La misurazione dell'impedenza elettrica transepiteliale è stata utilizzata dagli anni '80 per determinare la confluenza e la funzione barriera dei monostrati epiteliali nella coltura cellulare. La tecnica sottostante è un rilevamento a quattro terminali che utilizza diverse coppie di elettrodi che trasportano corrente e rilevamento della tensione per effettuare misurazioni più accurate. Esistono diversi dispositivi disponibili in commercio per misurare l'impedenza transepiteliale, ma nonostante la facilità d'uso e l'elevata affidabilità, ci sono anche alcuni svantaggi come la frequenza di uscita non traducibile e la loro costosità.
Pertanto, rappresentiamo come costruire un volt-ametro economico e programmabile. All'inizio, vogliamo mostrare come funziona la misurazione TEER con dispositivi disponibili in commercio. Per fare ciò, avevamo coltivato uno strato cellulare di cellule del papilloma epiteliale del plesso coroideo sui filtri Transwell con una dimensione dei pori di tre micrometri.
Questa impostazione è stata descritta da Schroten et al. Ora, un elettrodo a bacchetta è collegato a un volt-ammetro epiteliale.
Il dispositivo è acceso e impostato per misurare la resistenza. L'elettrodo viene sterilizzato in 80% di etanolo e successivamente equilibrato in un mezzo appropriato. L'impedenza da misurare servirà come valore di riferimento al fine di valutare l'affidabilità del volt-amperometro che verrà assemblato in seguito.
In questo esempio, registriamo un'impedenza di 680 ohm. Iniziamo con l'assemblaggio di un volt-ametro a basso budget con frequenza di uscita programmabile. Prima di tutto, avrai bisogno di un caricabatterie USB standard e di una prolunga USB come alimentatore a corrente diretta a cinque volt.
Un microcontroller a 8 bit su una scheda di sviluppo USB verrà quindi utilizzato per generare una corrente ad onda quadra. Quattro cavi con tappi di banana sono collegati a due multimetri standard per misurare tensione e corrente. Assicurarsi che i multimetri siano in grado di misurare la corrente in una gamma di alcuni microampere con TrueRMS.
Un connettore RJ14 femmina si trova sui cavi telefonici standard. Assicurati solo che il connettore abbia sei pin di cui almeno i quattro interni sono cablati. Infine, avrai bisogno di alcune attrezzature standard, come i nostri cavi, un terminale di lucentezza, un resistore da 120 kilohm e alcuni strumenti come spogliarelliste isolanti, uno strumento di crimpatura, ferrules a filo e ferro da saldare.
Il dispositivo viene assemblato esattamente come illustrato nel diagramma di layout. All'inizio, l'estensione USB è collegata al microcontroller. Durante il normale funzionamento, è alimentato da un caricabatterie USB DC a cinque volt, che può essere facilmente collegato a un personal computer per la programmazione.
Due cavi vengono spogliati e crimpati con ferrules di estremità del filo su un lato. L'altro lato viene saldato direttamente per fissare zero e due del microcontrollore o per saldare le anse, che a loro volta vengono ritagliate sui rispettivi perni. Successivamente, i cavi di erogazione dell'alimentazione sono collegati a un terminale di lucentezza.
Il primo multimetro sarà utilizzato per misurare la corrente ed è collegato in serie con resistore da 120 kilohm e elettrodi a bacchetta che passano la corrente. Questa disposizione garantisce che la corrente di uscita sia limitata, quindi la misurazione non avrà alcun impatto sulla vitalità cellulare. I quattro conduttori della prolunga del telefono vengono smontati e crimpati alle ferrules come mostrato in precedenza.
Una volta preparato il cavo, dovrai testare la continuità di conduttori e perni. Nel nostro esempio, il perno da tre a sei è collegato al conduttore bianco, marrone, verde e giallo. Ora i pin cinque e sei, che sono verdi e gialli, sono collegati al terminale della lucentezza per applicare tensione alla coppia di elettrodi esterni.
Infine, dovrai collegare il secondo multimetro, che verrà utilizzato per misurare la caduta di tensione transepiteliale, ai pin tre e quattro, cioè, nel nostro esempio, al conduttore bianco e marrone. Abbiamo deciso di montare l'installazione in un telaio in plastica economico. Prima del primo utilizzo, il microcontrollore deve essere programmato.
Il codice sorgente è scritto in C+e può essere caricato da un USB. In breve, aggiungi zero in una modalità di uscita centrale. Quando è acceso, il ciclo di funzione inizierà ad alternarsi come pin tra terra e più cinque volt con un ritardo variabile.
Nel nostro esempio, abbiamo usato un tempo teorico di semi-oscillazione di 40 millisecondi. Vediamo come i risultati della misurazione si confrontano con i valori di riferimento che avevamo ottenuto in precedenza. L'elettrodo della bacchetta viene riposizionato nel volt-ametro recentemente assemblato.
Il dispositivo viene acceso in tre passaggi. Cioè, collegando un caricabatterie USB, cambiando il multimetro sinistro alla misurazione della tensione CA e passando il secondo multimetro al microampere. Attenzione, che la corrente alternata deve essere selezionata esplicitamente.
In questo esempio, la caduta potenziale attraverso il sistema di filtri Transwell viene misurata come circa 25 millivolt, mentre registriamo una corrente di 37,1 microampere. Secondo la legge di Ohm, l'impedenza elettrica può essere facilmente calcolata a 674 ohm, che è molto vicino al valore di riferimento di 680. Abbiamo dimostrato che i valori di misurazione sono affidabili su un intervallo da zero a 1,8 kiloohm.
Pertanto, il volt-ametro descritto può essere utilizzato sia per esperimenti iniziali che per ulteriori studi. Tuttavia, se i risultati devono essere pubblicati, potresti sempre voler supportare i tuoi dati, misurando il flusso di molecole attraverso il rispettivo strato cellulare.
