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 gjerne takke Herman Liggesmeyer og Marvin bende for deres faglige råd i electrotechnics og informatikk.

1. montering av grunnleggende volt-amperemeter for frivillig-måling
<ol><li>Forbered en standard USB-lader som 5 V DC strømforsyning, en USB-skjøteledning, en microcontroller som vil bli brukt som en programmerbar firkantet bølge generator, to standard multimetre som er i stand til å måle vekselstrøm og spenning som root Mean Square ( True-RMS), fire kabler med banan plugger, en telefon skjøteledning med en RJ14 kvinnelig kontakt inkludert seks pinner med den indre fire kablet (6P4C), to korte kabler, en glans ...

<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 selv laget voltammeter kan brukes i en daglig rutine, er det viktig å sjekke enheten for riktig funksjon. I vårt tilfelle var en halv tid for pendling av 40 MS (12,5 Hz) programmert, men den effektive pendling tiden viste seg å være 60 MS (16,7 Hz). Dette unøyaktigheter i microcontroller tid emitter hadde ingen merkbar innvirkning på frivillig målinger. Det kan være best å finne den faktiske frekvensen ved hjelp av frekvensinnstillingen for en av multimetre. Hvis det blir funnet avvik, kan kildekoden jus...

Epitel og endothelial celler fungerer som cellulære grenser, skille apikale og basolateral sider av kroppen. Hvis de er koblet sammen gjennom tette kryss, passiv substans diffusjon gjennom paracellular mellomrom er begrenset1, noe som resulterer i dannelsen av en selektivt gjennomtrengelig barriere. Flere kunstige barriere systemer har blitt utviklet2 bruker mikrovaskulær endothelial celler (HBMEC, Blood-Brain barriere3,4,5,6,7), akkord plexus epitelceller (HIBCPP/PCPEC, blod-spinalvæske barriere8,9,10,11,12,13,14), tykk adenokarsinom celler (caco-2, gastrointestinale modeller15), eller luftveis/alveolære cellelinjer (lunge modeller16,17). Disse systemene består vanligvis av celler dyrket i en monolag på gjennomtrengelig membraner (dvs. filter sette systemer) for å gi tilgang til apikale og basolateral sider. Det er viktig at integriteten til modell systemet matcher in vivo-forholdene. Derfor har flere teknikker er utviklet for å analysere barrierefunksjon ved å måle paracellular diffusjon av Tracer forbindelser på tvers av celle laget. Disse stoffene inkluderer radiolabeled sukrose, Dye-merket albumin, FITC-merket inulin, eller Dye-merket dextrans2. Kjemiske fargestoffer kan imidlertid gjøre celler ubrukelige for videre eksperimenter. For å overvåke barriere systemer invasivt, måling av transepitelial/transendothelial elektrisk motstand (frivillig) over en mobil monolag kan brukes2,18,19. Fordi bipolar elektrode systemer er påvirket av elektroden polarisering impedans på elektroden-elektrolytt grensesnitt, tetrapolar målinger er vanligvis brukt til å overvinne denne begrensningen20. Den underliggende teknikken er en fire-Terminal sensing (4T) som først ble beskrevet i 1861 av William Thomson (Lord Kelvin)21. I korte trekk er strømmen injisert med et par strømførende elektroder, mens et ekstra par spenningssensor elektroder brukes til å måle spenningsfall20. I dag, såkalte chopstick elektroder består av et par doble elektroder, som hver inneholder en sølv/sølv-klorid pellet for måling av spenning og en sølv elektrode for bestått strøm2. Den elektriske impedans måles mellom apikale og basolateral rommet med celle laget i mellom (figur 1). En firkantbølge signal med en frekvens på typisk 12,5 Hz påføres på de ytre elektrodene og den resulterende vekselstrøm (AC) målt. I tillegg måles den potensielle dråpe over celle laget av det andre (indre) elektrode paret. Elektrisk impedans beregnes deretter i henhold til ohm ' s lov. FRIVILLIG verdier er normalisert ved å multiplisere impedans og celle lag overflateareal og er vanligvis uttrykt som Ω ∙ cm2.
Det finnes systemer der celler og elektroder er ordnet på en mer sofistikert måte, men er også basert på 4T måle prinsippet og kan brukes med samme måle enheter. EndOhm-systemer, for eksempel, der filteret er satt inn, inneholder et kammer og lokk med et par konsentriske elektroder med samme struktur som chopstick elektroden. Formen på elektrodene gjør det mulig for en mer ensartet nåværende tetthet flyt over membranen, og dermed redusere variasjon mellom målingene. Enda mer kompleks (men også mer nøyaktig) er en ussing kammer, der et celle lag skiller to kamre fylt med ringer løsning22. Kammeret i seg selv kan være gasset med oksygen, CO2, eller N2, og rørt eller supplert med eksperimentelle stoffer. Som ion transport over celle laget oppstår, en potensiell forskjell kan måles ved to spennings-sensing elektroder nær vevet. Denne spenningen avbrytes av to strømførende elektroder plassert ved siden av celle laget. Den målte strøm vil da gi netto ion transport og transepitelial motstand, noe som reflekterer barriere integritet, kan bestemmes22. Frivillig måling kan også påføres på Body-on-a-chip systemer som representerer barriere-vev modeller23,24. Disse systemene etterligner i vivo forhold i cellene og ofte består av flere typer celler, stablet oppå hverandre i lag.
Følgende protokoll forklarer hvordan du setter opp en kostnadseffektiv og pålitelig voltammeter med programmerbar utgangsfrekvens som produserer ingen statistisk signifikante forskjeller i frivillig sammenlignet med kommersielt tilgjengelige 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

