexus Epithelial Cell-based Model of the Human Blood-Cerebrospinal Fluid Barrier to Study Bacterial Infection from the Basolateral Side.</a> Journal of Visualized Experiments. , (2016).</li><li>Schwerk, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Polar+invasion+and+translocation+of+Neisseria+meningitidis+and+Streptococcus+suis+in+a+novel+human+model+of+the+blood-cerebrospinal+fluid+barrier.">Polar invasion and translocation of Neisseria meningitidis and Streptococcus suis in a novel human model of the blood-cerebrospinal fluid barrier.</a> PLoS One. 7, e30069 (2012).</li><li>Tenenbaum, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Polar+bacterial+invasion+and+translocation+of+Streptococcus+suis+across+the+blood-cerebrospinal+fluid+barrier+in+vitro.">Polar bacterial invasion and translocation of Streptococcus suis across the blood-cerebrospinal fluid barrier in vitro.</a> Cellular Microbiology. 11, 323-336 (2009).</li><li>Gath, U., Hakvoort, A., Wegener, J., Decker, S., 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=Porcine+choroid+plexus+cells+in+culture:+expression+of+polarized+phenotype,+maintenance+of+barrier+properties+and+apical+secretion+of+CSF-components.">Porcine choroid plexus cells in culture: expression of polarized phenotype, maintenance of barrier properties and apical secretion of CSF-components.</a> European Journal of Cell Biology. 74, 68-78 (1997).</li><li>Haselbach, M., Wegener, J., Decker, S., Engelbertz, C., 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=Porcine+Choroid+plexus+epithelial+cells+in+culture:+regulation+of+barrier+properties+and+transport+processes.">Porcine Choroid plexus epithelial cells in culture: regulation of barrier properties and transport processes.</a> Microscopy Research and Technique. 52, 137-152 (2001).</li><li>Strazielle, N., Ghersi-Egea, J. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Physiology+of+blood-brain+interfaces+in+relation+to+brain+disposition+of+small+compounds+and+macromolecules.">Physiology of blood-brain interfaces in relation to brain disposition of small compounds and macromolecules.</a> Molecular Pharmaceutics. 10, 1473-1491 (2013).</li><li>Hilgendorf, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Caco-2+versus+Caco-2/HT29-MTX+co-cultured+cell+lines:+permeabilities+via+diffusion,+inside-+and+outside-directed+carrier-mediated+transport.">Caco-2 versus Caco-2/HT29-MTX co-cultured cell lines: permeabilities via diffusion, inside- and outside-directed carrier-mediated transport.</a> Journal of Pharmaceutical Sciences. 89, 63-75 (2000).</li><li>Mathia, N. 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=Permeability+characteristics+of+calu-3+human+bronchial+epithelial+cells:+in+vitro-in+vivo+correlation+to+predict+lung+absorption+in+rats.">Permeability characteristics of calu-3 human bronchial epithelial cells: in vitro-in vivo correlation to predict lung absorption in rats.</a> Journal of Drug Targeting. 10, 31-40 (2002).</li><li>Fuchs, 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=Differentiation+of+human+alveolar+epithelial+cells+in+primary+culture:+morphological+characterization+and+synthesis+of+caveolin-1+and+surfactant+protein-C.">Differentiation of human alveolar epithelial cells in primary culture: morphological characterization and synthesis of caveolin-1 and surfactant protein-C.</a> Cell and Tissue Research. 311, 31-45 (2003).</li><li>Furie, M. B., Cramer, E. B., Naprstek, B. L., Silverstein, S. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cultured+endothelial+cell+monolayers+that+restrict+the+transendothelial+passage+of+macromolecules+and+electrical+current.">Cultured endothelial cell monolayers that restrict the transendothelial passage of macromolecules and electrical current.</a> The Journal of Cell Biology. 98, 1033-1041 (1984).</li><li>Hidalgo, I. J., Raub, T. J., Borchardt, R. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+the+human+colon+carcinoma+cell+line+(Caco-2)+as+a+model+system+for+intestinal+epithelial+permeability.">Characterization of the human colon carcinoma cell line (Caco-2) as a model system for intestinal epithelial permeability.</a> Gastroenterology. 96, 736-749 (1989).</li><li>Yeste, 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=Geometric+correction+factor+for+transepithelial+electrical+resistance+measurements+in+Transwell+and+microfluidic+cell+cultures.">Geometric correction factor for transepithelial electrical resistance measurements in Transwell and microfluidic cell cultures.</a> Journal of Physics D Applied Physics. 49 (37), 3754 (2016).</li><li>Northrup, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=VI:+The+Measurement+of+Low+Resistance.">VI: The Measurement of Low Resistance.</a> Methods of Measuring Electrical Resistance. , 100-131 (1912).</li><li>Li, H., Sheppard, D. N., Hug, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transepithelial+electrical+measurements+with+the+Ussing+chamber.">Transepithelial electrical measurements with the Ussing chamber.</a> Journal of Cystic Fibrosis. 3 (Suppl 2), 123-126 (2004).</li><li>Griep, L. 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=BBB+on+chip:+microfluidic+platform+to+mechanically+and+biochemically+modulate+blood-brain+barrier+function.">BBB on chip: microfluidic platform to mechanically and biochemically modulate blood-brain barrier function.</a> Biomedical Microdevices. 15, 145-150 (2013).</li><li>Esch, M. B., 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=On+chip+porous+polymer+membranes+for+integration+of+gastrointestinal+tract+epithelium+with+microfluidic+'body-on-a-chip'+devices.">On chip porous polymer membranes for integration of gastrointestinal tract epithelium with microfluidic 'body-on-a-chip' devices.</a> Biomedical Microdevices. 14, 895-906 (2012).</li><li>. Arduino Web Editor Available from: <a target="_blank" href="https://www.arduino.cc/en/Main/Software">https://www.arduino.cc/en/Main/Software</a> (2019)</li><li>Benson, K., Cramer, S., 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-based+cell+monitoring:+barrier+properties+and+beyond.">Impedance-based cell monitoring: barrier properties and beyond.</a> Fluids and Barriers of the CNS. 10, 5 (2013).</li><li>Hufnagl, 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> Time Resolved Transepithelial Impedance Spectroscopy Of Caco 2 Monolayers Relying on Lithographically Patterned Basolateral Electrode Cell Arrays. , (2010).</li><li>Guimer&#224;, A., Gabriel, G., Parramon, D., Calder&#243;n, E., Villa, R., D&#246;ssel, O., Schlegel, W. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Portable+4+Wire+Bioimpedance+Meter+with+Bluetooth+Link.">Portable 4 Wire Bioimpedance Meter with Bluetooth Link.</a> World Congress on Medical Physics and Biomedical Engineering. International Federation of Medical and Biological Engineering Proceedings. 25/7, (2009).</li></ol>

