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

Авторы хотели бы поблагодарить Германа Лиггесмайера и Марвина Бенде за их экспертные советы в области электротехники и информатики.

1. Сборка базового вольт-ампереметра для измерения TEER
<ol><li>Подготовьте стандартное зарядное устройство USB в виде 5 V D.C. питания, usb удлинитель, микроконтроллер, который будет использоваться в качестве программируемого генератора квадратной волны, два стандартных многометровых, которые ...

<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>

Прежде чем самодельный вольттамметр может быть использован в повседневной жизни, важно проверить устройство для правильной функции. В нашем случае было запрограммировано несколько колебаний 40 мс (12,5 Гц), но эффективное время колебаний оказалось 60 мс (16,7 Гц). Эта неточность времени излу?...

Эпителиальные и эндотелиальные клетки функционируют как клеточные границы, разделяя апикальные и базолатеральные стороны тела. Если они соединены через плотные соединения, пассивное распространение вещества через параклеточные пространства ограничено1,что приводит к образованию выборочно проницаемого барьера. Несколько искусственных барьерных систем были разработаны2 с использованием микрососудистых эндотелиальных клеток (HBMEC, гематоэнцефалический барьер3,4,5,6,7), сосудистое сплетение эпителиальные клетки (HIBCPP/PCPEC, кроветворно-спинномозговой жидкости барьер8,9,10,11,12,13,14), колоректальные аденокарциномы клеток (Caco-2, модели желудочно-кишечного тракта15), или дыхательных путей / альвеолярных клеточных линий (легочные модели16,17). Эти системы обычно состоят из клеток, выращенных в монослой на проницаемых мембранах (т.е. системы вставки фильтра), чтобы обеспечить доступ к апиальным и базолатеральным сторонам. Важно, чтобы целостность модельной системы соответствовала условиям in vivo. Таким образом, несколько методов были разработаны для анализа барьерной функции путем измерения параклеточного распространения трассирующие соединения по всему клеточному слою. Эти вещества включают радиомаркированную сахарозу, краситель-маркированный альбумин, FITC-маркированный инулин, или краситель-маркированный dextrans2. Тем не менее, химические красители могут сделать клетки непригодными для дальнейших экспериментов. Для мониторинга барьерных систем неинвазивно, измерение трансэпителилиального/трансендотелелиального электрического сопротивления (TEER) по всей клеточной монослойной может быть использовано2,18,19. Поскольку биполярные электродные системы находятся под влиянием электронной поляризации импедеданности на электроде-электролитный интерфейс, тетраполярные измерения, как правило, используются для преодоления этого ограничения20. Техника подкладки четырехтерминального зондирования (4T), который был впервые описан в 1861 году Уильям Томсон (Лорд Кельвин)21. Короче говоря, ток вводится парой ток-несущих электродов, в то время как вторая пара электродов напряжения зондирования используется для измерения падения напряжения20. В настоящее время так называемые электроды палочки состоят из пары двойных электродов, каждый из которых содержит серебряные/серебряные хлоридные гранулы для измерения напряжения и серебряный электрод для прохождения тока2. Электрический импеданс измеряется между акическим и базолатеральным отсеком с клеточного слоя между ними (Рисунок 1). Сигнал квадратной волны с частотой обычно 12,5 Гц применяется на внешних электродах и в результате переменный ток (AC) измеряется. Кроме того, потенциальное падение по всему клеточному слою измеряется второй (внутренней) электродной парой. Электрический импедан затем рассчитывается в соответствии с законом Ома. Значения TEER нормализуются путем умножения импеданса и площади поверхности клеточного слоя и, как правило, выражаются в виде 2 см. 
Существуют системы, в которых клетки и электроды расположены более изощренным способом, но также основаны на принципе измерения 4T и могут быть использованы с теми же измерительными устройствами. Системы EndOhm, например, в которые вставляется фильтр, содержат камеру и крышку с парой концентрических электродов с той же структурой, что и электрод палочки. Форма электродов позволяет более равномерное ток плотность потока через мембрану, тем самым уменьшая различия между показаниями. Еще более сложным (но и более точным) является ussing камера, где клеточный слой отделяет две камеры заполнены решением Ringer22. Сама камера может быть газом с кислородом, CO2, или N2, и перемешивают или дополнены экспериментальными веществами. По мере того как перенос иона через слой клетки происходит, потенциальная разница может быть измерена 2 электродами напряжения-зондируя около ткани. Это напряжение отменяется двумя ток-несущими электродами, расположенными рядом с клеточным слоем. Измеренный ток затем даст чистый ионный транспорт и трансэпителиальной устойчивости, которая отражает целостность барьера, может быть определена22. Измерение TEER также может быть применено на системах кузова-на-чипе, которые представляют модели барьерной ткани23,24. Эти системы имитируют условия виво клеток и часто состоят из нескольких типов клеток, уложенных друг на друга слоями.
В следующем протоколе объясняется, как настроить экономически эффективный и надежный вольттамметр с программируемой частотой вывода, который не производит статистически значимых различий в TEER по сравнению с коммерчески доступными измерительными системами.

