RU2141520C1 - Камера для электрофизиологических исследований биологических объектов - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к области аппаратуры для научных электрофизиологических исследований и может использоваться в биологии, биофизике, медицине, физиологии для изучения действия лекарственных препаратов и биологически активных веществ на отдельные клетки. Камера содержит корпус, снабженный полостью для сбора жидкости с защитным прозрачным дном, и расположенную на корпусе ячейку. Последняя имеет выступ, емкости с каналами для подачи и отвода физиологического раствора, верхнее и нижнее стекла, закрепленные на выступе и образующие капиллярную полость для размещения биологического объекта. Камера снабжена биморфным изгибным пьезоэлементом и прикрепленной к нему с возможностью перемещения канюлей для подачи исследуемого раствора в зону расположения биологического объекта. Нижнее стекло ячейки размещено на защитном прозрачном дне полости для сбора жидкости с образованием оптического контакта. Камера для электрофизиологических исследований биологических объектов имеет малый интервал временного разрешения, а ее конструкция позволяет использовать современные инвертированные микроскопы, что создает возможность проведения исследований на мелких биологических объектах, например на рецепторных клетках. 1 ил.

Description

Изобретение относится к области аппаратуры для научных электрофизиологических исследований и может использоваться в биологии, биофизике, медицине, физиологии для изучения действия лекарственных препаратов и биологически активных веществ на отдельные клетки и ионные каналы.

Известна камера для электрофизиологических исследований биологических объектов, содержащая корпус, снабженный полостью для сбора жидкости, с защитным прозрачным дном, и расположенную на корпусе ячейку, имеющую выступ, емкости с каналами для подачи и отвода физиологического раствора, верхнее и нижнее стекла, закрепленные на выступе и образующие капиллярную полость для размещения биологического объекта (SU N 1484828, кл. C 12 M 1/00. Бюл. N 21 от 07.06.89).

Однако данная камера имеет большой интервал временного разрешения из-за большой длины каналов подачи исследуемого раствора, а конструкция корпуса не позволяет использовать современные инвертированные микроскопы, что не дает возможности проводить исследования на мелких биологических объектах, например на рецепторных клетках.

Технический результат изобретения заключается в уменьшении интервала временного разрешения и обеспечении возможности использования современных инвертированных микроскопов.

Этот результат достигается тем, что камера для электрофизиологических исследований биологических объектов, содержащая корпус, снабженный полостью для сбора жидкости, с защитным прозрачным дном, и расположенную на корпусе ячейку, имеющую выступ, емкости с каналами для подачи и отвода физиологического раствора, верхнее и нижнее стекла, закрепленные на выступе и образующие капиллярную полость для размещения биологического объекта, согласно изобретению камера снабжена биморфным изгибным пьезоэлементом, установленным на корпусе, и прикрепленной к нему с возможностью перемещения канюлей для подачи исследуемого раствора в зону расположения биологического объекта в капиллярной полости, при этом нижнее стекло ячейки размещено на защитном прозрачном дне полости для сбора жидкости с образованием оптического контакта,
На чертеже представлена камера для электрофизиологических исследований биологических объектов (далее камера) в аксонометрии.

Камера состоит из следующих основных частей: корпуса 1 с установленной на нем ячейкой 2, на выступе 3 которой размещено верхнее стекло 4, а нижняя часть выступа 3 прижата к нижнему стеклу 5, установленному с образованием оптического контакта на защитном прозрачном дне 6 полости для сбора выливающейся жидкости. Таким образом, между верхним 4 и нижним 5 стеклами образуется капиллярная полость 7 для размещения биологического объекта с измерительным электродом, подаваемым с правой стороны камеры (на чертеже не показан).

Капиллярная полость 7 соединена каналом 8 с емкостью 9 для подачи физиологического раствора через патрубок 10 и каналом 11 с емкостями 12 и 13, соединенными между собой, в которые введены индеферентный электрод 14 и патрубок 15 для отсоса жидкости соответственно.