Før en selvstændig lavet voltammeter kan bruges i en daglig rutine, er det vigtigt at kontrollere enheden for korrekt funktion. I vores tilfælde, en halv-tid af svingning af 40 MS (12,5 Hz) var programmeret, men den effektive svingning tid viste sig at være 60 MS (16,7 Hz). Denne unøjagtighed af mikrocontrollerens tids emitter havde ingen påviselige virkninger på TEER målingerne. Det kan være bedst at bestemme den faktiske frekvens ved hjælp af frekvens indstillingen for en af multimetre. Hvis der findes en afv...

Epitelial og endotelceller fungerer som cellulære grænser, adskille de apiske og basolaterale sider af kroppen. Hvis de er forbundet gennem stramme kryds, er passiv stof diffusion gennem de paracellulære rum begrænset1, hvilket resulterer i dannelsen af en selektivt gennemtrængelig barriere. Flere kunstige barrieresystemer er blevet udviklet2 ved hjælp af microvaskulære endotelceller (hbmec, blod-hjernebarrieren 3,4,5,6,7), chorioideus plexus epiteliale celler (hibcpp/pcpec, blod-cerebrospinalvæske barriere8,9,10,11,12,13,14), kolorektal adenokarcinom celler (CaCO-2, gastrointestinale modeller15), eller luftveje/alveolære cellelinjer (pulmonale modeller16,17). Disse systemer består typisk af celler, der dyrkes i et enkeltlags på gennemtrængelig membraner (dvs. filter indsætnings systemer) for at give adgang til de apiske og basolaterale sider. Det er vigtigt, at model systemets integritet svarer til in vivo-betingelserne. Derfor er flere teknikker blevet udviklet til at analysere barriere funktion ved at måle paracellulær diffusion af Tracer forbindelser på tværs af cellelag. Disse stoffer omfatter radioaktivt mærket saccharose, farvemærket albumin, FITC-mærket inulin eller farvemærket dextrans2. Kemiske farvestoffer kan dog gøre cellerne ubrugelige til yderligere eksperimenter. For at overvåge barrieresystemer ikke-invasivt, måling af transepithelial/transendothelial elektrisk modstand (teer) på tværs af en cellulær enkeltlags kan anvendes2,18,19. Da bipolar elektrode systemer påvirkes af elektrode polariserings impedansen ved elektrode elektrolyt-grænsefladen, anvendes tetrapolære målinger generelt til at overvinde denne begrænsning20. Underlægnings teknikken er en fire-Terminal sensing (4T), der først blev beskrevet i 1861 af William Thomson (Lord Kelvin)21. Kort fortalt indsprøjtes strømmen af et par strømbærende elektroder, mens et andet par spændings målings elektroer bruges til at måle spændingsfaldet20. I dag består de såkaldte Chopstick-elektroder af et par dobbelte elektroder, som hver indeholder en sølv/sølv-chloridpellet til måling af spænding og en sølv elektrode til at passere strøm2. Den elektriske impedans måles mellem det apiske og det basolaterale rum med cellelag i mellem (figur 1). Et kvadrat bølge signal med en frekvens på typisk 12,5 Hz påføres ved de ydre elektroder og den resulterende vekselstrøm (AC) målt. Desuden måles det potentielle fald på tværs af cellelaget af det andet (indre) elektrode par. Elektrisk impedans beregnes derefter i henhold til Ohm's lov. TEER-værdier normaliseres ved at multiplicere impedans og cellelag overfladeareal og udtrykkes typisk som Ω ∙ cm2.
Der er systemer, hvor cellerne og elektroderne er arrangeret på en mere sofistikeret måde, men er også baseret på 4T-Måleprincippet og kan bruges med de samme måleanordninger. EndOhm systemer, for eksempel, hvor filteret er indsat, indeholder et kammer og hætte med et par koncentriske elektroder med samme struktur som Chopstick elektroden. Formen af elektroderne giver mulighed for en mere ensartet strømtæthed flow over membranen og derved reducere variation mellem aflæsninger. Endnu mere kompleks (men også mere præcis) er et Ussing kammer, hvor et celle lag adskiller to kamre fyldt med Ringer's Solution22. Selve kammeret kan gasses med oxygen, CO2eller N2og omrøres eller suppleres med eksperimentelle stoffer. Som iontransporten på tværs af cellelaget opstår, kan en potentiel forskel måles ved to spændings følende elektroder i nærheden af vævet. Denne spænding er annulleret af to strømbærende elektroder placeret ved siden af cellelag. Den målte strøm vil derefter give netto iontransporten og den transepitheliale modstand, som afspejler barriere integriteten, kan bestemmes22. Teer måling kan også anvendes på Body-on-a-chip systemer, der repræsenterer barriere-vævs modeller23,24. Disse systemer efterligner in vivo betingelser af cellerne og består ofte af flere typer celler, stablet oven på hinanden i lag.
