Name: flexible organic electronic devices for pulsed electric field therapy of glioblastoma
Uploaded: 2022-08-09T13:00:00
Duration: 11 min 2 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Flexible Organic Electronic Devices for Pulsed Electric Field Therapy of Glioblastoma at JoVE.com

Burada bildirilen çalışma Fransız Ulusal Araştırma Ajansı (ANR-18-CE19-0029) tarafından desteklenmiştir. Yazarlar, kararlı bir GCaMP6f hücre hattının oluşturulmasına katkılarından dolayı SM Bardet'e ve in ovo modelindeki yardımı için D. O'Connor'a sıcak bir şekilde teşekkür eder.

<ol>
	<li>Koshy, 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=Improved+survival+time+trends+for+glioblastoma+using+the+SEER+17+population-based+registries.">Improved survival time trends for glioblastoma using the SEER 17 population-based registries.</a> Journal of Neuro-Oncology. 107 (1), 207-212 (2012).</li><li>Davis, M. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Glioblastoma:+Overview+of+disease+and+treatment.">Glioblastoma: Overview of disease and treatment.</a> Clinical Journal of Oncology Nursing. 20, 2-8 (2016).</li><li>Edd, J. F., Horowitz, L., Davalos, R. V., Mir, L. M., Rubinsky, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vivo+results+of+a+new+focal+tissue+ablation+technique:+irreversible+electroporation.">In vivo results of a new focal tissue ablation technique: irreversible electroporation.</a> IEEE transactions on Bio-Medical Engineering. 53 (7), 1409-1415 (2006).</li><li>Breton, M., Mir, L. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microsecond+and+nanosecond+electric+pulses+in+cancer+treatments.">Microsecond and nanosecond electric pulses in cancer treatments.</a> Bioelectromagnetics. 33 (2), 106-123 (2012).</li><li>Frandsen, S. K., 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=Direct+therapeutic+applications+of+calcium+electroporation+to+effectively+induce+tumor+necrosis.">Direct therapeutic applications of calcium electroporation to effectively induce tumor necrosis.</a> Cancer Research. 72 (6), 1336-1341 (2012).</li><li>Lee, J. H., Kim, H., Kim, J. H., Lee, S. -. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Soft+implantable+microelectrodes+for+future+medicine:+prosthetics,+neural+signal+recording+and+neuromodulation.">Soft implantable microelectrodes for future medicine: prosthetics, neural signal recording and neuromodulation.</a> Lab on a Chip. 16 (6), 959-976 (2016).</li><li>Lee, H., Bellamkonda, R. V., Sun, W., Levenston, M. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biomechanical+analysis+of+silicon+microelectrode-induced+strain+in+the+brain.">Biomechanical analysis of silicon microelectrode-induced strain in the brain.</a> Journal of Neural Engineering. 2 (4), 81-89 (2005).</li><li>Fattahi, P., Yang, G., Kim, G., Abidian, M. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+review+of+organic+and+inorganic+biomaterials+for+neural+interfaces.">A review of organic and inorganic biomaterials for neural interfaces.</a> Advanced Materials. 26 (12), 1846-1885 (2014).</li><li>Lecomte, A., Degache, A., Descamps, E., Dahan, L., Bergaud, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vitro+and+in+vivo+biostability+assessment+of+chronically-implanted+Parylene+C+neural+sensors.">In vitro and in vivo biostability assessment of chronically-implanted Parylene C neural sensors.</a> Sensors and Actuators B: Chemical. 251, 1001-1008 (2017).</li><li>Dijk, G., Ruigrok, H. J., O'Connor, R. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=PEDOT:PSS-coated+stimulation+electrodes+attenuate+irreversible+electrochemical+events+and+reduce+cell+electropermeabilization.">PEDOT:PSS-coated stimulation electrodes attenuate irreversible electrochemical events and reduce cell electropermeabilization.</a> Advanced Materials Interfaces. 8 (19), 2100214 (2021).</li><li>Chen, T. -. W., 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=Ultra-sensitive+fluorescent+proteins+for+imaging+neuronal+activity.">Ultra-sensitive fluorescent proteins for imaging neuronal activity.</a> Nature. 499 (7458), 295-300 (2013).</li><li>Ribatti, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chapter+5+Chick+embryo+chorioallantoic+membrane+as+a+useful+tool+to+study+angiogenesis.">Chapter 5 Chick embryo chorioallantoic membrane as a useful tool to study angiogenesis.</a> International Review of Cell and Molecular Biology. 270, 181-224 (2008).</li><li>Valdes, T. I., Kreutzer, D., Moussy, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+chick+chorioallantoic+membrane+as+a+novel+in+vivo+model+for+the+testing+of+biomaterials.">The chick chorioallantoic membrane as a novel in vivo model for the testing of biomaterials.</a> Journal of Biomedical Materials Research. 62 (2), 273-282 (2002).</li><li>Ricard, C., Stanchi, F., Rougon, G., Debarbieux, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+orthotopic+glioblastoma+mouse+model+maintaining+brain+parenchymal+physical+constraints+and+suitable+for+intravital+two-photon+microscopy.">An orthotopic glioblastoma mouse model maintaining brain parenchymal physical constraints and suitable for intravital two-photon microscopy.</a> Journal of Visualized Experiments: JoVE. (86), e51108 (2014).</li><li>Lefevre, M. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Integrating+flexible+electronics+for+pulsed+electric+field+delivery+in+a+vascularized+3D+glioblastoma+model.">Integrating flexible electronics for pulsed electric field delivery in a vascularized 3D glioblastoma model.</a> npj Flexible Electronics. 5, 19 (2021).</li><li>Perry, J. L., Ramachandran, N. K., Utama, B., Hyser, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Use+of+genetically-encoded+calcium+indicators+for+live+cell+calcium+imaging+and+localization+in+virus-infected+cells.">Use of genetically-encoded calcium indicators for live cell calcium imaging and localization in virus-infected cells.</a> Methods. 90, 28-38 (2015).</li><li>Bl&#246;mer, U., 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=Highly+efficient+and+sustained+gene+transfer+in+adult+neurons+with+a+lentivirus+vector.">Highly efficient and sustained gene transfer in adult neurons with a lentivirus vector.</a> Journal of Virology. 71 (9), 6641-6649 (1997).</li><li>Lenting, K., Verhaak, R., ter Laan, M., Wesseling, P., Leenders, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Glioma:+experimental+models+and+reality.">Glioma: experimental models and reality.</a> Acta Neuropathologica. 133 (2), 263-282 (2017).</li><li>Hickman, J. A., 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=Three-dimensional+models+of+cancer+for+pharmacology+and+cancer+cell+biology:+Capturing+tumor+complexity+in+vitro/ex+vivo.">Three-dimensional models of cancer for pharmacology and cancer cell biology: Capturing tumor complexity in vitro/ex vivo.</a> Biotechnology Journal. 9 (9), 1115-1128 (2014).</li><li>Tay, S. L. M., Heng, P. W. S., Chan, L. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+CAM-LDPI+method:+a+novel+platform+for+the+assessment+of+drug+absorption.">The CAM-LDPI method: a novel platform for the assessment of drug absorption.</a> Journal of Pharmacy and Pharmacology. 64 (4), 517-529 (2012).</li><li>Kundekov&#225;, B., M&#225;&#269;ajov&#225;, M., Meta, M., &#268;avarga, I., Bil&#269;&#237;k, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chorioallantoic+Membrane+Models+of+Various+Avian+Species:+Differences+and+Applications.">Chorioallantoic Membrane Models of Various Avian Species: Differences and Applications.</a> Biology. 10 (4), 301 (2021).</li><li>Ricard, 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=Phenotypic+dynamics+of+microglial+and+monocyte-derived+cells+in+glioblastoma-bearing+mice.">Phenotypic dynamics of microglial and monocyte-derived cells in glioblastoma-bearing mice.</a> Scientific Reports. 6 (1), 26381 (2016).</li></ol>