На корпусе 1 слева установлен биморфный изгибной элемент 16, который через контакты 17 соединяется с управляемым источником питания (на чертеже не показан). Биморфный изгибной пьезоэлемент несет канюлю 18 для подачи исследуемого раствора, которая закреплена на подвижном держателе 19.

Работа с камерой производится следующим образом.

Камера основанием 1 устанавливается в держателе столика инвертируемого микроскопа, и патрубок 15 подключается к вакуумной системе отсоса жидкости, а патрубок 10 - к сосуду для физиологического раствора. Первоначально микропипеткой небольшое количество физиологического раствора вводится в полости 9 и 13 с целью заполнения ячейки 2 и начала перфузии через капиллярную полость 7.

Канюля 18 соединяется с сосудом, в котором находится исследуемый раствор, а затем вводится с помощью держателя 19 в капиллярную полость 7 таким образом, чтобы ее конец примыкал к каналу подачи 8, и затем закрепляется на биморфном изгибном пьезоэлементе 16 с помощью держателя 19. После чего постоянное напряжение от источника подается на биморфный изгибной пьезоэлемент 16, который, изгибаясь, переносит канюлю на заданное исследователем расстояние от канала 8, пропорциональное поданному напряжению. Затем на кончик канюли наводится микроскоп и выбирается необходимое увеличение за счет смены объективов. Поскольку нижнее стекло 5 установлено на оптическом контакте на прозрачном защитном дне 6, а их совокупная толщина соответствует техническим условиям на используемые объективы, то отсутствуют ограничения на использование объективов с высоким разрешением.

Исследуемый биологический объект присасывается к измерительному электроду (на чертеже не показан) и вводится в зону кончика канюли 18 на выбранное расстояние с помощью микроманипулятора (на чертеже не показан), а напряжение с биморфного изгибного пьезоэлемента 16 снимается, и кончик канюли 18 возвращается в исходное положение напротив канала 8.

Для осуществления разрыва потока патрубок 10 устанавливается так, чтобы капля физиологического раствора при перфузии не касалась поверхности жидкости в емкости 9, а патрубок 15 на 1,5-2 мм был выше заданного уровня жидкости в емкости 13 и 12, что обеспечивает электрическую изоляцию капиллярной полости 7 с биологическим объектом.

После этого вся система готова к использованию.

После установки необходимого режима перфузии физиологического раствора регистрируют электрическую активность биологического объекта и убеждаются в режиме полного покоя исследуемого биологического объекта. Далее подключают исследуемый раствор к канюле 18. В случае самопроизвольного истечения исследуемого раствора, например, за счет диффузии он быстро смывается через канал 11, не достигая клетки. При подаче напряжения на изгибной биморфный пьезоэлемент канюля 18 перемещается и устанавливается напротив исследуемого биологического объекта, а исследуемый раствор мгновенно попадает на него и изменяет электрическую активность, по изменению которой судят о воздействиях исследуемых веществ на ионную проводимость.

Таким образом, за счет установки канюли 18 напротив исследуемого объекта на заданном расстоянии добиваются минимальной задержки ответа исследуемого биологического объекта на воздействие исследуемого раствора.

Claims (1)

1. Камера для электрофизиологических исследований биологических объектов, содержащая корпус, снабженный полостью для сбора жидкости с защитным прозрачным дном, и расположенную на корпусе ячейку, имеющую выступ, емкости с каналами для подачи и отвода физиологического раствора, верхнее и нижнее стекла, закрепленные на выступе и образующие капиллярную полость для размещения биологического объекта, отличающаяся тем, что камера снабжена биморфным изгибным пьезоэлементом, установленным на корпусе, и прикрепленной к нему с возможностью перемещения канюлей для подачи исследуемого раствора в зону расположения биологического объекта в капиллярной полости, при этом нижнее стекло ячейки размещено на защитном прозрачном дне полости для сбора жидкости с образованием оптического контакта.