Følgende protokol forklarer, hvordan man konfigurerer en omkostningseffektiv og pålidelig voltammeter med programmerbar udgangsfrekvens, der ikke producerer statistisk signifikante forskelle i TEER sammenlignet med kommercielt tilgængelige målesystemer.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>120 kOhm resistor</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>General (generic) equipment</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Banana plug cables</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>General (generic) equipment</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cables</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>General (generic) equipment</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Chopstick electrode</td>
			<td>Merck Millicell</td>
			<td>MERSSTX01</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Chopstick electrode (alternative)</td>
			<td>WPI World Precision Instruments</td>
			<td>STX2</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Crimping tool</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>General tool</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Digispark / ATtiny85</td>
			<td>AZ-Delivery Vertriebs GmbH</td>
			<td>Digispark Rev.3 Kickstarter</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DMEM:F12</td>
			<td>Gibco (Thermo Fisher)</td>
			<td>31330038</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fetal calf serum (FCS)/Fetal Bovine Serum (FBS)</td>
			<td>Life Technologies</td>
			<td>10270106</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Filter inserts 3&#181;m translucent</td>
			<td>Greiner Bioone</td>
			<td>662631</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HIBCPP</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Hiroshi Ishikawa / Horst Schroten</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Insulation stripper</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>General tool</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Luster terminal</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>General (generic) equipment</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Oscilloscope</td>
			<td>HAMEG</td>
			<td>Digital Storage Scope HM 208</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Plotter</td>
			<td>PHILIPS</td>
			<td>PM 8143 X-Y recorder</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Software Arduino</td>
			<td>https://www.arduino.cc</td>
			<td>Arduino 1.8.9</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Soldering iron</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>General tool</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Soldering lugs</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>General (generic) equipment</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Telephone cable with RJ14 (6P4C) connector</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>General (generic) equipment</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Test resistor</td>
			<td>Merck Millicell</td>
			<td>MERSSTX04</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>True-RMS multimeters</td>
			<td>VOLTCRAFT</td>
			<td>VC185</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>USB charger</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>General (generic) equipment</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>USB extension cord</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>General (generic) equipment</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Voltohmmeter for TEER measurement</td>
			<td>WPI World Precision Instruments</td>
			<td>EVOM</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Voltohmmeter for TEER measurement (alternative)</td>
			<td>Merck Millicell</td>
			<td>ERS</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Wire end ferrules</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>General (generic) equipment</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a simple approach to perform teer measurements using a self-made volt-amperemeter with programmable output frequency