Yazarlar, rekabet eden finansal çıkarları olmadığını beyan ederler.

Bu çalışmada açıklanan yaklaşım, PEF'lerin farklı biyolojik organizasyon seviyelerindeki etkisini incelemek için entegre bir PEF dağıtım sistemine sahip beyin tümörü modellerini mümkün kılmaktadır. Mikrofabrikasyon protokolü, belirli bir uygulamaya uyarlanabilen elektrot tasarımında büyük ölçüde özgürlük sağlayan standart ince film işlemlerinden oluşur. Bazen, imalat sırasında meydana gelen elektrotların bükülmesini azaltmak için imalatın sonunda ek bir termal tavlama adımı yararlı olabilir.
Bir floresan kalsiyum göstergesini ifade eden stabil bir glioblastoma hücre hattının kullanılması, özellikle çok yoğun olan 3D tümörlerde boya dağıtımı ve retansiyonu ile bağlantılı tüm komplikasyonları önler16. Gerçekten de, standart kimyasal floresan kalsiyum göstergelerine kıyasla uzun bir süre boyunca yüksek bir ekspresyon seviyesi gözlenir17. Bu protokol, nöral aktiviteyi görüntülemek için yaygın olarak kullanıldığı için çeşitli hücre hatlarına uygulanabilir11. Burada, insan ve murin hücre hatları kullanıldı (sırasıyla immün yetmezlikli veya immünkompetan farelerde implantasyon için U87 ve Gl261). Gerçekten de, son zamanlarda yapılan çalışmalar, U87 hücre hattının, orijinal hücrelerinkinden farklı olduğunu, çünkü hücre kültürünün yıllar boyunca birçok mutasyon edinildiğini ve deneysel üreme18'i etkilediğini göstermiştir. 3D tümörlerin hazırlanmasında kullanılan yöntem yüksek verimli, tekrarlanabilir ve hücre hattına, tohumlamadaki hücre sayısına ve büyüme zamanına bağlı olarak belirli bir boyutta sferoidlerin üretilmesine izin verir19. Bununla birlikte, bu sferoidler yoğundur ve bu da tümörün çekirdeğinde görüntüleme yaparken bir dezavantaj sunar.
In ovo modeli, PEF'in beyinde bulunan diğer hücre tipleriyle etkileşime girmeden 3D tümörler ve vaskülatürleri üzerindeki etkisini incelemek için ilk yaklaşım olarak yararlıdır. Bu model ucuz, hızlı, yüksek verimlidir ve hayvan modellerinden daha az etik sorun ortaya çıkarmaktadır. Tüm deney boyunca embriyonun bütünlüğünü korumak önemlidir, çünkü hayatta kalmasını ve görüntülemenin kalitesini etkileyebilir. Bıldırcın yumurtasını açarken embriyonik zarın zarar görmesini önlemek için özel dikkat gösterilmelidir. Greft ve esnek elektrotların yerleştirilmesi de embriyoyu öldürebilecek kanamayı önlemek için dikkatli bir şekilde yapılmalıdır. Kan damarlarına floresan boya enjeksiyonu, tümör hücrelerinin eşzamanlı olarak görselleştirilmesini ve floresan mikroskopi ile vaskülarizasyonu sağlar. Göz içi enjeksiyonu, embriyonik sıvıya boya sızmasını önlemek için dikkatli bir şekilde yapılmalıdır, bu da arka planda görüntülemenin kalitesini düşüren artık bir floresana neden olabilir. Bu model, dolaşım sistemine erişime izin verdiği için ilaç alımını takip etmek için de kullanılabilir. Bununla birlikte, deneyler embriyonun 12 günlük hayatta kalma süresi ile sınırlıdır, böylece in vivo model21'den önemli ölçüde daha kısa olan 7 günlük gözleme izin verilir.
İn vivo beyin tümörü modeli, hayvanlar ani% 20'lik bir kilo kaybı ile belirlenen etik bir deneysel son noktaya ulaşmadan önce 4 ila 5 hafta boyunca izlenebilir. İyi tolere edilir ve elektrotun bağlantı kuyruğu çok uzun değilse yerinde kalır. Aksi takdirde, hayvanlar nihayetinde yırtılabilecek çevirme konektörünü çizme eğilimindedir, bu nedenle uyarıcıya sonraki bağlantıyı önler. Bu 4 haftalık süre, glioblastoma gelişiminin farklı aşamalarını kapsayacak şekilde değerlidir. Aynı hacimdeki tümör hücre yoğunluklarını farklı zaman aralıklarında karşılaştırırken, tümör büyüme kinetiğinin evrimi gözlemlenebilir. Özellikle, bağışıklık anahtarı22 sırasında artmış tümör büyümesi gözlenmiştir. Uyarıcı bir elektrot varlığında yapılan benzer bir çalışma, PEF'in tümör proliferasyon hızı ve immün eliminasyona karşı tümör duyarlılığı üzerindeki etkisi hakkında bilgi verecektir. In ovo modeline kıyasla, in vivo model, bağışıklık hücrelerinin tümör progresyonu üzerindeki etkisini ve PEF'in terapötik etkisine katkılarını incelemek için değerli bir klinik öncesi model olarak görülebilir. Bu protokol, bir kraniyal pencere14 yerleştirmeden önce tümör üzerine esnek bir elektrot cihazının eklenmesiyle önceki bir makaleden uyarlanmıştır. Tümörlerin hem akut hem de kronik biyoelektrik tedavileri, ilk stimülasyonun hücre ölümünü indüklemesi ve immün yanıtın kalıcı düzensizliğini tetiklemesi beklendiği için iki foton mikroskobu ile doğrudan ve sonraki gözlemlerle karakterize edilebilir.
Esnek probun bağlantılarına iki foton mikroskobu altında kolayca erişilebilir. Bu nedenle, elektriksel stimülasyon parametreleri, bir tıp doktorunun hastasının MRI veya BT görüntülerini gözlemlerken girişimsel prosedürleri nasıl gerçekleştireceğine benzer şekilde, sinir dokusu ve / veya hedeflenen hücreler üzerinde gözlemlenen etkiye dayanarak gerçek zamanlı olarak ayarlanabilir. Son bir husus, doku büyümesini önlemek için elektrotun beyindeki süper yapıştırıcı ve silikon yapıştırıcı ile dikkatli bir şekilde kapatılmasının önemidir.
Sonuç olarak, burada açıklanan protokol, glioblastoma tümör modelleri için esnek organik polimer elektrotlarla PEF tedavisinin etkisini incelemek için yenilikçi bir modeli temsil etmektedir. İki model, etki mekanizmalarının daha iyi anlaşılması için hücresel, vasküler veya bağışıklık etkilerinin ayrılabileceği şekilde farklı karmaşıklık seviyeleri sergiler. Uygun, yüzeysel elektrotlar iyatrojenik hasarı azaltırken, tümör mikroçevresinin bozulmasını sağlar, vazokonstriksiyonu tetikler veya hücre içi kalsiyum15'in düzensizliğini tetikler.

