Name: time-resolved in vivo measurement of neuropeptide dynamics by capacitive immunoprobe in porcine heart
Uploaded: 2022-05-19T15:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Time-Resolved In Vivo Measurement of Neuropeptide Dynamics by Capacitive Immunoprobe in Porcine Heart at JoVE.com

Agradecemos ao Dr. Olu Ajijola (Centro de Arritmia Cardíaca da UCLA) pelo apoio especializado aos experimentos in vivo . Este trabalho foi apoiado pelo NIH U01 EB025138 (JLA, CS).

Todos os experimentos em animais foram aprovados pela Universidade da Califórnia, Comitê de Pesquisa Animal de Los Angeles e realizados seguindo as diretrizes estabelecidas pelo Guia Nacional de Saúde para o Cuidado e Uso de Animais de Laboratório (8ª edição, 2011). Suínos yorkshire machos adultos de aproximadamente 75 kg foram utilizados para estudos in vivo 10.
1. Fabricação e funcionalização do imunoprobe capacitivo
<ol><li>Cor...

<ol>
	<li>Chow, S. L., 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=Role+of+Biomarkers+for+the+prevention,+assessment,+and+management+of+heart+failure:+A+scientific+statement+from+the+American+Heart+Association.">Role of Biomarkers for the prevention, assessment, and management of heart failure: A scientific statement from the American Heart Association.</a> Circulation. 135 (22), 1054-1091 (2017).</li><li>Goldstein, D. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Adrenal+responses+to+stress.">Adrenal responses to stress.</a> Cellular and Molecular Neurobiology. 30 (8), 1433-1440 (2010).</li><li>Ullman, B., Hulting, J., Lundberg, 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=Prognostic+value+of+plasma+neuropeptide-Y+in+coronary+care+unit+patients+with+and+without+acute+myocardial+infarction.">Prognostic value of plasma neuropeptide-Y in coronary care unit patients with and without acute myocardial infarction.</a> European Heart Journal. 15 (4), 454-461 (1994).</li><li>Farrell, D. 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=Angiotensin+II+modulates+catecholamine+release+into+interstitial+fluid+of+canine+myocardium+in+vivo.">Angiotensin II modulates catecholamine release into interstitial fluid of canine myocardium in vivo.</a> American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology. 281 (2), 813-822 (2001).</li><li>Ardell, J. L., Foreman, R. D., Armour, J. A., Shivkumar, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cardiac+sympathectomy+and+spinal+cord+stimulation+attenuate+reflex-mediated+norepinephrine+release+during+ischemia+preventing+ventricular+fibrillation.">Cardiac sympathectomy and spinal cord stimulation attenuate reflex-mediated norepinephrine release during ischemia preventing ventricular fibrillation.</a> JCI Insight. 4 (23), 131648 (2019).</li><li>Franco-Cereceda, A., Lundberg, J. M., Dahlof, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neuropeptide+Y+and+sympathetic+control+of+heart+contractility+and+coronary+vascular+tone.">Neuropeptide Y and sympathetic control of heart contractility and coronary vascular tone.</a> Acta Physiologica Scandinavica. 124 (3), 361-369 (1985).</li><li>Habecker, B. 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=Molecular+and+cellular+neurocardiology:+development,+and+cellular+and+molecular+adaptations+to+heart+disease.">Molecular and cellular neurocardiology: development, and cellular and molecular adaptations to heart disease.</a> The Journal of Physiology. 594 (14), 3853-3875 (2016).</li><li>Hoang, J. D., Salavatian, S., Yamaguchi, N., Swid, M. A., Vaseghi, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cardiac+sympathetic+activation+circumvents+high-dose+beta+blocker+therapy+in+part+through+release+of+neuropeptide+Y.">Cardiac sympathetic activation circumvents high-dose beta blocker therapy in part through release of neuropeptide Y.</a> JCI Insight. 5 (11), 135519 (2020).</li><li>Rigel, D. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+neuropeptides+on+heart+rate+in+dogs:+comparison+of+VIP,+PHI,+NPY,+CGRP,+and+NT.">Effects of neuropeptides on heart rate in dogs: comparison of VIP, PHI, NPY, CGRP, and NT.</a> American Journal of Physiology. 255, 311-317 (1988).