<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

Трансэпителиальное/эндотелиальное электрическое сопротивление (TEER) используется с 1980-х годов для определения выпуклости и проницаемости систем модели in vitro. В большинстве случаев электроды палочки используются для определения электрического беспредела между верхним и нижним отсеком системы вставок фильтра клеточной культуры, содержащей клеточные монослои. Мембрана фильтра позволяет клеткам придерживаться, поляризовываться и взаимодействовать, строя плотные соединения. Этот метод был описан с различными линиями клеток (например, клетки гематоэнцефалического барьера, гематробризолочной жидкости барьер, или желудочно-кишечного тракта и легочного тракта). Измерительные приборы TEER могут быть легко получены от различных поставщиков лабораторного оборудования. Однако существуют более экономичные и настраиваемые решения, которые только можно себе представить, если соответствующий вольттамметр будет самостоятельно собран. Общая цель этой публикации заключается в создании надежного устройства с программируемой частотой вывода, которые могут быть использованы с коммерчески доступными электродами палочки для измерения TEER.

Для сравнения работы самособранного вольтаметры с его коммерчески доступным аналогом была записана осциллома напряжения обоих устройств.
Как показано на рисунке 2А,эталонный инструмент генерировал сигнал квадратн?...

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

Здесь мы демонстрируем, как настроить недорогой вольт-ампереметр с программируемой частотой вывода, который может быть использован с коммерчески доступными электродами палочки для трансэпителиальных/эндотелиальных измерений электрического сопротивления.

Простой подход к выполнению измерений TEER с использованием самодельного Вольт-Ампереметра с программируемой частотой вывода