Glioblastoma multiforme (GBM) oldukça invaziv bir tümördür ve bu nedenle rezeksiyon, radyoterapi ve kemoterapi gibi standart tedavilerle ortadan kaldırılması zordur. Multimodal tedavilere rağmen prognoz çok kötüdür ve hastaların çoğu tanıdan sonraki 1 yıl içinde hastalık progresyonu yaşar 1,2. Son zamanlarda, biyoelektrik tedavilerin geliştirilmesi, mevcut tedavileri iyileştirmek için büyük bir potansiyel göstermiştir. Bu tedaviler, hücresel membran bütünlüğünü ve tümörlerin mikro ortamını bozmak için tipik olarak tek bir tedavi seansında darbeli elektrik alanlarının (PEF) verilmesini kullanır. Elektroporasyon olarak da bilinen bu hücre zarı bozulması, elektrik alan yoğunluğuna ve darbe sayısına bağlı olarak geri dönüşümlü veya geri dönüşümsüz olabilir. Geri dönüşümsüz elektroporasyon (IRE), elektrik darbelerinin hücre zarlarında ölümcül hasara neden olduğu ve hücre ölümüne yol açan termal olmayan bir doku ablasyon tekniği olarak uygulanır3. Geri dönüşümlü elektroporasyon, kanser hücrelerinde ilaç alımını arttırmak için kemoterapi ilaçlarıyla kombinasyon halinde PEF'lerin verilmesinden oluşan yerleşik bir teknik olan elektrokemoterapide (EKT) uygulanır4. Ayrıca, son zamanlarda yapılan çalışmalar, kanser tedavisi için yüksek verimliliğe sahip EKT'ye alternatif olarak kalsiyum elektroporasyonunu göstermiştir, bu da ucuzdur ve daha az yan etkiye neden olmaktadır5. Bu umut verici gelişmelere rağmen, PEF'ler genellikle yumuşak dokuya zarar verdiği bilinen sert, metalik elektrotlar kullanılarak uygulanır6. Beyin, mekanik uyumsuzluğun iltihaplanmaya ve astroglial yara izine neden olduğu bu tür istilacı cihazlara karşı özellikle hassastır7.
Bu bağlamda, mikrofabrikasyondan murin modeline kadar glioblastoma tümörlerinin 3D modelleri ile birlikte esnek bir PEF dağıtım sistemi sunulmaktadır. Konformal elektrotlar, parilen-C, altın ve PEDOT: PSS 8,9 gibi yumuşak ve biyouyumlu malzemelerin kullanımı da dahil olmak üzere standart ince film mikrofabrikasyon işlemleriyle yapılır. Elektrot parmakları arasında görüntüleme için yeterli şeffaflığı korurken geniş bir yüzey alanını kaplamak için ara basamaklı bir elektrot tasarımı kullanılır10. Tümör modeli için, genetik olarak kodlanmış bir floresan muhabirini ifade eden glioblastoma hücrelerinin 3D sferoidleri, sıvı kaplamalı 96 kuyucuklu plaka yöntemi11'in bir varyasyonu kullanılarak üretilir. Sferoidler, bir bıldırcın embriyosunun koryoallantoik zarına aşılanır ve anjiyogenez veya ilaç toksikolojisini incelemek için yaygın olarak kullanılan bir in ovo modeli ile sonuçlanır12,13. Tümörler, embriyonik gelişimin bu aşamasında bir bağışıklık sisteminin yokluğunda embriyonun vaskülatürü tarafından aşılanabilir ve vaskülarize edilebilir12. Esnek elektrotlar daha sonra PEF dağıtımının sferoid ve vaskülatürü üzerindeki etkisini incelemek için vaskülarize tümörün üzerine yerleştirilir. Son olarak, bu etkiler, tümör mikroçevresi ve bağışıklık sistemi de dahil olmak üzere tam bir canlı organizma üzerinde, mühendislik sferoidlerinin murin modellerinin beyin parankimine implante edilmesiyle araştırılmaktadır14. Esnek elektrotlar yerleştirme bölgesinin üstüne yerleştirilir ve kraniyotomi cam bir pencere ile kapatılır ve birkaç hafta boyunca tekrarlanan iki foton görüntülemeye izin verir.
Bu yöntemler, mikroelektronik mühendisliğinden onkoloji uygulamalarına kadar çeşitli alanlara ilgi duyan kişiler için yararlı olacaktır. Mikrofabrikasyon protokolü, PEDOT:PSS ile kaplanmış ince film metal elektrotlar gerektiren herhangi bir uygulama için kullanılabilir ve uyarlanabilir. Ayrıca, antitümör elektriksel tedavilerin değerlendirilmesi için geliştirilen biyolojik modeller, implante edilen materyallere hücresel, vasküler ve immün yanıtın farklılaşmasının araştırılması için genel ilgi çekici olacaktır.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>(3-Glycidyloxypropyl)trimethoxysilane</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>440167</td>
			<td>GOPS</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>0.25% Trypsin-EDTA (1X)</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>25200-056</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>4-Dodecylbenzenesulfonic acid</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>44198</td>
			<td>DBSA</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>96-well plate</td>
			<td>Falcon</td>
			<td>353075</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acetone</td>
			<td>Technic</td>
			<td>530</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acrylic resin</td>
			<td>Fischer scientific</td>
			<td>NC1455685</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>agarose</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>A9539</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>autoclave</td>
			<td>Tuttnauer</td>
			<td>3150 EL</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>AZ 10XT</td>
			<td>Microchemicals</td>
			<td></td>
			<td>Positive photoresist</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>AZ 826 MIF Developer</td>
			<td>Merck</td>
			<td>10056124960</td>
			<td>Metal-ion-free developer for the negative photoresist</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>AZ Developer</td>
			<td>Merck</td>
			<td>10054224960</td>
			<td>Metal-ion-free developer for the positive photoresist</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>AZ nLof 2070</td>
			<td>Microchemicals</td>
			<td></td>
			<td>Negative photoresist</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Buprenorphine</td>
			<td>Axience</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Carprofen</td>
			<td>Rimadyl</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Centrifuge Sorvall Legend X1R</td>
			<td>Thermo Scientific</td>
			<td>75004260</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CMOS camera Prime 95B</td>
			<td>Photometrics</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CO2 incubator HERAcell 150i</td>
			<td>Thermo scientific</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DAC board</td>
			<td>National Instruments</td>
			<td>USB 6259</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>D&#233;co spray P&#233;b&#233;o</td>
			<td>Cultura</td>
			<td>3167860937307</td>
			<td>Black acrylic paint</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dextran Texas Red 70.000</td>
			<td>Thermofisher</td>
			<td>D1830</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Die bonding paste &#34;Epinal&#34;</td>
			<td>Hitachi</td>
			<td>EN-4900GC</td>
			<td>Silver paste</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dimethyl sulfoxide</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>D2438</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dispensing machine</td>
			<td>Tianhao</td>
