Maßgeschneiderte Mikrodialysesonde Entwurf
21. Juli 2015
Mikrodialyse ist eine häufig verwendete Technik in neurowissenschaftlichen Forschung. Daher kommerziellen Sonden sind in der großen demand.In diese Arbeit eine Sondenanordnung ist detailliert, um eine zuverlässige, konzentrisch, maßgeschneiderte Mikrodialysesonde bauen für weniger als $ 10 erläutert.
Das übergeordnete Ziel dieses Verfahrens ist es, den Hersteller einer maßgeschneiderten Mikrodialysesonde zu beschreiben. Dies wird erreicht, indem zunächst Polytetrafluorethylenschläuche und Quarzglas in die richtigen Abmessungen geschnitten werden. Der zweite Schritt besteht darin, das Quarzglas mit einer Kanüle als Führung in den Schlauch einzuführen.
Anschließend wird eine Dialysemembran über dem Quarzglas positioniert. Der letzte Schritt besteht darin, die Metallhülse auf den verbleibenden Teil des Quarzglases zu ziehen und die Fugen mit Epoxidharz zu verschließen und eine Austauschlänge von zwei Millimetern zu gewährleisten. Letztendlich zeigen die Anweisungen in diesem Video, wie man eine robuste und zuverlässige, maßgeschneiderte Mikrodialysesonde als Alternative zu einer kommerziellen Sonde baut, die die In-vitro-Rückgewinnung von Neuropeptiden und kleinen Molekülen genau messen kann.
Der Hauptvorteil dieser Technik besteht darin, dass diese im Detail vorgestellte Mikrodialysesondenanordnung an jede Anwendung angepasst werden kann und für weniger als 10 hergestellt werden kann. Schneiden Sie zunächst ein Stück 1,6 Millimeter dicken Schlauch aus Polytetrafluorethylen mit einem Innendurchmesser von 350 Mikrometern in 2,5 Zentimeter lange Abschnitte. Schneiden Sie ein Ende des Abschnitts in einem Winkel von 45 Grad ab, um das Anschließen des Auslassschlauchs zu erleichtern.
Verwenden Sie anschließend Schleifpapier, um die Außenfläche des PTFE-Schlauchs aufzurauen, um die Haftung eines Epoxidklebers zu fördern. Schneide ein Stück Quarzglas in ein 2,25 Zentimeter langes Stück. Führen Sie eine 30-Gauge-Nadel einen Zentimeter vom flachen Ende entfernt in die hohle PTFE-Faser ein.
Biegen Sie das PTFE und stechen Sie die Hülle an der Biegung durch. Führen Sie das Quarzglas mit der Nadelkanüle als Führung in den PTFE-Schlauch ein. Entfernen Sie dann vorsichtig die Nadelkanüle und positionieren Sie das Quarzglas so, dass fünf Millimeter aus dem flachen Ende des PTFE-Schlauchs herausragen.
Verwenden Sie einen Tropfen Cyanacrylatkleber, um das Quarzglas an der Einstichstelle zu fixieren und über Nacht aushärten zu lassen. Bereiten Sie den Epoxidkleber vor, indem Sie 30 Teile gelben Härter zu 70 Teilen schwarzem Epoxidkleber hinzufügen und vorsichtig mischen. Ziehen Sie dann eine 30 Kilodalton abgeschnittene Polysulfon-Dialysemembran mit einem Innendurchmesser von 210 Mikrometern und einem Außendurchmesser von 245 Mikrometern heraus.
Vorsichtig über das Quarzglas streichen. Ziehen Sie die Membran in den PTFE-Schlauch und stellen Sie die Membran mit einem scharfen Skalpell auf 5,5 Millimeter ein. Markieren Sie mit einem feinen Stift einen Punkt auf der Membran, um die Austauschlänge von zwei Millimetern ab dem Ende der Membran zu definieren.
Tragen Sie dann mit einer feinen Nadel eine kleine Menge Epoxidkleber auf, um die Spitze der Membran zu bedecken. Verwenden Sie anschließend Epoxidkleber, um die Verbindung zwischen der Dialysemembran und der PTFE-Faser zu verschließen. Gehen Sie nun zurück und geben Sie genügend Epoxidkleber auf die Membran bis zum Markierungspunkt.
Um eine Diffusionsaustauschlänge von nur zwei Millimetern zu gewährleisten, lassen Sie den Epoxidkleber über Nacht aushärten. Brechen Sie mit einer Zange vorsichtig ein Zentimeter große Stücke einer 25-Gauge-Nadel ab, um Metallhülsen zu erstellen. Ziehen Sie dann die Metallhülse auf den restlichen Teil des Quarzglases und verwenden Sie den restlichen Epoxidkleber, um die Verbindung zwischen der Metallhülse und dem PTFE-Schlauch abzudichten.
Die Metallhülse ermöglicht später den Anschluss des Zulaufschlauchs mit einer Mikrodialysesonde. Tragen Sie abschließend Heißkleber um die Bifurkation der Sonde auf, um das Gerät zusätzlich zu fixieren und zu stabilisieren. Dieses Schema zeigt eine Nahaufnahme des Innenlebens der Mikrodialysesonde.