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

Измерение трансэпителиального электрического импульса используется с 1980-х годов для определения слияния и барьерной функции эпителиальных монослой в клеточной культуре. Основной метод четырех терминального зондирования, который использует различные пары тока и напряжения зондирования электродов, чтобы сделать более точные измерения. Существует несколько коммерчески доступных устройств для измерения трансепителиального неблагополучия, но, несмотря на простоту использования и высокую надежность, существуют также некоторые недостатки, такие как неотменяемая частота вывода и их дорогота.Таким образом, мы представляем, как построить экономически эффективный и программируемый вольт-амметр. Сначала мы хотим показать, как работает измерение TEER с коммерчески доступными устройствами. Для этого мы обучат клеточный слой клеток эпителиальных клеток эпителиальной папилломы хороидного сплетения на фильтрах Transwell размером с три микрометра.Эта настройка была описана Schroten et al. как в пробирке модель гемро-спинномозговой жидкости барьера. Электрод палочки соединен с эпителиальным вольт-амметром.Устройство включено и настроено для измерения сопротивления. Электрод стерилизован в 80% этанола и впоследствии equilibrated в соответствующей среде. Измеримое значение будет служить эталонным значением для оценки надежности вольт-амметра, который будет собран впоследствии.В этом примере мы записываем неприступляем 680 ом. Начнем со сборки малобюджетного вольт-амметра с программируемой частотой вывода. Прежде всего, вам понадобится стандартное зарядное устройство USB, и USB удлинитель, как пятивольтный прямой ток питания.8-битный микроконтроллер на доске разработки USB будет использоваться для генерации квадратного волнового тока. Четыре кабеля с банановыми пробками соединены с двумя стандартными мультиметрами для измерения напряжения и тока. Пожалуйста, убедитесь, что мультиметры способны измерять ток в диапазоне некоторых микроамперов с TrueRMS.На стандартных телефонных кабелях можно найти женский разъем RJ14. Просто убедитесь, что разъем имеет шесть контактов, из которых по крайней мере внутренние четыре подключены. Наконец, вам понадобится некоторое стандартное оборудование, как наши кабели, блеск терминала, 120 kiloohm резистор, а некоторые инструменты, как изоляция стриптизерш, обжимной инструмент, проволоки конце феррулы, и паяльник.Устройство собрано точно так же, как показано на диаграмме макета. Во-первых, расширение USB подключено к микроконтроллеру. Во время нормальной работы, он питается от пятивольтного зарядного устройства USB DC, которые могут быть легко подключены к персональным компьютером для программирования.Два кабеля раздели и обжимной с проволокой конца ferrules с одной стороны. Другая сторона припой либо непосредственно контактный ноль и два микроконтроллера или припой люки, которые, в свою очередь, обрезаются на соответствующие булавки. Далее кабели питания соединены с блеском терминала.Первый мультиметр будет использоваться для измерения тока и соединен в ряд с резистором 120 килом и током-проходя электродами палочки. Этот механизм гарантирует, что ток вывода ограничен, поэтому измерение не будет иметь никакого влияния на жизнеспособность клеток. Четыре проводника шнура удлинителем телефона демонтируются и обжимаются до феррулей, как показано ранее.Как только кабель будет подготовлен, вам придется проверить непрерывность проводников и булавок. В нашем примере штифт от трех до шести соединен с белым, коричневым, зеленым и желтым проводником. Теперь булавка пять и шесть, то есть зеленый и желтый, подключены к блеск терминала для применения напряжения к внешней паре электродов.Наконец, вам придется подключить второй мультиметр, который будет использоваться для измерения падения трансепителиального напряжения, к булавкам три и четыре, то есть, в нашем примере, к белому и коричневому проводнику. Мы решили установить установку в дешевом пластиковом шасси. Перед первым использованием должен быть запрограммирован микроконтроллер.Исходный код записан на C-код и может быть загружен с помощью USB. Короче говоря, контактный ноль в режиме вывода центра. При включении цикл функции начнет чередоваться в качестве контактов между землей и плюс пять вольт с переменной задержкой.В нашем примере мы использовали теоретическое время полу колебаний в 40 миллисекунд. Давайте посмотрим, как результаты измерений соотносятся с эталонные значения, которые мы получили ранее. Электрод палочки перепозиционирован на недавно собранный вольт-амметр.Устройство работает в три этапа. То есть подключить USB-зарядное устройство, переключить левый мультиметр на измерение напряжения переменного тока и переключить второй мультиметр на микроампер. Обратите внимание, что переменный ток должен быть выбран явно.В этом примере потенциальное падение через систему фильтров Transwell измеряется примерно как 25 милливольт, в то время как мы записываем ток 37,1 микроамперов. В соответствии с Законом Ома, электрическое неуступчивое значение может быть легко рассчитано на уровне 674 ом, что очень близко к эталонной стоимости 680. Мы показали, что значения измерений являются надежными в диапазоне от нуля до 1,8 килохм.Таким образом, описанный вольт-амметр можно использовать как для первоначальных экспериментов, так и для дальнейших исследований. Однако, если ваши результаты будут опубликованы, вы всегда можете поддержать ваши данные, путем измерения потока молекул через соответствующий слой клеток.

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

Сообщение Microfabricated-Array-детекторы (ПЗРК): Подход к изолят механических сил

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

Создание Patch-пипетки и Sharp Электроды с программируемой 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

Использование генной Pulser MXcell Электропорация системы для трансфекции первичных элементов с высоким КПД

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

Иммуноцитохимическая Анализ стволовых клеток человека плюрипотентных использованием Self-Made цитоспина аппарата

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

Обратный генетический подход для тестирования функциональной избыточностью во время эмбриогенеза

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

Создает FSL: Простой метод Изменение Cell / Вирион Поверхности со спектром биологических маркеров не влияя на их жизнеспособность

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

Полу-количественный подход к оценке биопленки использование морщинистой развития колонии

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

Трансгенные грызунов Анализ на Количественная мужской половой клетки Частота мутантного

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

Используя мышь опухоли молочной железы клетки научить радиатора Биология понятия: Простой модуль Лаборатория

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

Визуальное стромул Частота с флуоресцентной микроскопией

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