			<td>TH-2004C</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dulbecco&#8217;s Modified Eagle&#8217;s Medium + GlutaMAX&#8482;-I</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>10567-014</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dulbecco&#39;s Modified Eagle&#39;s Medium</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>D6429</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Egg incubator COUVAD&#39;OR 160</td>
			<td>lafermedemanon.com</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ethylene glycol</td>
			<td>Carl Roth</td>
			<td>6881.1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fertilized eggs of Japanese quail</td>
			<td>Japocaille</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fetal Bovine Serum</td>
			<td>VWR</td>
			<td>S181BH</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Flask</td>
			<td>Greiner</td>
			<td>658170</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fluorescence macroscope</td>
			<td>Leica MZFLIII</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gl261</td>
			<td>DSMZ</td>
			<td>ACC 802</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gold pellets - Dia 3 mm x 6 mm th</td>
			<td>Neyco</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Handheld automated cell counter</td>
			<td>Millipore</td>
			<td>PHCC00000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Heating and drying oven</td>
			<td>Memmert</td>
			<td>UF110</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hexadimethrine Bromide Sequa-brene</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>S2667</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>hot plate Delta 6 HP 350</td>
			<td>S&#252;ss Microtec</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Illumination system pE-4000</td>
			<td>CoolLed</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Infrared tunable femtosecond laser (Ma&#239;-Ta&#239;)</td>
			<td>Spectra Physics (USA)</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ionomycin calcium salt</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>I3909</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Kapton tape SCOTCH 92 33x19</td>
			<td>3M</td>
			<td></td>
			<td>Polyimide protection tape</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lab made pulse generator</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Labcoter 2 Parylene Deposition system PDS 2010</td>
			<td>SCS</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lenti-X 293 T cell line</td>
			<td>Takara Bio</td>
			<td>63218</td>
			<td>HEK 293T-derived cell line optimized for lentivirus production</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lenti-X GoStix Plus</td>
			<td>Takara Bio</td>
			<td>631280</td>
			<td>Quantitative lentiviral titer test</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mask aligner MJB4</td>
			<td>S&#252;ss Microtec</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Micro-90 Concentrated cleaning solution</td>
			<td>International Products</td>
			<td>M9050-12</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microscope slides 76 x 52 x 1 mm</td>
			<td>Marienfeld</td>
			<td>1100420</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Needles 30G</td>
			<td>BD Microlance 3</td>
			<td>304000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PalmSens4 potentiostat</td>
			<td>PalmSens</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>parylene-c : dichloro-p-cyclophane</td>
			<td>SCS</td>
			<td>300073</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PCB Processing Tanks</td>
			<td>Mega Electronics</td>
			<td>PA104</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PEDOT:PSS Clevios PH 1000</td>
			<td>Heraeus</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>penicillin / streptomycin</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>15140-122</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Petri dish</td>
			<td>Falcon</td>
			<td>351029</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>pGP-CMV-GCaMP6f</td>
			<td>Addgene</td>
			<td>40755</td>
			<td>plasmid</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Phosphate Buffer Saline solution</td>
			<td>Thermofisher</td>
			<td>D8537</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Plasma treatment system PE-100</td>
			<td>Plasma Etch</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PlasmaLab 80 Reactive Ion Etcher</td>
			<td>Oxford Instruments</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Plastic mask</td>
			<td>Selba</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Plastic weigh boat 64 x 51 x 19 mm</td>
			<td>VWR</td>
			<td>10770-454</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Poly-dimethylsiloxane: SYLGARD 184 Silicone Elastomer Kit</td>
			<td>Dow chemicals</td>
			<td>1673921</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polyimide copper film 60 &#181;m (Kapton)</td>
			<td>Goodfellow</td>
			<td>IM301522</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Propan-2-ol</td>
			<td>Technic</td>
			<td>574</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Protolaser S</td>
			<td>LPKF</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>puromycin</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>A11103</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Round cover glass 5 mm diameter</td>
			<td>Fischer scientific</td>
			<td>50-949-439</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Scepter Sensors - 60 &#181;m</td>
			<td>Millipore</td>
			<td>PHCC60050</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silicone adhesive Kwik-Sil</td>
			<td>World Precision Instruments</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>spin coater</td>
			<td>S&#252;ss Microtec</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Spin Coater</td>
			<td>Laurell</td>
			<td>WS-650</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Super glue</td>
			<td>Office depot</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>tetracycline-free f&#339;tal bovine Serum</td>
			<td>Takara Bio</td>
			<td>631105</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Thermal evaporator Auto 500</td>
			<td>Boc Edwards</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Two-photon microscope</td>
			<td>Zeiss LSM 7MP</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>U87-MG</td>
			<td>ATCC</td>
			<td>HTB-14</td>
			<td>Human glioblastoma cells</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ultrasonic cleaner</td>
			<td>VWR</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vortex VTX-3000L</td>
			<td>LMS</td>
			<td>VTX100323410</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Xfect single shots reagent</td>
			<td>Takara Bio</td>
			<td>631447</td>
			<td>Transfection reagent</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