</li><li>Kluge, N., 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=Rapid+measurement+of+cardiac+neuropeptide+dynamics+by+capacitive+immunoprobe+in+the+porcine+heart.">Rapid measurement of cardiac neuropeptide dynamics by capacitive immunoprobe in the porcine heart.</a> American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology. 320 (1), 66-76 (2021).</li><li>Berggren, C., Bjarnason, B., Johansson, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Capacitive+biosensors.">Capacitive biosensors.</a> Electroanalysis. 13 (3), 173-180 (2001).</li><li>Prodromidis, M. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Impedimetric+immunosensors-A+review.">Impedimetric immunosensors-A review.</a> Electrochimica Acta. 55 (14), 4227-4233 (2010).</li><li>Lee, H., Dellatore, S. M., Miller, W. M., Messersmith, P. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mussel-inspired+surface+chemistry+for+multifunctional+coatings.">Mussel-inspired surface chemistry for multifunctional coatings.</a> Science. 318 (5849), 426-430 (2007).</li><li>Leszczyszyn, D. 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=Secretion+of+catecholamines+from+individual+adrenal+medullary+chromaffin+cells.">Secretion of catecholamines from individual adrenal medullary chromaffin cells.</a> Journal of Neurochemistry. 56 (6), 1855-1863 (1991).</li><li>Pihel, K., Schroeder, T. J., Wightman, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rapid+and+selective+cyclic+voltammetric+measurements+of+epinephrine+and+norepinephrine+as+a+method+to+measure+secretion+from+single+bovine+adrenal+medullary+cells.">Rapid and selective cyclic voltammetric measurements of epinephrine and norepinephrine as a method to measure secretion from single bovine adrenal medullary cells.</a> Analytical Chemistry. 66 (24), 4532-4537 (1994).</li><li>Jaffe, E. H., Marty, A., Schulte, A., Chow, R. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Extrasynaptic+vesicular+transmitter+release+from+the+somata+of+substantia+nigra+neurons+in+rat+midbrain+slices.">Extrasynaptic vesicular transmitter release from the somata of substantia nigra neurons in rat midbrain slices.</a> The Journal of Neuroscience. 18 (10), 3548-3553 (1998).</li><li>Walsh, P. L., Petrovic, J., Wightman, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Distinguishing+splanchnic+nerve+and+chromaffin+cell+stimulation+in+mouse+adrenal+slices+with+fast-scan+cyclic+voltammetry.">Distinguishing splanchnic nerve and chromaffin cell stimulation in mouse adrenal slices with fast-scan cyclic voltammetry.</a> American Journal of Physiology-Cell Physiology. 300 (1), 49-57 (2011).</li><li>Wolfe, J. T., Wang, H., Perez-Reyes, E., Barrett, P. Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stimulation+of+recombinant+Ca(v)3.2,+T-type,+Ca(2+)+channel+currents+by+CaMKIIgamma(C).">Stimulation of recombinant Ca(v)3.2, T-type, Ca(2+) channel currents by CaMKIIgamma(C).</a> The Journal of Physiology. 538, 343-355 (2002).</li><li>Chan, S. 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=Fast+in+vivo+detection+of+myocardial+norepinephrine+levels+in+the+beating+porcine+heart.">Fast in vivo detection of myocardial norepinephrine levels in the beating porcine heart.</a> American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology. 318 (5), 1091-1099 (2020).</li><li>Chow, R. H., von R&#252;den, L., Sakmann, B., Neher, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Single-Channel Recording, Second Edition. , 245-275 (1995).</li><li>Ren, Y., 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=Facile,+high+efficiency+immobilization+of+lipase+enzyme+on+magnetic+iron+oxide+nanoparticles+via+a+biomimetic+coating.">Facile, high efficiency immobilization of lipase enzyme on magnetic iron oxide nanoparticles via a biomimetic coating.</a> BMC Biotechnology. 11, 63 (2011).</li></ol>

O presente protocolo descreve a fabricação e o teste de um imunoprobe capacitivo (teste CI) capaz de detectar e medir biomarcadores de interesse tanto em configurações in vitro quanto in vivo . A detecção é alcançada prendendo o biomarcador na ponta do eletrodo. O evento de captura altera a junção capacitiva entre um imunoprobe capacitivo de fio de platina e o ambiente de fluido condutivo circundante, medido como uma mudança na corrente de carga em resposta a uma possível mudança na sonda. ...

