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

De auteurs willen Herman Liggesmeyer en Marvin bende graag bedanken voor hun deskundig advies in elektrotechniek en informatica.

1. montage van een basis-volt-Amperemeter voor TEER meting
<ol><li>Bereid een standaard USB-oplader voor als de 5 V DC-voeding, een USB-verlengsnoer, een microcontroller die zal worden gebruikt als een programmeerbare vierkante golfgenerator, twee standaard multimeters die in staat zijn om wisselstroom en spanning te meten als root mean Square ( True-RMS), vier kabels met banaanpluggen, een telefoon verlengsnoer met een RJ14 female connector, inclusief zes pinnen met de binnenste vier bedrade (6P4C), twee korte kabels,...

<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>

Voordat een zelfgemaakte voltammeter kan worden gebruikt in een dagelijkse routine, is het essentieel om het apparaat te controleren op de juiste functie. In ons geval werd een halve tijd van oscillatie van 40 MS (12,5 Hz) geprogrammeerd, maar de effectieve oscillatie tijd bleek 60 MS (16,7 Hz). Deze onnauwkeurigheid van de tijd emitter van de microcontroller had geen detecteerbare impact op TEER-metingen. Het is misschien het beste om de werkelijke frequentie te bepalen met behulp van de frequentie-instelling van een va...

Epitheliale en endotheliale cellen functioneren als cellulaire grenzen, scheiden van de apicale en basolateraal zijden van het lichaam. Als ze zijn verbonden door middel van nauwe kruispunten, is passieve substantie diffusie door de paracellulaire ruimten beperkt1, resulterend in de vorming van een selectief permeabele barrière. Verschillende kunstmatige barrière systemen zijn ontwikkeld2 met behulp van microvasculaire endotheliale cellen (hbmec, bloed-hersen barrière3,4,5,6,7), vaatvlies plexus Epitheelcellen (hibcpp/pcpec, bloed-cerebrospinale vloeistof barrière8,9,10,11,12,13,14), colorectale adenocarcinoom cellen (CaCO-2, gastro-intestinale modellen15), of luchtweg/alveolaire cellijnen (pulmonale modellen16,17). Deze systemen bestaan meestal uit cellen die zijn gekweekt in een monolaag op permeabele membranen (d.w.z. filter insert-systemen) om toegang te geven tot de apicale en basolateraal zijden. Het is belangrijk dat de integriteit van het modelsysteem overeenkomt met de in vivo omstandigheden. Daarom zijn er verschillende technieken ontwikkeld om de barrièrefunctie te analyseren door de paracellulaire diffusie van Tracer verbindingen over de cellaag te meten. Deze stoffen zijn voorzien van van sucrose, kleurstof gelabelde albumine, FITC-gelabelde inuline of kleurstof gelabeld dextranen2. Chemische kleurstoffen kunnen cellen echter onbruikbaar maken voor verdere experimenten. Om barrière systemen niet invasief te bewaken, kan meting van transepitheliale/transendotheliale elektrische weerstand (teer) over een cellulaire monolaag worden gebruikt2,18,19. Omdat bipolaire elektrode systemen worden beïnvloed door de elektrode polarisatie impedantie bij de elektrode-elektrolyt-interface, worden tetrapolar-metingen over het algemeen gebruikt om deze beperking te overwinnen20. De onderlegtechniek is een vier-terminale sensing (4T) die voor het eerst werd beschreven in 1861 door William Thomson (Lord Kelvin)21. In het kort, de stroom wordt geïnjecteerd door een paar stroom-dragende elektroden terwijl een tweede paar spanning-sensing elektroden wordt gebruikt voor het meten van de spanningsdaling20. Tegenwoordig, zogenaamde Chopstick elektroden bestaan uit een paar dubbele elektroden, elk met een zilver/zilverchloride pellet voor het meten van spanning en een zilveren elektrode voor het passeren van de huidige2. De elektrische impedantie wordt gemeten tussen de apicale en het basolaterale compartiment met de cellaag daartussenin (Figuur 1). Een vierkante Golf signaal met een frequentie van meestal 12,5 Hz wordt toegepast op de buitenste elektroden en de resulterende wisselstroom (AC) gemeten. Bovendien wordt de potentiële druppel over de cellaag gemeten door het tweede (binnenste) elektrode paar. De elektrische impedantie wordt vervolgens berekend volgens de wet van Ohm. TEER-waarden worden genormaliseerd door vermenigvuldiging van de impedantie en het oppervlak van de cellaag en worden meestal uitgedrukt als Ω ∙ cm2.
Er zijn systemen waarin cellen en elektroden op een meer verfijnde manier worden gerangschikt, maar zijn ook gebaseerd op het 4T-meetprincipe en kunnen worden gebruikt met dezelfde meetapparatuur. EndOhm systemen, bijvoorbeeld, waarin het filter wordt ingebracht, bevatten een kamer en dop met een paar concentrische elektroden met dezelfde structuur als de Chopstick-elektrode. De vorm van de elektroden zorgt voor een meer uniforme stroom dichtheids stroming over het membraan, waardoor de variatie tussen metingen wordt verminderd. Nog complexer (maar ook accurater) is een Ussing kamer, waarbij een cellaag twee kamers scheidt die gevuld zijn met Ringer's Solution22. De kamer zelf kan worden verstoken met zuurstof, CO2, of N2, en geroerd of aangevuld met experimentele stoffen. Als Ion transport over de cellaag optreedt, kan een potentiaalverschil worden gemeten door twee voltage-sensing elektroden in de buurt van het weefsel. Deze spanning wordt geannuleerd door twee stroomdragende elektroden die naast de cellaag zijn geplaatst. De gemeten stroom geeft dan het netto Ion-transport en de transepitheliale weerstand, die de barrière-integriteit weerspiegelt, kan worden bepaald22. De teer meting kan ook worden toegepast op Body-on-a-chip systemen die de barrière modellen23,24vertegenwoordigen. Deze systemen na te bootsen in vivo omstandigheden van de cellen en vaak bestaan uit verschillende soorten cellen, gestapeld bovenop elkaar in lagen.
Het volgende protocol legt uit hoe u een kosteneffectieve en betrouwbare voltammeter instellen met programmeerbare uitgangsfrequentie die geen statistisch significante verschillen in TEER oplevert in vergelijking met commercieel verkrijgbare meetsystemen.