flexible organic electronic devices for pulsed electric field therapy of glioblastoma

Glioblastomun yüksek derecede invazivliği nedeniyle standart onkoloji tedavileri ile ortadan kaldırılması zordur. Darbeli elektrik alanlarına (PEF'ler) dayalı biyoelektrik tedaviler, tedavi verimliliğinin iyileştirilmesi için umut vericidir. Bununla birlikte, özellikle beyin gibi yumuşak dokularda akut ve kronik hasara neden olan sert elektrotlara güvenirler. Bu çalışmada PEF'lerin tümörlere iletilmesinde esnek elektronik kullanılmış ve floresan mikroskopi ile biyolojik yanıt değerlendirilmiştir. İnce, şeffaf bir parilene-C substratı üzerindeki interdigite altın elektrotlar, iletken polimer PEDOT: PSS ile kaplandı ve uyumlu ve biyouyumlu bir cihazla sonuçlandı. PEF'lerin tümörler ve mikro çevreleri üzerindeki etkileri çeşitli biyolojik modeller kullanılarak incelenmiştir. İlk olarak, glioblastoma hücrelerinin tek katmanları, in vitro fenomenleri araştırmak için elektrotların üstünde kültürlendi. Bir ara adım olarak, mühendislik tümör sferoidlerinin bir bıldırcınların embriyonik zarına aşılandığı bir in ovo modeli geliştirilmiştir. Bir bağışıklık sisteminin yokluğu nedeniyle, bu yüksek vaskülarize tümörlere yol açtı. Gelişimin bu erken aşamasında, embriyoların bağışıklık sistemi yoktur ve tümörler yabancı cisim olarak tanınmaz. Böylece, değerli bir 3D kanser modelini temsil eden mevcut embriyo vasküler sisteminden kendi damarlarını geliştirirken hızlı bir şekilde gelişebilirler. Son olarak, PEF'lerin esnek elektrot iletimi, fonksiyonel bir bağışıklık sistemine sahip tam bir organizmada, bir syngenic, ortogreft (intrakraniyal) fare modeli kullanılarak değerlendirildi. Tümör sferoidleri, esnek organik elektrot cihazlarının implantasyonundan önce transgenik multi-floresan farelerin beynine aşılandı. Kapalı bir kraniyal pencere, birkaç hafta boyunca PEF'lerle tedavi sırasında tümörün ve mikro ortamının çoklu foton görüntülemesini sağladı.