Am Ende der Sonde liegen zwei Millimeter der Polysulfon-Dialysemembran frei, die die Rückgewinnung von Metaboliten mit kleinem Molekulargewicht wie Glukose, a, TP und Acetylcholin ermöglicht. Hier wird die Fähigkeit der Sonde gezeigt, kleine Moleküle mit niedrigem Molekulargewicht wie Glukose, Laktat, Acetylcholin und ein TP in vitro zurückzugewinnen. Die prozentuale Wiederfindung ist bei diesen Molekülen, die bei etwa 500 Dalton liegen, viel höher als bei größeren Molekülen wie Angiotensin zwei, Substanz p und Somatostatin, die über 1000 Dalton liegen.
Nachdem Sie sich dieses Video angesehen haben, sollten Sie ein gutes Verständnis dafür haben, wie man robuste und zuverlässige Mikrodialysesonden als Alternative zu kommerziellen Sonden baut.
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Übersicht
In diesem Artikel wird das Verfahren zur Herstellung einer maßgeschneiderten Mikrodialysesonde beschrieben, die eine kostengünstige Alternative zu kommerziellen Sonden darstellt. Die Anleitung erläutert die erforderlichen Schritte zur Erzeugung einer zuverlässigen Sonde, die in der Lage ist, Neuropeptide und kleine Moleküle in vitro zu messen.
Wesentliche Studienkomponenten
Bereich der Wissenschaft
- Neurowissenschaften
- Mikrodialyse-Techniken
- Sondenherstellung
Hintergrund
- Mikrodialyse wird in der neurowissenschaftlichen Forschung häufig eingesetzt.
- Es besteht eine hohe Nachfrage nach zuverlässigen Mikrodialyseson den.
- Individuell hergestellte Sonden können kostengünstiger sein als kommerzielle Alternativen.
- Das Verständnis der Herstellung dieser Sonden kann die Forschungsmöglichkeiten verbessern.
Zweck der Studie
- Detaillierte Anweisungen für den Bau einer benutzerdefinierten Mikrodialysesonde bereitzustellen.
- Eine kostengünstige Alternative zu kommerziellen Sonden anzubieten.
- Die genaue Messung von Neuropeptiden und kleinen Molekülen sicherzustellen.
Verwendete Methoden
- Schneiden von Polytetrafluorethylen-Schläuchen und Quarzglas auf bestimmte Abmessungen.
- Einführen des Quarzglases mit einer Kanüle als Führung in den Schlauch.
- Platzieren einer Dialysemembran über dem Quarzglas.
- Befestigen der Baugruppe mit einer Metallhülse und Epoxidharz, um die Haltbarkeit zu gewährleisten.
Hauptergebnisse
- Ein zuverlässiger und stabiler, speziell angefertigter Mikrodialysisonde kann hergestellt werden.
- Die Sonde ist in der Lage, die in-vitro-Rückgewinnung von Neuropeptiden genau zu messen.
- Die Gesamtkosten für die Sondenmontage betragen weniger als 10 $.
Schlussfolgerungen
- Maßgeschneiderte Mikrodialyseson den sind eine gangbare Alternative zu kommerziellen Optionen.
- Detaillierte Anleitungen können Forscher befähigen, ihre eigenen Sonden herzustellen.
- Diese Methode kann die Zugänglichkeit von Mikrodialyseverfahren in der neurowissenschaftlichen Forschung verbessern.
Häufig gestellte Fragen
Ausschlaggebende Bedeutung für die Industrie
Die individuelle Herstellung von Mikrodialyseson den bietet eine kostengünstige Lösung für die Neurowissenschaftsforschung und ermöglicht eine präzise Überwachung der neurochemischen Dynamik in der Liquor cerebrospinalis. Durch die Senkung der Sondenkosten auf unter 10 $ verbessert dieses Verfahren den Zugang für öffentliche Einrichtungen und unterstützt einen skalierbaren Einsatz in präklinischen Studien. Der Ansatz erleichtert die Zielvalidierung und die mechanistische Risikominderung, indem er zuverlässige Rückgewinnungsdaten für kleine Moleküle und Neuropeptide liefert und damit Entscheidungen über Fortführung oder Abbruch in frühen Entdeckungsphasen unterstützt.
Strategische Anwendungen in der Biopharma-Forschung und -Entwicklung
Frühe Entdeckung und Zielvalidierung
- Wissenschaftlicher Wert: Ermöglicht die Überprüfung therapeutischer Hypothesen durch die quantitative Bestimmung von Glukose, Laktat, Acetylcholin, ATP und Neuropeptiden im Bereich von 100–1.600 Da.
- Operationaler Wert: Unterstützt die biologische Risikominimierung, indem reproduzierbare In-vitro-Rückgewinnungsraten (~20 % für kleine Moleküle, 2–6 % für Neuropeptide) bereitgestellt werden, um die Zielinteraktion und die Modulation von Signalwegen zu klären.