Vários métodos químicos para detectar e quantificar biomarcadores são rotineiramente utilizados tanto na química proteica quanto nos diagnósticos clínicos, particularmente nos diagnósticos de câncer e na avaliação da progressão de doenças cardiovasculares. Atualmente, métodos como cromatografia líquida de alto desempenho (HPLC), ensaio imunosorbente ligado à enzima (ELISA) e espectrometria de massa dependem da coleta de amostras do compartimento vascular 1,2,3 por extrato de fluido a granel ou do compartimento intersticial por microdiálise. A microdiálise emprega um tubo de membrana semipermeável de comprimento conhecido que é colocado em uma região de interesse. O fluido de coleta é perfundido através do tubo ao longo de vários minutos4 para coletar a amostra para análise5, limitando assim a resolução temporal. Dessa forma, as amostras coletadas fornecem apenas um valor médio ao longo do tempo do microambiente local e são limitadas pela taxa de perfusão e coleta de volume amostral suficiente. Além disso, esses métodos requerem o agrupamento de dados experimentais e a média de sinais; portanto, eles podem deixar de explicar a variabilidade entre os sujeitos. É importante ressaltar que o tempo entre a coleta amostral e a análise offline subsequente impede a intervenção clínica imediata e a terapêutica.
No presente protocolo, é delineado o uso de um biosensor de imunoprobe capacitivo (teste CI) para a detecção elétrica de peptídeos bioativos específicos. Neuropeptídeo Y (NPY), liberado de neurônios simpáticos pós-gânglios que inervam a vasculatura, endocárdio, cardiomioces e gânglios intracardiac, é um grande transmissor de peptídeos neuromodulatórios no sistema cardiovascular 6,7,8,9. O método aqui apresentado é projetado para medir o NPY, e a viabilidade experimental é demonstrada em um modelo de coração suíno. No entanto, essa abordagem se aplica a qualquer peptídeo bioativo para o qual um anticorpo seletivo esteja disponível10. Este método conta com a junção capacitiva entre uma sonda de fio de platina e o fluido condutor na ponta funcionalizada11,12. Nesta aplicação, a interação foi mediada através de um anticorpo contra o neuropeptídeo alvo (NPY), que estava ligado à ponta do eletrodo, interligando o ambiente de fluidos condutivos. Esta funcionalidade foi obtida através da eletrodeposição de polidopamina reativa na ponta da sonda de fio de platina 10,13.
Quando a sonda funcionalizada por anticorpos é colocada em uma região de interesse em vivo, a liberação endógena do NPY evocada leva à ligação aos anticorpos de captura na ponta da sonda, e o fluido condutor na superfície do eletrodo é deslocado pela proteína NPY. A alteração local no ambiente elétrico resulta no deslocamento de fluido de alta mobilidade e alta dielétrica com uma molécula imóvel e estaticamente carregada. Isso altera a interface eletrodo-fluido e, portanto, sua capacitância, que é medida como uma mudança na corrente de carga em resposta a um potencial de comando passo-função. Um potencial de "reset" negativo é empregado imediatamente após cada ciclo de medição individual para repelir npy vinculado do anticorpo através da interação eletrostática, limpando assim os locais de ligação de anticorpos para rodadas subsequentes de medição10. Isso efetivamente permite a medição do NPY de forma resolvida no tempo. A técnica de CI única supera as limitações dos métodos imunoquímicos baseados em microdiálise descritos acima para medir os níveis dinâmicos de biomarcadores de um único experimento sem pool de dados ou média de sinais ao longo de vários experimentos9, fornecendo dados em tempo quase real. Além disso, a capacidade de adaptar este método a qualquer biomarcador de interesse para o qual existe um anticorpo adequado em escala pontual e localizada proporciona um grande avanço técnico na medição imunoquímica para a avaliação da progressão da doença e orientação de intervenções terapêuticas.