Bu protokol, esnek bir PEF dağıtım sisteminin entegre edildiği iki glioblastoma modeline uygulamaya izin verir. Mikrofabrikasyon ve paketleme adımlarını takiben, esnek elektrotlar, performanslarını değerlendirmek ve doğrulamak için elektrokimyasal empedans spektroskopisi (EIS) ile tuzlu su çözeltisinde karakterize edilir. PEDOT: PSS kaplı elektrotlar, bir kesme frekansı ile ayrılmış tipik kapasitif ve dirençli baskın bölgeleri gösterirken, kaplanmamış elektrotlar sadece kapasitif davranış gösterir (Şekil 2).
Sıvı kaplamalı 96 kuyucuklu plaka yönteminin bir varyasyonu, floresan hücre içi kalsiyum raporlayıcısını kararlı bir şekilde eksprese eden transfekte glioblastoma hücrelerinden yapılmış 3D tümörleri büyütmek için kullanılır. Sferoidlerin büyümesi parlak alan mikroskobu ile gözlemlenebilir (Şekil 3; ED 0). Hücre hattına ve tohumlanan hücre sayısına bağlı olarak küresel ve yoğun sferoidler elde etmek için en az 2 veya 3 güne ihtiyaç vardır.
In ovo modelinde, sferoidler bir bıldırcın embriyosunun koryoallantoik zarına aşılanır (Şekil 3; ED 6). Greftin başarısı birkaç gün sonra floresan mikroskobu ile değerlendirilebilir, çünkü canlı hücreler hücre içi kalsiyuma sahiptir ve bu nedenle floresan şeklindedir (Şekil 3; ED 9). Tümörün vaskülarizasyonu, floresan mikroskop altında kan damarlarına floresan boya enjekte edilerek gözlemlenebilir (Şekil 3; ED9). Bununla birlikte, sferoid çok yoğun olduğu için tümörün içindeki kan damarlarını görselleştirmek her zaman mümkün olmayabilir. Esnek interdijitasyonlu elektrotlar vaskülarize tümörün üzerine yerleştirilir (Şekil 3; ED 9) ve bir darbe jeneratörüne bağlı. Embriyonun kanamasını önlemek için prob hafifçe yerleştirilmelidir; Aksi takdirde, floresan boya yayılabilir ve bu da görüntüleme yoluyla herhangi bir gözlemi engeller. Darbenin biyolojik ortama doğru verilmesi, devreden geçen akımın ölçülmesiyle doğrulanabilir. Bunların ovo modellerinde görüntülenmesi, PEF'lerin bir 3D glioblastoma tümöründeki hücre içi kalsiyum üzerindeki etkisinin gerçek zamanlı olarak izlenmesine ve ayrıca tümörün vaskülatürü üzerinde indüklenen vazokonstriksiyonun izlenmesine olanak tanıyarak, bağışıklık sistemi de dahil olmak üzere diğer hücre tiplerinin herhangi bir etkisinden kaçınır15.
Glioblastoma üzerindeki PEF etkisinin incelenmesi daha eksiksiz ve öngörücü bir modelde de gerçekleştirilebilir. Gerçekten de, yukarıda tarif edilen in vivo model, bir farenin beyin parankimindeki bir 3D glioblastoma tümörünün aşılanmasından ibarettir (Şekil 4). Tümörün enjeksiyon bölgesi, tümörün büyümesi sırasında fizyolojik biyofiziksel kısıtlamaları özetlemek için çapraz bağlı bir dekstran jel hemi-boncuk ile tıkanır. Her ne kadar referans14'te tarif edilmiş olsa da, dekstran hemi-boncuğunun dura mater'e tam olarak yapıştırılmasının kritik öneme sahip olduğunu tekrar vurgulamakta fayda var; Aksi takdirde, tümör açık duradan kaçabilir ve beyni tamamen kaplayabilir ve görüntülemeyi imkansız hale getirebilir. Herhangi bir kronik görüntüleme için, kraniyal pencere iyileştikçe gerçekleşen doku büyümesi, yeni doku şeffaf olmadığından ve görüntüleri sisli veya kullanılamaz hale getirdiğinden ciddi bir engel oluşturur. Bu nedenle, hemi-boncuğu yerleştirdikten ve yapıştırdıktan sonra, açılan kafatası penceresinin yan duvarlarının, süper yapıştırıcının dura üzerine kaymasına veya akmasına izin vermeden, boşluk duvarının her tarafına titizlikle yerleştirilmiş ince bir süper yapıştırıcı tabakası ile kapatılması gerekir. Esnek prob tümör enjeksiyon bölgesinin üstüne yerleştirildiğinde, iki nedenden dolayı probun altında hiçbir kabarcık kalamaz. İlk olarak, kabarcıklar mevcut olduğunda görüntüleme ilerleyemez. İkincisi, kabarcıklar yalıtkan görevi görür, böylece elektriksel stimülasyon özelliklerini değiştirir. Yukarıda açıklanan önlemleri aldıktan sonra, kraniyotomi, haftalar boyunca kronik görüntülemeye izin vermek için kafatasına yapıştırılmış bir cam pencere ile kapatılır. Tümör GCaMP veya DsRed eksprese eden hücrelerden oluştuğundan, enjeksiyon bir floresan mikroskobu ile doğrulanabilir. İmplantasyondan sonraki performansı doğrulamak için elektrotların elektrokimyasal empedansı ölçülmelidir. Tuzlu su çözeltisindeki empedansla karşılaştırıldığında, biyolojik bir ortamın varlığı nedeniyle 100 Hz'in üzerindeki frekanslarda empedansın in vivo olarak artması beklenmektedir (Şekil 5). Vaskülarize nöral parankim ve tümör infiltrasyonu iki foton mikroskopisi ile haftalar boyunca şeffaf substrat yoluyla gözlemlenebilir ve karakterize edilebilir (Şekil 6). İlgilenilen hücrelerde (bağışıklık hücreleri ve nöronlar) floresan proteinleri eksprese eden transgenik hayvanların kullanımı, örneğin, tek başına elektrot implantasyonu ile indüklenen minimal enflamatuar sürecin gösterilmesine izin verebilir (Şekil 6A) veya büyüyen bir GBM tümörünün üzerine implante edilen PEF uyarılmış bir elektrodun implantasyonundan 26 gün sonra mikroglia ve monositlerin varlığını gösterebilir (Şekil 6B1 ). İkinci durumda, hem periferik-monosit türevi hücreler hem de beyinde yerleşik mikroglial hücreler tümörün etrafında ve içinde bulundu (Şekil 6B2). PEF teslimatı gününde, esnek elektrotların temas pedleri, doğrudan iki foton mikroskobu altında darbe jeneratörüne bağlanabilir. Genel olarak, bu model, beyin tümörü gelişiminde yer alan çeşitli hücre türlerini kullanarak, yaklaşık 500 μm derinliğe kadar biyoelektrik tedavilerin zaman içindeki etkisini araştırmak için kullanılabilir.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/63527/63527fig01.jpg"> Resim 1: Esnek elektrotların mikrofabrikasyonu . (A) Altın elektrot deseni ve Parilen C substratı. (B) Anahat açıklığı. (C) PEDOT: PSS kaplama. (D) Bağlantılar ve paketleme. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/63527/63527fig01large.jpg" target="_blank">Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/63527/63527fig02.jpg"> Şekil 2: Esnek altın elektrotların elektrokimyasal empedans spektroskopisi ve bir tuzlu su çözeltisi içinde PSS kaplı soğuk elektrotlar. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/63527/63527fig02large.jpg" target="_blank">Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/63527/63527fig03.jpg"> Resim 3: Glioblastomun in ovo modeli. ED 0: Parlak alan mikroskobu ile gözlenen sferoid. ED 3: Açıldıktan 3 gün sonra bir bıldırcın embriyosunun kabuksuz kültürü. ED 6: TAT'a implante edilen tümör, parlak alan mikroskobu ile gözlendi. ED 9: Vaskülarize tümöre yerleştirilen esnek cihaz (yeşil renkte tümör ve kırmızı kan damarları). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/63527/63527fig03large.jpg" target="_blank">Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/63527/63527fig04.jpg"> Şekil 4: İn vivo uygulama. (A) İn vivo deneyler için şema. (B) Kapak camı ve akrilik reçine uygulamasından önce prob yerleştirilmesi. (C) Tamamlanmış prob implantasyonu. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/63527/63527fig04large.jpg" target="_blank">Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/63527/63527fig05.jpg"> Şekil 5: İmplante edilmiş bir proba kıyasla bir tuzlu su çözeltisindeki esnek altın elektrotların elektrokimyasal empedans spektroskopisi. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/63527/63527fig05large.jpg" target="_blank">Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/63527/63527fig06.jpg"> Şekil 6: Elektrotlar aracılığıyla intravital multispektral iki foton görüntüleme . (A) Elektrot implantasyonundan 3 gün sonra kontrol multifloresan AMU-Neuroinflam faresinde sağlıklı beyin yüzeyinin döşenmiş görüntüsü. Camgöbeği, katman 5 piramidal nöronlarının dendritik arborizasyonunu gösterir, yeşil işe alınan granülositleri ve monositleri gösterir ve sarı aktive olmuş mikroglia ve dendritik hücreleri gösterir. Pembe, ısı birikimi nedeniyle kızılötesi difüzyonu gösterir. (B1) A'dakine benzer görüntü, ancak tümör sferoid implantasyonundan 26 gün sonra, korteksin içinde 200 μm derinlikte hemen ardından elektrot implantasyonu. Yeşil ve sarı bağışıklık hücrelerinin birikmesine dikkat edin. (B2) B1'dekine benzer görüntü, ancak elektrotların yüzeyinin 100 μm altında. Kırmızı tümör kütlesinin çevresinde, sarı mikroglia ve dendritik hücreler tarafından sızan mavi nöronal dendritik arborizasyonun varlığına dikkat edin. Koyu mavi, peritümöral kollajenden ikinci bir harmonik sinyal gösterir. (B3) Tümörün çevresinde internöron somaların (oklarla gösterilir) varlığını gösteren B2'nin yakınlaştırılmış görünümü. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/63527/63527fig06large.jpg" target="_blank">Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.</a>

Watch this Scientific Journal Video about Flexible Organic Electronic Devices for Pulsed Electric Field Therapy of Glioblastoma at JoVE.com

Flexible Organic Electronic Devices for Pulsed Electric Field Therapy of Glioblastoma

Bu çalışma, 3D beyin tümörü modellerinde, yani in vitro kültürde, in ovo modelinde ve in vivo murin modelinde uygulama için esnek interdigitated elektrotların geliştirilmesini açıklamaktadır. Önerilen yöntem, darbeli elektrik alanlarının farklı karmaşıklık seviyelerindeki tümörler üzerindeki etkilerini değerlendirmek için kullanılabilir.

Glioblastoma'nın Darbeli Elektrik Alan Terapisi için Esnek Organik Elektronik Cihazlar

Glioblastoma is difficult to eradicate with standard oncology therapies due to its high degree of invasiveness. Bioelectric treatments based on pulsed ...