<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

Transepitheliale/endotheliale elektrische weerstand (TEER) is sinds de jaren tachtig gebruikt om de confluentie en permeabiliteit van in vitro Barrier modelsystemen te bepalen. In de meeste gevallen worden Chopstick-elektroden gebruikt om de elektrische impedantie tussen het bovenste en onderste compartiment van een celcultuurfilterinvoegsysteem met cellulaire monolagen te bepalen. Het filtermembraan stelt de cellen in staat om te hechten, te polariseren en te communiceren door nauwe kruisingen te bouwen. Deze techniek is beschreven met een verscheidenheid van verschillende cellijnen (bijvoorbeeld cellen van de bloed-hersen barrière, bloed-cerebrospinale vloeistof barrière, of gastro-intestinale en pulmonaire tractus). TEER meetapparatuur kan gemakkelijk worden verkregen van verschillende leveranciers van laboratoriumapparatuur. Er zijn echter kostenbesparende en aanpasbare oplossingen denkbaar als een geschikte voltammeter zelf wordt geassembleerd. Het algemene doel van deze publicatie is het opzetten van een betrouwbaar apparaat met programmeerbare uitgangsfrequentie dat kan worden gebruikt met in de handel verkrijgbare Chopstick-elektroden voor TEER-meting.

Om de werking van een zelf-geassembleerde voltammeter te vergelijken met zijn in de handel verkrijgbare tegenhanger, werd een spannings oscillogram van beide apparaten opgenomen.
Zoals weergegeven in Figuur 2a, heeft het referentie-instrument een vierkant Golf signaal gegenereerd met een amplitude van 80 MV en een oscillatie tijd van 80 MS, wat overeenkomt met een frequentie van 12,5 Hz, bij het...