Transepitelial/endothelial elektrisk motstand (frivillig) har vært brukt siden 1980-tallet for å fastslå confluency og permeabilitet av in vitro barriere modellsystemer. I de fleste tilfeller er chopstick elektroder brukes til å bestemme den elektriske impedans mellom øvre og nedre rom i en cellekultur filter sett system som inneholder cellulære monolagere. Filter membranen gjør det mulig for cellene å følge, polariserer og samhandle ved å bygge tette veikryss. Denne teknikken har blitt beskrevet med en rekke forskjellige cellelinjer (f. eks, celler av blod-hjerne-barriere, blod-spinalvæske barriere, eller Gastrointestinal og lunge skrift). FRIVILLIG måle enheter kan lett fås fra ulike laboratorie utstyrsleverandører. Men det er mer kostnadseffektive og tilpassbare løsninger tenkelige hvis en passende voltammeter er selv-montert. Det overordnede målet med denne publikasjonen er å sette opp en pålitelig enhet med programmerbar utgangsfrekvens som kan brukes med kommersielt tilgjengelige chopstick elektroder for frivillig-måling.

For å sammenligne driften av en selv montert voltammeter med sin kommersielt tilgjengelige motstykke, ble en spennings oscillogram av begge enhetene registrert.
Som vist i figur 2A, genererte referanse instrumentet et firkantet bølge signal med en amplitude på 80 mv og en tid med pendling på 80 MS, som tilsvarer en frekvens på 12,5 Hz, når den brukes på Last med en 1 kΩ test motstand.</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 setter opp en billig volt-amperemeter med programmerbare utgangsfrekvens som kan brukes med kommersielt tilgjengelige chopstick elektroder for transepitelial/endothelial elektriske motstandsmålinger.

En enkel tilnærming til å utføre frivillig målinger ved hjelp av en selv laget volt-Amperemeter med programmerbar utgangsfrekvens

