RU2642215C2 - Method and device for endogenous substances microsampling from one structure of brain and subsequent introduction into another structure of brain of animals in free behaviour - Google Patents

Method and device for endogenous substances microsampling from one structure of brain and subsequent introduction into another structure of brain of animals in free behaviour Download PDF

Info

Publication number
RU2642215C2
RU2642215C2 RU2017101458A RU2017101458A RU2642215C2 RU 2642215 C2 RU2642215 C2 RU 2642215C2 RU 2017101458 A RU2017101458 A RU 2017101458A RU 2017101458 A RU2017101458 A RU 2017101458A RU 2642215 C2 RU2642215 C2 RU 2642215C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
capillary
brain
cannula
substances
mandrin
Prior art date
Application number
RU2017101458A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2017101458A (en
Inventor
Евгений Антонович Юматов
Original Assignee
Евгений Антонович Юматов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Евгений Антонович Юматов filed Critical Евгений Антонович Юматов
Priority to RU2017101458A priority Critical patent/RU2642215C2/en
Publication of RU2017101458A publication Critical patent/RU2017101458A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2642215C2 publication Critical patent/RU2642215C2/en

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B10/00Other methods or instruments for diagnosis, e.g. instruments for taking a cell sample, for biopsy, for vaccination diagnosis; Sex determination; Ovulation-period determination; Throat striking implements
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B18/18Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves
    • A61B18/20Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves using laser
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61MDEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M25/00Catheters; Hollow probes

Landscapes

  • Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
  • Sampling And Sample Adjustment (AREA)

Abstract

FIELD: medicine.
SUBSTANCE: microsampling method is performed in non-fixed animals under conditions of their free behaviour. At that, according to stereotaxic coordinates, at least 2 cannulas with mandrins are implanted into the brain structures and fixed on the head, with an external diameter of a cannula no more than 1 mm and a length equal to the depth of immersion in the brain. Then, to take the substances from the cannula, the mandrin is removed and replaced by a capillary for the time necessary to fill it with endogenous substances under the action of capillary forces of surface tension. Further, this capillary is removed from the cannula and the mandrin is inserted therein. The external opening of the removed capillary that had no contact with the brain is sealed. Then, to remove the substances contained in capillary, the mandrin is removed from the cannula located in another brain structure of the same individual, or in another individual brain structure, and a capillary with endogenous substances is inserted therein. A laser beam remotely located within 1m, with a power of 500-3000 mW, is directed to the external hermetic end of the capillary to heat the capillary cavity to 40-50 degrees for thermal expansion of air inside it, pressure increase and complete removal of the substances. Then the capillary is removed and a mandrin is inserted into this cannula instead. A kit for method implementation is also provided. It includes at least 2 guiding fine cannulas with external diameter of not more than 1 mm and length equal to the depth of their immersion in a particular brain structure. It also includes mandrins corresponding to the cannulae in terms of length and inner diameter, to be placed in each cannula with a possibility of longitudinal movement therein. The kit also includes capillaries open at both ends, with diameter equal to the mandrins and replacing them in cannulas. The kit contains a laser with power of 500-3000 mW.
EFFECT: inventions allow to study the roles of different brain structures and to identify endogenous substances involved in formation of various emotional-motivational states and pathological processes in unfixed animals under conditions of their free behaviour.
2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к медицине, в частности к нейрофизиологии и психофизиологии, для изучения механизмов деятельности мозга в формировании различных физиологических состояний организма, для выявления структур и эндогенных веществ, участвующих в различной деятельности мозга. Изобретение может быть использовано в нейрофизиологических, психофизиологических, фармакологических, биохимических исследованиях и в молекулярной биологии.The invention relates to medicine, in particular to neurophysiology and psychophysiology, for studying the mechanisms of brain activity in the formation of various physiological conditions of the body, for identifying structures and endogenous substances involved in various brain activities. The invention can be used in neurophysiological, psychophysiological, pharmacological, biochemical studies and in molecular biology.

В современной нейрофизиологии и нейрохирургии существуют и широко используются два отдельных, независимых друг от друга метода введения и извлечения веществ из мозга.In modern neurophysiology and neurosurgery, two separate, independent from each other methods of introducing and extracting substances from the brain exist and are widely used.