Bu protokol, glioblastoma üzerindeki terapötik etkilerini incelemek için esnek elektronikler tarafından darbe elektrik alanlarının verilmesine izin verir. Bunu, tümör mikro ortamını görüntüleme ile in vivo olarak görselleştirerek yapıyoruz. Biyoelektronik, titreşen alanların kanser üzerindeki etkisini incelemek için artan karmaşıklığın birkaç farklı modelini kullanarak bu protokole entegre oluyor.Bu çalışmada sunulan mikrofabrikasyon teknikleri, hasta kaynaklı ksenogreftler de dahil olmak üzere diğer kanser türlerini tedavi etmenin bir aracı olarak da test edilebilir. Bu, her bir hasta için uyarlanmış hassas tıp fikrine doğru ilerler. Bu problar standart mikrofabrikasyon teknikleriyle yapılır, bu nedenle üretim basittir ve temiz bir odaya sahip herkes bunları yapabilir.Altın elektrot deseni için, temiz cam slaytları biriktirme odasına yerleştirerek bir parilen biriktirme sistemi ile üç mikrometrelik bir parilen C tabakası biriktirin. Bir alüminyum teknede altı gram parilen C'yi tartın, fırına yerleştirin, makineyi boşaltın ve biriktirmeye makalede açıklanan parametrelerle başlayın. Biriktirme tamamlandığında ve buharlaştırıcı sıcaklığı 40 santigrat derecenin altında olduğunda, soğutucuyu, buharlaştırıcıyı, fırını kapatın.Makineyi havalandırın ve örnekleri toplayın. Spin, plazma ile muamele edilmiş numuneleri 40 saniye boyunca 1.000 kez G'de negatif bir fotodirençle kaplayın. Fotodirenci, ara sayısallaştırılmış elektrot tasarımına sahip bir maske ile pozlayın.Ardından, maruz kalmayan fotodirenci çıkarmak için numuneleri metal iyonsuz bir geliştiriciye üç dakika daldırın. 20 nanometrelik bir yapışma tabakası krom ve 300 nanometrelik bir altın tabakasını termal evaporatörle biriktirmek için, evaporatör makinesini havalandırın ve üst yuvarlak plakadaki numuneleri metal vidalarla klipsleyin. Özel potaları sırasıyla krom ve altınla doldurun.Makineyi kapatın ve boşaltın ve numune tutucunun dönüşünü başlatın. Krom içeren potayı seçin ve biriktirme hızı saniyede 0,2 angstroma ulaşana kadar akımı yavaşça artırın. Deklanşörü açın, 20 nanometre krom birikinceye kadar bekleyin, deklanşörü kapatın ve akımı sıfır miliampere kadar yavaşça azaltın.Pota içeren altını seçin ve saniyede 0,2 angstrom biriktirme hızına kadar akımı yavaşça artırın. Altını buharlaştırmak için deklanşörü açın, 10 nanometre altın birikinceye kadar bekleyin ve ardından yaklaşık 300 nanometre birikinceye kadar biriktirme oranını saniyede 1,5 angstroma yükseltin. Deklanşörü kapatın ve akımı yavaşça sıfır miliampere indirin.Numuneleri aseton içeren bir beherin içine batırın. Daha sonra numuneleri izopropanol ile durulayın ve bir hava tabancasıyla kurulayın. 35 saniye boyunca 150 kez G'de dört kat PEDOT: PSS çözeltisini döndürün.Kurbanlık parilen C tabakasını numuneleri suya batırarak çıkarın. PEDOT:PSS filminde kalan sabunu ve düşük molekül ağırlıklı bileşikleri çıkarmak için numuneleri 30 dakika boyunca deiyonize suya batırın ve numuneleri cam substrattan ayırın. 96 delikli plakanın her bir kuyucuğuna 75 mikrolitre erimiş% 1 agaroz çözeltisini dikkatlice ekleyin ve oda sıcaklığında 15 dakika boyunca katılaşmasını bekleyin.Kararlı hücre hattı üretimi sırasında elde edilen dönüştürülmüş glioblastoma hücrelerini ayırın. Kuyu başına 10.000 glioblastoma hücresi ekleyin ve litre başına bir gram glikoz, L-glutamin, sodyum piruvat ve sodyum bikarbonat,% 10 fetal sığır serumu, mikrolitre penisilin başına 100 birim ve mikrolitre streptomisin başına 100 mikrogram içeren DMEM kullanarak toplam hacmi kuyu başına 150 mikrolitreye kadar yapın. Agarozun veya sferoidin kendisinin zarar görmesini önlemek için pipet ucunu kuyunun üst kısmında tutarken daha fazla deneye kadar ortamın yarısını her iki günde bir taze ortamla değiştirin.Japon bıldırcın Coturnix japonica'nın döllenmiş yumurtalarını, her iki saatte bir yumurta döndüren otomatik bir rotatöre sahip tepsilerdeki bir inkübatöre yerleştirin. Bu gün embriyonik gün sıfır olarak kabul edilir. Embriyonik üçüncü günde,% 70 etanol ile önceden yıkanmış ince uçlu bir cımbız kullanarak yumurtaları yavaşça açın.Embriyoyu plastik bir tartım teknesine dökün, başka bir tartım teknesiyle örtün ve üç gün boyunca 37 santigrat derecede standart nemlendirilmiş bir inkübatöre yerleştirin. Embriyonik altıncı günde, 23 gauge iğne ile koryoallantoik membranda küçük bir kesi yapın. Bir pipet kullanarak insizyon üzerine yedi günlük bir sferoid yerleştirin ve embriyoyu başka deneylere kadar üç gün boyunca inkübatöre geri döndürün.Kraniotomi örtmek için bir damla DPBS yerleştirin. Esnek elektrodu DPBS damlasının üzerine yerleştirin ve probun arkasını temas pedleriyle birlikte yavaşça farenin sırtına yerleştirin. DPBS damlasını, prob dura üzerinde düz durana kadar küçük bir kağıt parçasıyla emin ve beynin eğriliğini takip edin, böylece küçük salin tabakasının tutkal dökülmesine karşı bir bariyer görevi görmesi için elektrotların altında kalmasını sağlayın.Probun üzerine küçük bir damla silikon yapıştırıcı yerleştirin ve beş milimetrelik yuvarlak bir kapak camı ile örtün. Silikon eşit olarak dağıtılana ve kapak camı ile prob arasındaki mesafe minimum olana kadar kapak camını aşağı doğru itin. Ardından silikonun katılaşması için 30 saniye bekleyin.Kapak camını sabitlemek için, yanlarına hızlı bir şekilde süper yapıştırıcı uygulayın ve yapıştırıcı katılaşana kadar aşağı doğru itin. Probun boynuna, sabit destek sağlamak için süper yapıştırıcının boynun altına çekilmesine dikkat ederek bir kürdan kullanarak süper yapıştırıcı uygulayın. Kronik bir kapak oluşturmak için kafatasını diş çimentosu ile örtün ve sadece kapak camının kenarlarını örtmek için özel dikkat gösterin.Probun arkasını kaldırın ve probun boynunun altına çimento uygulayın. Probun geri kalanı, kürlenmeden önce çimento üzerine. Yüzeyini deney sırasında mikroskop hedefinin yolunda değil, kapak camı ile aynı seviyeye yerleştirmek için probun boynunu yavaşça aşağı doğru itin.Prob üzerinde sağlam bir tutuş elde etmek için prob boynunun üst kısmını 1,5 milimetreden fazla olmayan diş çimento tabakası ile örtün. İki foton görüntüleme için daldırma sıvısı için bir havza oluşturmak üzere kapak camının etrafında bir ila iki milimetrede 1,5 milimetrelik bir sırt sunan bir çimento kuyusu inşa edin. Çimento sertleştikten sonra, ameliyat sonrası analjezi uygulayın ve hayvanı bir kağıt havluya sararak ve kızılötesi bir ampulün yakınına yerleştirerek iyileşene kadar sıcak tutun.PEDOT: PSS kaplı elektrotlar, bir kesme frekansı ile ayrılmış tipik kapasitif ve dirençli baskın bölgeleri gösterirken, kaplanmamış elektrotlar sadece kapasitif davranış gösterir. Parlak alan mikroskobu ile gözlemlenen sferoidlerin büyümesi, hücre hattına ve tohumlanan hücre sayısına bağlı olarak küresel ve yoğun sferoidler elde etmek için en az iki veya üç güne ihtiyaç duyulduğunu ortaya koymuştur. In ovo modelinde, koryoallantoik membrandaki sferoidlerin grefti floresan mikroskobu ile değerlendirilebilir, çünkü canlı hücreler hücre içi kalsiyuma sahiptir ve tümörün vaskülarizasyonu kan damarlarına floresan boya enjekte edilerek değerlendirilebilir.Tuzlu su çözeltisindeki empedansla karşılaştırıldığında, biyolojik bir ortamın varlığı nedeniyle 100 hertz'in üzerindeki frekanslarda empedansın in vivo olarak artması beklenir. Vaskülarize nöral parankim ve tümör infiltrasyonu iki foton mikroskobu ile haftalar boyunca şeffaf substrat yoluyla gözlemlenebilir ve karakterize edilebilir. İlgilenilen hücrelerde floresan proteinleri eksprese eden transgenik hayvanların kullanımı, tek başına elektrot implantasyonu ile indüklenen minimal enflamatuar süreci gösterebilir.İmplantasyondan 26 gün sonra mikroglia ve monositlerin varlığını gösterebilir, darbeli elektrik alanları uyarılmış elektrot. Hem periferik monosit türevi hem de beyin rezonans mikroglial hücreleri tümörün etrafında ve içinde bulundu. İmplant prosedüründe başarı için kritik nokta, kraniyal pencerenin sızdırmazlığını ve düzlüğünü sağlamak ve prob ile temasın kalitesini optimize etmektir.İntravital görüntülemeye ek olarak, protokolümüzü sitokinler için kan çalışmasının örneklemeleri ve ölçümleri, akış sitometrisi ile bağışıklık durumu ve hatta davranışsal analiz gibi diğer önlemler ve tekniklerle birleştirmeyi düşünebilecek şeyler. Bu çalışma, kanser için esnek implante edilebilir cihazların kullanımının önünü açmakta ve bu kronik hastalık için biyoelektronik tıbbın kullanımı için yeni umutlar açmaktadır.