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

Måling av transepithelial elektrisk impedans har blitt brukt siden 1980-tallet for å bestemme samløpet og barrierefunksjonen til epitelale monolayers i cellekulturen. Den underliggende teknikken er en fire-terminal sensing som bruker forskjellige par av strømbærende og spenningsfølende elektroder for å gjøre mer nøyaktige målinger. Det finnes flere kommersielt tilgjengelige enheter for å måle transepithelial impedans, men til tross for brukervennlighet og høy pålitelighet, er det også noen ulemper som ikke-oversettelig utgangsfrekvens og deres dyrhet.Dermed representerer vi hvordan vi bygger et kostnadseffektivt og programmerbart volt-ammeter. Først vil vi vise hvordan TEER-måling med kommersielt tilgjengelige enheter fungerer. For å gjøre dette hadde vi dyrket et cellelag av choroid plexus epitel papilloma celler på Transwell filtre med en porestørrelse på tre mikrometer.Denne innstillingen har blitt beskrevet av Schroten et al. som in vitro modell av blod-cerebrospinalvæskebarrieren. Nå er en spisepinneelektrode koblet til et epitelvolt-ammeter.Enheten er slått på og satt til å måle motstand. Elektroden steriliseres i 80% etanol og deretter likevekt i et passende medium. Impedansen som skal måles vil tjene som referanseverdi for å evaluere påliteligheten til volt-ammeteret som skal monteres etterpå.I dette eksemplet registrerer vi en impedans på 680 ohm. La oss starte med montering av et lavbudsjett volt-ammeter med programmerbar utgangsfrekvens. Først av alt trenger du en standard USB-lader, og en USB-skjøteledning som fem volts direktestrømstrømforsyning.En 8-bits mikrokontroller på et USB-utviklingskort vil da bli brukt til å generere en firkantet bølgestrøm. Fire kabler med bananplugger er koblet til to standard multimetre for å måle spenning og strøm. Kontroller at multimeterene er i stand til å måle strøm i en rekke mikroampere med TrueRMS.En kvinnelig RJ14-kontakt finnes på standard telefonkabler. Bare sørg for at kontakten har seks pinner hvorav minst de indre fire er kablet. Til slutt trenger du litt standardutstyr, som våre kabler, en glansterminal, en 120 kiloohm motstand, og noen verktøy som isolasjonsstrippere, et krympeverktøy, wire end ferrules og loddejern.Enheten er montert nøyaktig som vist i oppsettdiagrammet. Først er USB-utvidelsen koblet til mikrokontrolleren. Under normal drift, er det drevet av en fem-volts DC USB-lader, som lett kan kobles til en personlig datamaskin for programmering.To kabler er strippet og krympet med wire end ferrules på den ene siden. Den andre siden er loddet enten direkte til pin null og to av mikrokontrolleren eller til lodde lugs, som igjen er klippet på de respektive pinnene. Deretter er de kraftleverende kablene koblet til en glansterminal.Det første multimeteret vil bli brukt til å måle strøm og er koblet til i serie med 120 kiloohm motstand og en nåværende passerende spisepinneelektroder. Denne ordningen sikrer at utgangsstrømmen er begrenset, slik at målingen ikke vil ha noen innvirkning på cellelevebiliteten. De fire lederne av telefonforlengelsesledningen demonteres og krympes til ferrules som vist før.Når kabelen er klargjort, må du teste kontinuiteten til ledere og pinner. I vårt eksempel er pin tre til seks koblet til den hvite, brune, grønne og gule lederen. Nå pin fem og seks, som er grønn og gul, er koblet til glansterminalen for å bruke spenning til den ytre elektrode par.Til slutt må du koble det andre multimeteret, som vil bli brukt til å måle transepithelial spenningsfall, til pinner tre og fire, det vil si i vårt eksempel til den hvite og brune lederen. Vi bestemte oss for å montere installasjon i et billig plastkabinett. Før første gangs bruk må mikrokontrolleren programmeres.Kildekoden er skrevet i C +og kan lastes opp av en USB. Kort sagt, pin null inn i en senterutgangsmodus. Når den er slått på, vil funksjonssløyfen begynne å veksle som pinner mellom bakken og pluss fem volt med en variabel forsinkelse.I vårt eksempel brukte vi en teoretisk halvoscillasjonstid på 40 millisekunder. La oss se hvordan måleresultatene er sammenlignet med referanseverdiene vi hadde oppnådd før. Spisepinneelektroden flyttes til det nylig monterte volt-ammeteret.Enheten slås på i tre trinn. Det vil si å koble til en USB-lader, bytte venstre multimeter til ac spenningsmåling, og bytte det andre multimeteret til mikroampere. Vær oppmerksom på at vekselstrøm må velges eksplisitt.I dette eksemplet måles det potensielle fallet over Transwell-filtersystemet som omtrent 25 millivolt, mens vi registrerer en strøm på 37,1 mikroampere. Ifølge Ohm's Law kan elektrisk impedans enkelt beregnes ved 674 ohm, som er svært nær referanseverdien på 680. Vi har vist at måleverdiene er pålitelige over et område fra null til 1,8 kiloohms.Dermed kan det beskrevne volt-ammeteret brukes både til innledende eksperimenter og for videre studier. Men hvis resultatene skal publiseres, kan det være lurt å støtte dataene dine, ved å måle molekylfluks over det respektive cellelaget.

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 tilnærming for å vurdere biofilmdannelse Bruke rynket Colony Development

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

Transgen Gnagere analyse for Kvantifisering Mann 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

Ved hjelp av musen Brysttumorceller i Teach Kjerne Biologi Concepts: En enkel 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

Visualisering Stromule Frequency med Fluorescensmikroskopi

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