O software para aquisição e análise de dados foi escrito sob medida no IGOR Pro (um ambiente de software totalmente interativo). Um sistema de conversor analógico para digital (A/D) emitiu uma tensão de comando sob controle de computador e adquiriu dados de um amplificador personalizado. O amplificador possuía certas características únicas. Estes incluíram um resistor de feedback (comutação) para cada um dos quatro canais de aquisição, permitindo a escolha de 1 MOhm ou 10 circuitos de retenção de tensão de feedback MOhm para integrar a variabilidade do eletrodo. Uma unidade de palco com uma única cabeça e circuito mútuo de solo/referência para todos os quatro canais de aquisição também foi construída para colocar o dispositivo perto do peito em um único módulo físico. Uma configuração de resistor de feedback de 1 MOhm foi usada para coletar todos os dados relatados.
As configurações de filtro e ganho foram telegrafadas a partir do amplificador e registradas dentro do arquivo de dados. Os dados foram filtrados a 1 kHz através de um filtro Bessel analógico de 2 polos digitalizado a 10 kHz. A diferença de potencial entre a sonda e a solução condutora circundante cria uma camada capacitiva Helmholtz na ponta da sonda. A ligação de ligante ao anticorpo na ponta da sonda resulta em uma carga local alterada e, portanto, uma mudança na capacitância helmholtz. Esta mudança no componente capacitivo do circuito resulta em uma mudança na magnitude da carga injetada necessária para trazer a sonda ao potencial no protocolo de tensão de função de passo. Assim, a vinculação de um ligante específico à sonda funcionalizada resulta em uma alteração na medição da capacitância do eletrodo como uma mudança na corrente capacitiva máxima.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>AgCl disc electrode</td>
			<td>Warner Instruments (Holliston, MA)</td>
			<td>64-1307</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Anti-NPY monoclonal antibody</td>
			<td>Abcam, (Cambridge, MA)</td>
			<td>ab112473</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Custom multichannel amplifier/ 1 M&#937; feedback resistor multichannel headstage</td>
			<td>NPI Electronic, (Tamm, Germany)</td>
			<td>NA</td>
			<td>Based on NPI VA-10M multichannel amplifier</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dopamine HCl</td>
			<td>Sigma Aldrich (St. Louis, MO)</td>
			<td>H8502-10G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gold-plated male connector pin</td>
			<td>AMP-TE Connectivity (Amplimite)</td>
			<td>6-66506-1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HEKA LIH 8+8 analog-to-digital/digital-to-analog device</td>
			<td>HEKA Elektronik, (Holliston, MA)</td>
			<td>NA</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Igor Pro data acquisition software, v. 7.08</td>
			<td>WaveMetrics, (Lake Oswego, OR)</td>
			<td></td>
			<td>Software driving command potential and data acquisition was custom written</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Masterflex L/S Standard Digital peristaltic pump</td>
			<td>Cole Palmer, (Vernon Hills, IL)</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PFA-coated platinum wire</td>
			<td>A-M Systems, (Sequim, WA)</td>
			<td>773000</td>
			<td>0.005&#8221; bare diameter, 0.008&#8221; coated diameter</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silicone elastomer</td>
			<td>World Precision Instruments (Sarasota, FL)</td>
			<td>SYLG184</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Synthetic porcine NPY peptide</td>
			<td>Bachem (Torrance, CA)</td>
			<td>4011654</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Synthetic porcine NPY peptide</td>
			<td>Bachem (Torrance, CA)</td>
			<td>4011654</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