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

Hier laten we zien hoe je een goedkope volt-Amperemeter opzetten met programmeerbare uitgangsfrequentie die kan worden gebruikt met in de handel verkrijgbare Chopstick-elektroden voor transepitheliale/endotheliale elektrische weerstand metingen.

Een eenvoudige benadering om TEER metingen uit te voeren met behulp van een zelfgemaakte volt-Amperemeter met programmeerbare uitgangsfrequentie

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

Meting van de transepitheliale elektrische impedantie wordt sinds de jaren tachtig gebruikt om de samenvloeiings- en barrièrefunctie van epitheliale monolagen in de celcultuur te bepalen. De onderliggende techniek is een vier-terminal sensing die verschillende paren van stroom-dragende en spanning-sensing elektroden gebruikt om nauwkeurigere metingen te maken. Er zijn verschillende commercieel beschikbare apparaten om transepitheliale impedantie te meten, maar ondanks het gebruiksgemak en de hoge betrouwbaarheid, zijn er ook enkele nadelen als de niet-vertaalbare outputfrequentie en hun duur.Zo vertegenwoordigen we hoe we een kosteneffectieve en programmeerbare volt-ammeter kunnen bouwen. In eerste instantie willen we laten zien hoe TEER-meting met commercieel beschikbare apparaten werkt. Om dit te doen, hadden we gekweekt een cel laag van choroid plexus epitheel papilloma cellen op Transwell filters met een porie grootte van drie micrometer.Deze instelling is beschreven door Schroten et al. als in vitro model van de bloed-cerebrospinale vloeistof barrière. Nu is een eetstokelektrode verbonden met een epitheel volt-ammeter.Het apparaat is ingeschakeld en ingesteld om de weerstand te meten. De elektrode wordt gesteriliseerd in 80% ethanol en vervolgens geëquilibreerd in een geschikt medium. De te meten impedantie dient als referentiewaarde om de betrouwbaarheid van de volt-ammeter te evalueren die daarna zal worden geassembleerd.In dit voorbeeld nemen we een impedantie van 680 ohm op. Laten we beginnen met de montage van een low-budget volt-ammeter met programmeerbare uitgangsfrequentie. Allereerst heb je een standaard USB-lader nodig en een USB-verlengsnoer als vijf-volt gelijkstroomvoeding.Een 8-bits microcontroller op een USB-ontwikkelbord wordt dan gebruikt om een vierkante golfstroom te genereren. Vier kabels met bananenpluggen zijn aangesloten op twee standaard multimeters om spanning en stroom te meten. Zorg ervoor dat de multimeters in staat zijn om stroom te meten in een reeks van sommige microampers met TrueRMS.Een vrouwelijke RJ14 connector is te vinden op standaard telefoonkabels. Zorg ervoor dat de connector zes pinnen heeft waarvan ten minste de binnenste vier zijn bedraad. Tot slot heb je een aantal standaard uitrusting nodig, zoals onze kabels, een glansterminal, een weerstand van 120 kiloohm en wat gereedschap als isolatiestrippers, een krimpmiddel, draadeind ferrules en soldeerbout.Het apparaat wordt precies zo geassembleerd als in het lay-outdiagram. In eerste instantie is de USB-extensie aangesloten op de microcontroller. Tijdens normaal gebruik wordt het aangedreven door een vijf-volt DC USB-lader, die gemakkelijk kan worden aangesloten op een personal computer voor de programmering.Twee kabels zijn gestript en geploesteerd met draad einde ferrules aan de ene kant. De andere kant wordt gesoldeerd, hetzij rechtstreeks om nul en twee van de microcontroller pin of aan soldeer lugs, die op hun beurt worden geknipt op de respectieve pinnen. Vervolgens worden de stroomleverende kabels aangesloten op een glansterminal.De eerste multimeter zal worden gebruikt om stroom te meten en is in serie verbonden met 120 kiloohm weerstand en een stroom-passerende chopstick elektroden. Deze regeling zorgt ervoor dat de uitgangsstroom beperkt is, zodat de meting geen invloed heeft op de levensvatbaarheid van de cel. De vier