Transepithelial/Endothelial elektrisk modstand (TEER) har været anvendt siden 1980 ' erne til at bestemme konfluency og permeabilitet af in vitro-barriere modelsystemer. I de fleste tilfælde bruges Chopstick elektroder til at bestemme den elektriske impedans mellem det øvre og nedre rum i et cellekultur filter-indsætnings system, der indeholder cellulære monolayers. Filter membranen gør det muligt for cellerne at klæbe, polarisere og interagere ved at bygge stramme kryds. Denne teknik er blevet beskrevet med en række forskellige cellelinjer (f. eks. celler i blod-hjerne barrieren, blod-cerebrospinalvæske barriere, eller gastrointestinale og pulmonale tarmkanalen). TEER-måleanordninger kan let fås fra forskellige leverandører af laboratorieudstyr. Men der er mere omkostningseffektive og tilpasselig løsninger tænkelige, hvis en passende voltammeter er selv samlet. Det overordnede formål med denne publikation er at oprette en pålidelig enhed med programmerbar udgangsfrekvens, der kan anvendes med kommercielt tilgængelige Chopstick elektroderne til måling af TEER.

For at sammenligne driften af en selv samlet voltammeter med sin kommercielt tilgængelige modpart, blev der registreret en spændings ske af begge enheder.
Som vist i figur 2agenererede Referenceinstrumentet et kvadratisk bølge signal med en amplitude på 80 mv og en svingningstid på 80 MS, hvilket svarer til en frekvens på 12,5 Hz, når der drives on-Load med en 1 kΩ test modstand.
<p ...

Watch this Scientific Journal Video about A Simple Approach to Perform TEER Measurements Using a Self-Made Volt-Amperemeter with Programmable Output Frequency at JoVE.com

A Simple Approach to Perform TEER Measurements Using a Self-Made Volt-Amperemeter with Programmable Output Frequency

Her demonstrerer vi, hvordan man opsætter en billig volt-amperemeter med programmerbar udgangsfrekvens, der kan bruges med kommercielt tilgængelige Chopstick-elektroer til transepithelial/Endothelial elektriske modstands målinger.

En enkel tilgang til at udføre TEER målinger ved hjælp af en selv lavet volt-amperemeter med programmerbar Udgangsfrekvens

Transepithelial/endothelial electrical resistance (TEER) has been used since the 1980s to determine confluency and permeability of in vitro barrier model ...