time-resolved in vivo measurement of neuropeptide dynamics by capacitive immunoprobe in porcine heart

A capacidade de medir biomarcadores in vivo relevantes para a avaliação da progressão da doença é de grande interesse para as comunidades científicas e médicas. A resolução dos resultados obtidos a partir dos métodos atuais de medição de certos biomarcadores pode levar vários dias ou semanas para ser obtida, pois podem ser limitados em resolução tanto espacial quanto temporal (por exemplo, microdiálise com compartimento fluido de fluido interssumatar analisado por ensaio imunossorbente ligado à enzima [ELISA], cromatografia líquida de alto desempenho [HPLC], ou espectrometria de massa); assim, sua orientação de diagnóstico e tratamento oportuno é interrompida. No presente estudo, é relatada uma técnica única para detectar e medir transmissores de peptídeos in vivo através do uso de um biosensor de imunoprobe capacitivo (sonda CI). O protocolo de fabricação e a caracterização in vitro dessas sondas são descritos. São fornecidas medidas de liberação in vivo de neuropeptídeo evocado por estimulação simpática (NPY). A liberação do NPY está correlacionada com a liberação simpática da norepinefrina para referência. Os dados demonstram uma abordagem para a medição rápida e localizada de neuropeptídeos in vivo. As aplicações futuras incluem avaliação intraoperatória em tempo real da progressão da doença e implantação minimamente invasiva de cateter dessas sondas.

Fabricação e caracterização de eletrodos Um imunoprobe capacitivo flexível (sondas CI) foi fabricado, e uma imagem representativa é retratada na Figura 1A. O potencial do eletrodo foi definido por um circuito de grampo de tensão controlado por computador (Figura 1B), e o eletrodo foi imerso em uma solução de polidopamina feita em PBS. A polidopamina foi eletrodepositada na ponta do eletrodo condutor13 para fun...

Watch this Scientific Journal Video about Time-Resolved In Vivo Measurement of Neuropeptide Dynamics by Capacitive Immunoprobe in Porcine Heart at JoVE.com

Time-Resolved In Vivo Measurement of Neuropeptide Dynamics by Capacitive Immunoprobe in Porcine Heart

Métodos imunoquímicos estabelecidos para medir transmissores de peptídeos in vivo dependem de microdiálise ou desenho de fluido a granel para obter a amostra para análise offline. No entanto, estes sofrem de limitações espessotemporais. O presente protocolo descreve a fabricação e aplicação de um biosensor de imunoprobe capacitivo que supera as limitações das técnicas existentes.

Medição in vivo de neuropeptídeos por imunoprobe capacitivo no coração suíno

The ability to measure biomarkers in vivo relevant to the assessment of disease progression is of great interest to the scientific and medical ...