geleiders van het telefoonuitbreidingskoord worden ontmanteld en aan ferrules zoals getoond voordien geploerigeerd.Zodra de kabel is voorbereid, moet u de continuïteit van geleiders en pinnen testen. In ons voorbeeld zijn pin drie tot zes verbonden met de witte, bruine, groene en gele geleider. Nu pin vijf en zes, dat is groen en geel, zijn aangesloten op de glans terminal om spanning toe te passen op de buitenste elektrode paar.Ten slotte moet u de tweede multimeter, die zal worden gebruikt om de transepitheliale spanningsval te meten, aansluiten op pinnen drie en vier, dat wil zeggen, in ons voorbeeld, op de witte en bruine geleider. We besloten om de installatie te monteren in een goedkoop kunststof chassis. Voor het eerste gebruik moet de microcontroller geprogrammeerd worden.De broncode is geschreven in C+en kan worden geüpload via een USB. Maak kortom nul vast in een middenuitgangsmodus. Wanneer ingeschakeld, zal de functie lus beginnen af te wisselen als pinnen tussen de grond en plus vijf volt met een variabele vertraging.In ons voorbeeld gebruikten we een theoretische halve oscillatietijd van 40 milliseconden. Laten we eens kijken hoe de meetresultaten zich verhouden tot de referentiewaarden die we eerder hadden verkregen. De eetstokelektrode wordt verplaatst naar de onlangs geassembleerde volt-ammeter.Het apparaat wordt in drie stappen ingeschakeld. Dat wil zeggen, het aansluiten van een USB-lader, het schakelen van de linker multimeter naar AC spanning meting, en het schakelen van de tweede multimeter naar microampere. Let op, die wisselstroom moet expliciet worden geselecteerd.In dit voorbeeld wordt de potentiële daling van het Transwell-filtersysteem gemeten als ongeveer 25 millivolt, terwijl we een stroom van 37,1 microamperes registreren. Volgens de wet van Ohm kan elektrische impedantie eenvoudig worden berekend op 674 ohm, wat zeer dicht bij de referentiewaarde van 680 ligt. We hebben aangetoond dat de meetwaarden betrouwbaar zijn over een bereik van nul tot 1,8 kiloohms.Zo kan de beschreven volt-ammeter zowel voor de eerste experimenten als voor verdere studies worden gebruikt. Als uw resultaten echter worden gepubliceerd, u uw gegevens altijd ondersteunen door molecuulstroom over de respectieve cellaag te meten.

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

Microfabricated Post-Array-Detectoren (mPADs): een benadering van mechanische krachten Isoleer

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

Het maken van Patch-pipetten en Sharp elektroden met een programmeerbare 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

Met behulp van de Gene Puiser MXcell Elektroporatie systeem om primaire cellen transfecteren met een hoog rendement

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

Immunocytochemische analyse van menselijke pluripotente stamcellen met behulp van een Self-Made Cytospin Apparatuur

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

Een omgekeerde genetische benadering van functionele redundantie Test tijdens de embryogenese

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

FSL Constructen: Een eenvoudige methode voor het wijzigen van Cell / Virion Oppervlakken met een bereik van biologische merkers zonder dat hun levensvatbaarheid

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

Een semi-kwantitatieve benadering van biofilmvorming Met behulp van Gerimpelde Colony ontwikkeling te beoordelen

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 knaagdieren Assay voor het kwantificeren van Male Germ Cell Mutant Frequency

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

Met behulp van de muis Mammary tumorcellen Core Biology Begrippen les te geven: A Simple Lab Module

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

Visualiseren Stromule Frequency met fluorescentiemicroscopie

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