Måling af transepithelial elektrisk impedans har været anvendt siden 1980'erne til at bestemme sammenløbet og barrierefunktionen af epitelmonologer i cellekulturen. Den underliggende teknik er en fire-terminal sensing, der bruger forskellige par strømbærende og spændings-sensing elektroder til at foretage mere præcise målinger. Der er flere kommercielt tilgængelige enheder til at måle transepithelial impedans, men på trods af brugervenlighed og den høje pålidelighed, er der også nogle ulemper som den ikke-oversættelige output frekvens og deres expensiveness.Således repræsenterer vi, hvordan man opbygger en omkostningseffektiv og programmerbar volt-ammeter. I første omgang ønsker vi at vise, hvordan TEER-måling med kommercielt tilgængelige enheder fungerer. For at gøre dette, havde vi dyrket et cellelag af choroid plexus epitel papilloma celler på Transwell filtre med en pore størrelse på tre mikrometer.Denne indstilling er blevet beskrevet af Schroten et al. som in vitro model af blod-cerebrospinal væske barriere. Nu er en spisepinde elektrode forbundet til en epitel volt-ammeter.Enheden er tændt og indstillet til at måle modstand. Elektroden steriliseres i 80% ethanol og derefter ækvilibreres i et passende medium. Den impedans, der skal måles, vil tjene som referenceværdi for at vurdere pålideligheden af det volt-ammeter, der vil blive samlet bagefter.I dette eksempel registrerer vi en impedans på 680 ohm. Lad os starte med forsamlingen af et lavbudget volt-ammeter med programmerbar output frekvens. Først og fremmest skal du bruge en standard USB-oplader, og en USB-forlængerledning som fem-volt jævnstrøm strømforsyning.En 8-bit mikrocontroller på et USB-udviklingsbræt vil derefter blive brugt til at generere en firkantet bølgestrøm. Fire kabler med bananstik er forbundet til to standard multimetre for at måle spænding og strøm. Sørg for, at multimetrene er i stand til at måle strøm i en række mikroforstærkere med TrueRMS.Et kvindeligt RJ14-stik findes på almindelige telefonkabler. Bare sørg for, at stikket har seks ben, hvoraf mindst de indre fire er forbundet. Endelig skal du bruge noget standardudstyr, som vores kabler, en glans terminal, en 120 kiloohm modstand, og nogle værktøjer som isolering strippere, en krympning værktøj, wire ende ferrules, og lodning jern.Enheden samles nøjagtigt som vist i layoutdiagrammet. I første omgang er USB-udvidelsen tilsluttet mikrocontrolleren. Under normal drift, er det drevet af en fem-volt DC USB oplader, der let kan tilsluttes en personlig computer til programmering.To kabler er strippet og krympet med wire ende ferrules på den ene side. Den anden side er loddet enten direkte til pin nul og to af microcontroller eller loddende lugs, som igen er klippet på de respektive stifter. Dernæst er de strømbesparende kabler forbundet til en glansterminal.Det første multimeter vil blive brugt til at måle strøm og er forbundet i serie med 120 kiloohm modstand og en strømafgangsspisepindelektroder. Dette arrangement sikrer, at udgangsstrømen er begrænset, så målingen vil ikke have nogen indvirkning på cellernes levedygtighed. De fire ledere af telefon forlængerledningen er demonteret og krympet til ferrules som vist før.Når kablet er forberedt, bliver du nødt til at teste kontinuiteten af ledere og stifter. I vores eksempel er pin tre til seks forbundet til den hvide, brune, grønne og gule leder. Nu pin fem og seks, der er grøn og gul, er forbundet til glans terminal til at anvende spænding til den ydre elektrode par.Endelig skal du tilslutte det andet multimeter, som vil blive brugt til at måle det tværgående spændingsfald, til stifter tre og fire, det vil sige i vores eksempel til den hvide og brune leder. Vi besluttede at montere installationen i en billig plast chassis. Før den første brug skal mikrocontrolleren programmeres.Kildekoden er skrevet i C + og kan uploades af en USB. Fastgør kort sagt nul til en centeroutputtilstand. Når funktionen er slået til, begynder funktionsløkken at skifte som stifter mellem jorden og plus fem volt med en variabel forsinkelse.I vores eksempel brugte vi en teoretisk halv-svingningstid på 40 millisekunder. Lad os se, hvordan måleresultaterne er sammenlignet med de referenceværdier, vi havde opnået før. Spisepindelektroden flyttes til det nyligt monterede volt-ammeter.Enheden er ved at blive tændt i tre trin. Det vil sige, at tilslutte en USB-oplader, skifte venstre multimeter til AC spænding måling, og skifte den anden multimeter til mikroampere. Vær opmærksom på, at vekselstrøm skal vælges eksplicit.I dette eksempel måles det potentielle fald på tværs af Transwell-filtersystemet som ca. 25 millivolt, mens vi registrerer en strøm på 37,1 mikroampere. Ifølge Ohms lov kan elektrisk impedans let beregnes til 674 ohm, hvilket er meget tæt på referenceværdien på 680. Vi har vist, at måleværdierne er pålidelige over et interval fra nul til 1,8 kiloohms.Det beskrevne volt-ammeter kan således anvendes både til indledende forsøg og til yderligere undersøgelser. Men hvis dine resultater skal offentliggøres, kan du altid ønsker at støtte dine data, ved at måle molekylefiv på tværs af de respektive cellelag.