Research

JoVE Journal

Cancer Research

Coculture Assays to Study Macrophage and Microglia Stimulation of Glioblastoma Invasion

Coculture Tahliller Glioblastoma Invasion Makrofaj ve Mikroglia Stimülasyon Eğitim için

Glioblastoma multiforme (grade IV glioma) is a very aggressive human cancer with a median survival of 1 year post diagnosis. Despite the increased ...

Moving Upwards: A Simple and Flexible In Vitro Three-dimensional Invasion Assay Protocol

Moving Upwards: A Simple and Flexible In Vitro Three-dimensional Invasion Assay Protocol

Yukarı doğru hareket: Bir basit ve esnek Vitro üç boyutlu işgali tahlil iletişim kuralı

Although 3D invasion assays have been developed, the challenge remains to study cells without affecting the integrity of their microenvironment. ...

Fluorescence Molecular Tomography for In Vivo Imaging of Glioblastoma Xenografts

Fluorescence Molecular Tomography for In Vivo Imaging of Glioblastoma Xenografts

Floresans moleküler tomografi Glioblastoma Xenografts in Vivo içinde görüntüleme için

Tumorigenicity is the capability of cancer cells to form a tumor mass. A widely used approach to determine if the cells are tumorigenic is by injecting ...

Live-Cell Imaging Assays to Study Glioblastoma Brain Tumor Stem Cell Migration and Invasion

Canlı hücre görüntüleme deneyleri için çalışma Glioblastoma Beyin tümör kök hücre göç ve işgali

Glioblastoma (GBM) is an aggressive brain tumor that is poorly controlled with the currently available treatment options. Key features of GBMs include ...

The Clinical Application of Tumor Treating Fields Therapy in Glioblastoma

Glioblastoma içinde alanları terapi tedavi tümör klinik uygulama

Glioblastoma is the most common and lethal form of brain cancer, with a median survival of 15 months after diagnosis and a 5 year survival rate of only 5% ...

A 3D Spheroid Model for Glioblastoma

Glioblastoma için 3D Spheroid Model

Two-dimensional (2D) cell cultures do not mimic in vivo tumor growth satisfactorily. Therefore, three-dimensional (3D) culture spheroid models were ...

Co-culture of Glioblastoma Stem-like Cells on Patterned Neurons to Study Migration and Cellular Interactions

Göç ve Hücresel Etkileşimleri İncelemek İçin Desenli Nöronlarda Glioblastoma Kök Benzeri Hücrelerin Ortak Kültürü

Glioblastomas (GBMs), grade IV malignant gliomas, are one of the deadliest types of human cancer because of their aggressive characteristics. Despite ...

Positron Emission Tomography-based Dose Painting Radiation Therapy in a Glioblastoma Rat Model using the Small Animal Radiation Research Platform

Küçük Hayvan Radyasyonu Araştırma Platformu kullanılarak Glioblastoma Rat Modelinde Pozitron Emisyon Tomografi tabanlı Doz Boyama Radyasyon Tedavisi

A rat glioblastoma model to mimic chemo-radiation treatment of human glioblastoma in the clinic was previously established. Similar to the clinical ...

Application of Hemostatic Devices in Laparoscopic Hepatectomy

Laparoskopik Hepatektomide Hemostatik Cihazların Uygulanması

Laparoscopic hepatectomy is considered a conventional method for treating benign and malignant liver diseases because it is a minimally invasive method. ...

Translational Orthotopic Models of Glioblastoma Multiforme

Glioblastoma multiforme'un Translasyonel Ortotopik Modelleri

Genetically engineered mouse (GEM) models for human glioblastoma multiforme (GBM) are critical to understanding the development and progression of brain ...