- Prädiktiver Wert: Generiert mechanistische Erkenntnisse, die die Priorisierung von Wirkstoffkandidaten verbessern, indem Effekte von Verbindungen basierend auf Molekulargewicht und physikochemischen Eigenschaften unterschieden werden.
Screening und Assay-Entwicklung
- Wissenschaftlicher Wert: Bereitet validierte biologische Systeme für nachgeschaltete Arbeitsabläufe vor, indem eine Dialysemembran mit definiertem molekularem Durchlass (30 kDa) und Austauschlänge (2 mm) etabliert wird.
- Operativer Wert: Fördert die Standardisierung und Reproduzierbarkeit von Assays durch konsistente Probendimensionen und Membranleistung über verschiedene Stoffklassen hinweg.
- Skalierbarkeit: Ermöglicht die Wiederverwendung der Plattform und deren Anpassung an größere Austauschlängen für vielfältige Tiermodelle und unterstützt die Bereitschaft für Hochdurchsatz-Screenings.
Translationale und präklinische Forschung
- Translationale Kontinuität: Verbindet neurowissenschaftliche Messungen in der Entdeckungsphase mit der präklinischen Validierung, indem Substanzen überwacht werden, die für die Krankheitspathologie relevant sind.
- Risikoadjustierte Weiterentwicklung: Unterstützt präklinische Go/No-Go-Entscheidungen durch quantitative Wiederfindungsdaten, die die Durchgängigkeit der Blut-Hirn-Schranke und die Zielverfügbarkeit widerspiegeln.
- Biomarker-Abstimmung: Fördert die translationale Biomarker-Entwicklung, indem der Nachweis von Neuropeptiden und Metaboliten in der extrazellulären Flüssigkeit ermöglicht wird.
Pipeline- und Workflow-Integration
Die Methode integriert sich in den Entdeckungsprozess von der Hypothesenprüfung bis hin zur Identifizierung von Leitsubstanzen und liefert quantitative neurochemische Messwerte, die das mechanistische Verständnis und die Priorisierung von Verbindungen unterstützen.
- Entdeckungsbiochemie: Ermöglicht die Hypothesenprüfung und Klärung von Signalwegen durch die Messung der in-vitro-Wiederherstellung endogener Neurotransmitter und Metaboliten.
- Screening: Bietet assaysbereite Systeme mit reproduzierbaren Ergebnissen zur Bewertung der Wirkung von Substanzen auf den neurochemischen Fluss.
- Analytik: Liefert quantitative Messungen abhängiger Variablen (Wiederherstellungsprozente), die einen Vergleich zwischen verschiedenen Bedingungen sowie eine Struktur-Wirkungs-Beziehungsanalyse ermöglichen.
- Translationale Forschung: Verbindet die Entdeckungsforschung mit präklinischer Arbeit, indem sie Daten generiert, die für das Target-Engagement in krankheitsrelevanten Systemen aussagekräftig sind.
- Unternehmensweite Wiederverwendung: Schafft eine wiederverwendbare Kapazität zur Überwachung neurochemischer Parameter, die über verschiedene Projekte und Modellsysteme hinweg angepasst werden kann.
Operative und unternehmerische Auswirkungen
- Wissenschaftlicher Wert: Steigert das Vorhersagevertrauen bei der Zielvalidierung, indem die mechanistische Mehrdeutigkeit durch direkte neurochemische Messung verringert wird.
- Operationaler Wert: Gewährleistet Standardisierung, Reproduzierbarkeit und Skalierbarkeit durch kostengünstige, anpassbare Sondenkonstruktion.
- Strategischer Wert: Verbessert Entscheidungen über Fortführung oder Abbruch und die Kapitalnutzungseffizienz, indem eine frühzeitige biologische Risikominderung in der Entdeckungsphase ermöglicht wird.
- Portfolio-Wirkung: Unterstützt die risikoadjustierte Priorisierung anhand zuverlässiger Rückgewinnungsdaten, die die Kriterien für die Weiterentwicklung beeinflussen.
Durchführungsaspekte
- Erfordert Fachkenntnisse in den Prinzipien der Mikrodialyse, im Umgang mit Membranen und in Klebetechniken.
- Benötigt Instrumente für präzises Schneiden (Skalpell, Zange), Oberflächenbearbeitung (Schleifpapier) und Aushärtung (Epoxidharz/Heißkleber, Übernacht).
- Erfordert eine standardisierte Vorgehensweise über Teamgrenzen hinweg hinsichtlich der Sondendimensionen, Austauschlänge und Membranpräparation für reproduzierbare Ergebnisse.
- Beinhaltet Anpassungsüberlegungen hinsichtlich unterschiedlicher Molekulargewichts-Cutoffs, Membranmaterialien und Austauschlängen zwischen Modellsystemen.
- Beinhaltet praktische Einschränkungen wie manuelle Montagezeit, von der Fertigkeit abhängige Reproduzierbarkeit und die Notwendigkeit einer in-vitro-Validierung pro Charge.