Research

Education

JoVE Journal

JoVE Core

Physics

Electrical Engineering

Biology

Unit 1

Direct-Current Circuits

Basics of Electric Circuits

SCIENTISTS IN ACTION

Microfabricated Post-Array-Detectors (mPADs): an Approach to Isolate Mechanical Forces

Microfabricated Post-Array-Detectors mPADs: an Approach to Isolate Mechanical Forces

In this video, we will present our approach to measure cellular traction forces using a microfabricated array of posts.  Traction forces are generated ...

Making Patch-pipettes and Sharp Electrodes with a Programmable Puller

Glass microelectrodes (also called pipettes) have been a workhorse of electrophysiology for decades.  Today, such pipettes are made from glass capillaries ...

Using the Gene Pulser MXcell Electroporation System to Transfect Primary Cells with High Efficiency

It is becoming increasingly apparent that electroporation is the most effective way to introduce plasmid DNA or siRNA into primary cells. The Gene Pulser ...

Immunocytochemical Analysis of Human Pluripotent Stem Cells using a Self-Made Cytospin Apparatus

Human pluripotent stem cells (hPSCs) that include human embryonic stem cells (hESCs) and human induced pluripotent stem cells (hiPSCs) are exciting cell ...

A Reverse Genetic Approach to Test Functional Redundancy During Embryogenesis

Gene function during embryogenesis is typically defined by loss-of-function experiments, for example by targeted mutagenesis (knockout) in the mouse. In ...

FSL Constructs: A Simple Method for Modifying Cell/Virion Surfaces with a Range of Biological Markers Without Affecting their Viability

The ability to modify/visualize biological surfaces, and then study the modified cell/virion in a range of in vitro and in vivo environments is essential ...

A Semi-quantitative Approach to Assess Biofilm Formation Using Wrinkled Colony Development

En semi-kvantitativ tilgang til Vurdere biofilmdannelse Brug Rynket Colony Udvikling

Biofilms, or surface-attached communities of cells encapsulated in an extracellular matrix, represent a common lifestyle for many bacteria. Within a ...

Transgenic Rodent Assay for Quantifying Male Germ Cell Mutant Frequency

Transgene gnaver Assay til Quantifying Mand Kimcelle mutanthyppighed

De novo mutations arise mostly in the male germline and may contribute to adverse health outcomes in subsequent generations. Traditional methods for ...

Using Mouse Mammary Tumor Cells to Teach Core Biology Concepts: A Simple Lab Module

Ved hjælp af musen brysttumorceller at undervise Core Biologi Begreber: A Simple Lab Modul

Undergraduate biology students are required to learn, understand and apply a variety of cellular and molecular biology concepts and techniques in ...

Visualizing Stromule Frequency with Fluorescence Microscopy

Visualisere Stromule Frekvens med Fluorescence Microscopy

Stromules, or "stroma-filled tubules", are narrow, tubular extensions from the surface of the chloroplast that are universally observed in plant cells but ...