Esta é a primeira vez que um método é desenvolvido para a medição de tempo resolvido dos níveis do transmissor de peptídeos in vivo. Podemos medir os níveis do transmissor de peptídeos em indivíduos únicos e locais discretos com análises quase em tempo real. Primeiro, corte um comprimento de 25 centímetros de fio de platina revestido de perfluoroalkoxy.Em seguida, usando um bisturi, retire aproximadamente cinco milímetros de revestimento perfluoroalkoxy de uma extremidade, cuidado para não cortar no fio de platina. Agora, insira a extremidade despojada do fio de platina em um pino de conector masculino de um milímetro banhado a ouro. Em seguida, usando alicates de nariz de agulha, amasse os dentes do pino do conector ao redor da extremidade despojada do fio de platina e solde o fio de platina ao pino do conector banhado a ouro.Em seguida, prepare a solução de dopamina adicionando 50 miligramas de cloridrato de dopamina em 50 mililitros de PBS de 10 milimões com pH seis e misture mexendo. Depois de dissolver completamente a dopamina, coloque a ponta do fio de platina no vaso contendo o PBS recém-feito com suplemento de dopamina. Conecte o eletrodo do disco de cloreto de prata ao canal do solo no estágio da cabeça.Em seguida, coloque o disco de cloreto de prata no vaso contendo PBS suplementado por dopamina e fio de platina. Antes de prosseguir, conecte um desvio de fio aos canais de referência do estágio da cabeça. Abra o software interativo de aquisição de dados e defina um protocolo potencial de comando de auto-deposição de ponto de serra, definindo o potencial iniciar em menos 0,6 volts, o potencial de final para 0,65 volts, a taxa de varredura em 0,04 volts por segundo e a duração do depoimento para 420 segundos.Após completar a deposição de polipamina, remova a pelota de cloreto de prata e a ponta do fio de platina do vaso. Coloque a ponta do fio em um microtubo contendo PBS de pH 7.4 por dois a cinco minutos e certifique-se de que a ponta do fio não entre em contato com as laterais ou a parte inferior do microtubo. Em seguida, prepare a solução de anticorpos combinando o anticorpo de interesse com o PBS de pH 7.4 em uma proporção de 1:20 em um vaso de tamanho apropriado.Em seguida, mergulhe a ponta depositada de polipamina do eletrodo de platina na solução de anticorpos por duas horas à temperatura ambiente, garantindo que a ponta do fio de platina seja suspensa em solução e não repousando na superfície interna do microtubo. Coloque a ponta funcional do imunoprobe capacitivo na câmara de fluxo, tomando cuidado para não perturbar a ponta do eletrodo de forma alguma, pois isso pode danificar a ponta sensorial da sonda. Antes do primeiro teste experimental, realize uma corrida padrão TBS para condicionar a sonda de imunoprobe capacitivo, e para o protocolo de tensão, defina o potencial positivo de passo para 110 milvolts, potencial de passo negativo para menos cinco milivolts, duração da etapa de 20 milissegundos e duração da aquisição para 600 segundos.Em seguida, crie a solução peptídea de interesse usando o mesmo TBS para manter a composição do superfusato. Configure um sistema múltiplo onde o superfusato pode ser alternado entre TBS e TBS complementados por peptídeos. Use parâmetros padrão TBS e configure o protocolo de aquisição de dados de sensoriamento de peptídeos, definindo a duração da aquisição para 360 segundos.Antes da deposição de polipamina, rosque a ponta exposta do eletrodo do fio de platina através de uma agulha hipodérmica de calibre 22, deixando aproximadamente dois milímetros além da ponta da agulha. Use fórceps e dobre suavemente a ponta do eletrodo do fio de platina para criar uma farpa que pende da extremidade da agulha hipodérmica. Retire suavemente a agulha da ponta farpada, deixando arame suficiente para colocar no vaso sem que a agulha entre em contato com o fluido e proceda com deposição de dopamina, como demonstrado anteriormente.Agora, enxágue a ponta da sonda farpada com PBS e coloque-a na solução de anticorpos. Em seguida, remova suavemente a ponta funcionalizada do PBS. Mova a agulha hipodérmica para o imunoprobe capacitivo farpado e implante-a suavemente na região de interesse antes de conectar o pino do conector de ouro no estágio da cabeça.Uma vez implantado, retire a agulha hipodérmica, deixando o eletrodo no lugar. Um passo positivo no potencial de comando mede a corrente de injeção necessária para fixar a tensão da sonda e permite a medição da corrente capacitiva. O passo potencial de comando negativo limpa o peptídeo ligado do anticorpo através de repulsão eletrostática.A forma de onda de comando da função passo representava a detecção iterativa e a quantificação do peptídeo. O traço inferior representava o potencial de comando e a corrente resultante sob a superfusão da sonda em TBS. O imunoprobe capacitivo equilibrado mostrou menor decadência inicial e uma linha de base estável ao longo de seis minutos.O fluxo de neuropeptídeo Y para a câmara de fluxo aumentou as correntes capacitivas sobre a linha de base. As correntes de imunoprobe capacitivas medidas com uma sonda funcionalizada por anticorpos neuropeptídeos Y mostraram um sinal dependente de concentração sensível ao neuropeptídeo de baixo picomole Y Para calibração, uma curva padrão foi medida para todas as concentrações testadas. A estimulação do gânglio estelar bilateral mostrou neuropeptídeo elevado Y quando co-plotado com as correntes capacitivas de controle negativo.A liberação de norepinefrina medida sob estimulação estelar mostrou uma liberação síncrona com neuropeptídeo Y, consistente com uma resposta simpática evocada. O desenvolvimento dessas técnicas pode fornecer leituras intraoperatórias dos principais moduladores da atividade cardíaca, fornecendo assim uma orientação terapêutica ou intervencional rápida potencial. A técnica aqui apresentada é específica para a implantação cardiovascular, porém, a técnica em si é adequada para outros ambientes fisiológicos, como urina, músculo esquelético, rins, tecido adiposo, etc.

