2015年7月7日
在此,我们制备一种具有双重功能的玻璃移液管:通过药物微注射抑制深部脑结构,并通过同步的电生理记录实时监测其效应。
本实验的总体目标是构建一种经济实惠的注射装置,用于将神经递质微量注射到大鼠上丘,同时监测多单位神经元活动。该目标首先通过使用玻璃毛细管和垂直式微电极拉制仪制备玻璃移液管来实现;第二步是将一根银丝插入毛细管中,使部分导线从非拉尖的一端露出。
接下来,使用胶水在玻璃移液管与皮下注射针头之间形成紧密密封。最后步骤包括:用芝加哥蓝染色的 GABA 溶液填充移液管,并连接装有矿物油的微型注射器,再将整个装置固定到微注射仪上。最终,这种由易获取且成本较低的部件构成的注射装置可用于在注射药物前后及注射过程中,使深部脑区结构失活,同时记录该失活区域的神经元活动。
与现有的其他方法(如基于气体的压力脉冲和光注射系统)相比,该技术具有一些优势。其一是它是一种成本效益较高的方法,能够实现基于功能的药物递送控制,从而限制因过度注射所导致的组织损伤。该系统提供的另一优势是具备联合记录功能,可有效控制神经失活的时间成分。
为制备记录注射移液管,首先使用外径为一毫米的七厘米长毛细管,在Cop-Vertical Model 720或类似设备上进行拉制。将加热器温度设为18,电磁阀设为1。随后,佩戴手套手动折断管尖以形成开口,并在显微镜下确认其内径在30至40微米之间。
使用取景器标尺进行测量,其阻抗相对较低,为 0.3 至 0.6 兆欧。然后从非锥形一端将一根长约七厘米的银丝插入移液管中,并使一至二厘米的银丝露在移液管外。
将多余的金属丝弯折至与毛细管垂直。接着取一支30号皮下注射针头,在其针杆上涂抹柔性塑料粘合剂,然后缓慢将针头插入移液管中。
尽可能操作。在移液器与针头连接处添加更多粘合剂以形成密封。将移液器尖端朝上,静置干燥约 12 小时。
将大鼠麻醉并固定于立体定位仪后,涂抹眼药膏,并将其头部毛发剃净。局部麻醉后,确认达到手术麻醉深度,使用10号手术刀片沿中线切开头皮,暴露冠状缝和矢状缝。
然后使用外科解剖刀,确定 Lambda 和 bgma 解剖学参考点。调整头部位置,使这些标志点处于同一水平面。接着将一个类似玻璃管的精细刚性指针在 bgma 处归零。
接下来,根据 bgma 提供的坐标,调整管子的位置至感兴趣的区域。使用记号笔在开颅目标区域周围画出一个方框。现在使用已进行手术消毒的钻头,沿着标记缓慢去除骨质。
开始时使用尽可能小的压力,并保持钻头移动,以免因摩擦导致骨组织变薄后产生热损伤;用镊子小心移除方形骨片。Dora MA 无需移除,后续注射液可穿透该膜。保持暴露的皮层用脑脊液持续灌注。
首先用矿物油填充5至10微升的注射器,以制备注射液。接着,用生理盐水配制含染料的目标药物。此处将0.5%芝加哥天蓝色与300微摩尔/升的GABA混合。
首先用一毫升注射器吸取配制好的溶液,然后用该注射器将溶液注入注射移液管中,以完成装液。移除注射器时,应轻轻按压活塞,防止因产生负压而将注射管路中的溶液吸出。检查可能的泄漏点是否有液体渗出。
用拭子擦去多余的液体,并重新检查是否泄漏。现在,将装有矿物油的微量注射器连接到注射通道上。然后擦去任何多余的溶液。
用纱布擦拭。检查注射针头,应能有少量溶液滴出,否则针头堵塞;若针头通畅,则将注射器牢固安装至微泵系统。
然后将注射针的位置移动至目标坐标,并将电极下降至上丘,该结构可通过视觉诱发电位的记录来确认。在下降电极的过程中,通过低速注射施加轻微的正压,以防止堵塞。当到达目标结构时,停止注射。
注射完成后,用温热的琼脂覆盖暴露的皮层,以防止干燥。电极最终定位后,等待30分钟,使电极周围组织稳定。随后以每分钟40纳升的速度注射400至800纳升的溶液,直至上丘神经元活动被激活;在注射抑制性溶液期间,电极应显示出放电尖峰的减少。
在上丘中记录视觉诱发电位。对对侧眼施加300毫秒闪光刺激后注射GABA,神经元对闪光刺激的放电活动在随后45至60分钟内受到抑制。进行该操作时,应注意检查加样过程中是否存在泄漏,并确认药物溶液能够顺畅地流经注射尖端。
查看完整文字稿并访问数千部科学视频
本文介绍了一种玻璃移液管的构建方法,该移液管具有双重用途:向深部脑区递送药物以抑制特定脑结构,同时通过电生理记录监测神经元活动。
该方法能够对药物对神经环路的作用进行实时功能验证,有助于在早期神经药理学发现中降低靶点风险。通过将显微注射与电生理检测相结合,为抑制性化合物筛选提供了机制层面的可信度。该方法提供了一个低成本、可灵活调整的平台,可在先导化合物优化之前研究脑区特异性的药效动力学。
该方法适用于早期发现阶段的工作流程,在化合物推进之前必须明确其与靶点的结合及功能效应。