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Time-Resolved In Vivo Measurement of Neuropeptide Dynamics by Capacitive Immunoprobe in Porcine Heart

Multiparametric Optical Mapping of the Langendorff-perfused Rabbit Heart

Multiparamétrico Mapping Optical do Coração Coelho Langendorff-perfundidos

Optical imaging and fluorescent probes have significantly advanced research methodology in the field of cardiac electrophysiology in ways that could not ...

Bioengenharia

Visualizing Proteins and Macromolecular Complexes by Negative Stain EM: from Grid Preparation to Image Acquisition

Visualizando Proteínas e Complexos Macromoleculares por Negative EM Stain: Preparação de Grid para Aquisição de Imagem

Single particle electron microscopy (EM), of both negative stained or frozen hydrated biological samples, has become a versatile tool in structural ...

Optical Mapping of Action Potentials and Calcium Transients in the Mouse Heart

Mapeamento de potenciais de ação óptica e transientes de cálcio no coração de rato

The mouse heart is a popular model for cardiovascular studies due to the existence of low cost technology for genetic engineering in this species. ...

Procedure for Decellularization of Porcine Heart by Retrograde Coronary Perfusion

Procedimento para decelularização do Coração Suínos por perfusão coronariana retrógrada

Perfusion-based  whole organ decellularization has recently gained interest in the field of  tissue engineering as a means to create site-specific ...

Millifluidics for Chemical Synthesis and Time-resolved Mechanistic Studies

Millifluidics para síntese química e resolvida no tempo estudos sobre os mecanismos

Procedures utilizing millifluidic devices for chemical synthesis and time-resolved mechanistic studies are described by taking three examples. In the ...

Quantification of Global Diastolic Function by Kinematic Modeling-based Analysis of Transmitral Flow via the Parametrized Diastolic Filling Formalism

Quantificação da função global diastólica por análise baseada em Modelagem cinemática de transmitral fluxo através do formalismo de enchimento parametrizada diastólica

Quantitative cardiac function assessment remains a challenge for physiologists and clinicians.&#160;Although historically invasive methods have comprised ...

Tissue Engineering by Intrinsic Vascularization in an In Vivo Tissue Engineering Chamber

Tissue Engineering by Intrinsic Vascularization in an In Vivo Tissue Engineering Chamber

Engenharia de Tecidos por Intrínseca Vascularização numa<em&gt; In Vivo</em&gt; Câmara Engenharia de Tecidos

In reconstructive surgery, there is a clinical need for an alternative to the current methods of autologous reconstruction which are complex, costly and ...

An In Vitro Organ Culture Model of the Murine Intervertebral Disc

An In Vitro Organ Culture Model of the Murine Intervertebral Disc

A<em&gt; In Vitro</em&gt; Modelo Cultura Órgão da Murino Intervertebral Disc

Intervertebral disc (IVD) degeneration is a significant contributor to low back pain. The IVD is a fibrocartilaginous joint that serves to transmit and ...

Light-sheet Fluorescence Microscopy to Capture 4-Dimensional Images of the Effects of Modulating Shear Stress on the Developing Zebrafish Heart

Microscopia de fluorescência de luz-folha para capturar imagens 4-Dimensional dos efeitos de modulação de tensão de cisalhamento sobre o coração em desenvolvimento de Zebrafish

The hemodynamic forces experienced by the heart influence cardiac development, especially trabeculation, which forms a network of branching outgrowths ...

Rigid Embedding of Fixed and Stained, Whole, Millimeter-Scale Specimens for Section-free 3D Histology by Micro-Computed Tomography

Rígida incorporação de fixo e manchado, inteiro, espécimes de milímetro-escala para histologia seção livre 3D por Microtomografia computadorizada

For over a hundred years, the histological study of tissues has been the gold standard for medical diagnosis because histology allows all cell types in ...