Первый метод предназначен только для введения различных биологически активных веществ в отдельные структуры мозга с дальнейшей оценкой их физиологических эффектов. С помощью стереотаксических координат вводят тонкую канюлю в определенную структуру мозга, заполненную биологически активным веществом, которое под действием гидростатического давления выводят в структуру мозга. Этот метод введения под давлением микроскопических количеств растворов в ткань с помощью тонкой иглы или канюли получил название - микроинъекция (1). Во время введения веществ животное фиксировано или ограничено в движении, поскольку давление для микроинъекции передается от шприца через тонкую трубку к канюле, фиксированной на голове животного.The first method is intended only for introducing various biologically active substances into individual brain structures with a further assessment of their physiological effects. Using stereotactic coordinates, a thin cannula is inserted into a certain brain structure filled with a biologically active substance, which is brought into the brain structure under the influence of hydrostatic pressure. This method of injecting microscopic amounts of solutions into a tissue under pressure using a thin needle or cannula is called microinjection (1). During the introduction of substances, the animal is fixed or limited in movement, since pressure for microinjection is transmitted from the syringe through a thin tube to the cannula fixed on the animal's head.

Наряду с этим методом, существует метод микроионофореза (2, 3, 4), при котором биологически активные вещества, например ацетилхолин, норадреналин и др., находящиеся в ионизированном виде в многоканальном микроэлектроде, выводятся к клеткам мозга с помощью постоянного тока.Along with this method, there is a method of microionophoresis (2, 3, 4), in which biologically active substances, such as acetylcholine, norepinephrine, etc., which are in an ionized form in a multi-channel microelectrode, are removed to the brain cells using direct current.

Данные методы ориентированы только на введение веществ в структуру мозга. Они не позволяет извлекать из структуры мозга эндогенные вещества и вводить их в другую структуру мозга того же или другого индивидуума.These methods are focused only on the introduction of substances into the structure of the brain. They do not allow to extract endogenous substances from the brain structure and introduce them into another brain structure of the same or another individual.

Второй метод, получивший название - тканевой микродиализ, предназначен для забора эндогенных веществ из межклеточной жидкости in vivo и анализа их содержания. Delgado J.M. et al. (5) в 1972 году описали применение стеклянных катетеров для взятия проб внеклеточной жидкости, послужившее прототипом современного микродиализа. Urgenstedt U. и Pycock C. (6) опубликовали аналогичную методику, которая получила дальнейшее развитие и привела к созданию тканевого микродиализа в современном виде (7-10).The second method, called tissue microdialysis, is designed to collect endogenous substances from intercellular fluid in vivo and analyze their content. Delgado J.M. et al. (5) in 1972 described the use of glass catheters for sampling extracellular fluid, which served as the prototype of modern microdialysis. Urgenstedt U. and Pycock C. (6) published a similar technique, which was further developed and led to the creation of tissue microdialysis in its modern form (7-10).

Для извлечения различных эндогенных веществ из структур мозга используются тонкие канюли, которые стереотаксическим методом вводятся в исследуемую структуру мозга. Для забора тканевых веществ внутрь канюли вводят катетер, на конце которого имеется полунепроницаемая мембрана, через которую из ткани, за счет градиента концентрации, происходит диффузия эндогенных веществ в диализную жидкость, циркулирующую внутри катетера. Непрерывное обновление раствора в области мембраны поддерживает трансмембранный градиент концентрации.Thin cannulas are used to extract various endogenous substances from the brain structures, which are introduced by the stereotactic method into the studied brain structure. To take tissue substances, a catheter is inserted inside the cannula, at the end of which there is a semi-impermeable membrane, through which from the tissue, due to the concentration gradient, endogenous substances diffuse into the dialysis fluid circulating inside the catheter. Continuous renewal of the solution in the membrane area supports the transmembrane concentration gradient.

Катетер для микродиализа представляет собой двуполостную концентрическую полиуретановую трубочку с наружным диаметром 1 мм, конечный отдел которой представлен полунепроницаемой мембраной (стандартной длиной 10 мм). К катетеру подключают специальный инфузионный насос с раствором, близким по электролитному составу к тканевой жидкости.The microdialysis catheter is a two-sheet concentric polyurethane tube with an outer diameter of 1 mm, the end section of which is represented by a semi-impermeable membrane (standard length 10 mm). A special infusion pump with a solution similar in electrolyte composition to tissue fluid is connected to the catheter.

Проницаемость мембраны для большинства веществ определяется размером ее пор (membrane cut-off size). Типовые катетеры имеют поры размером 20 килодальтон (катетер СМА70, для определения небольших молекул, ионов, аминокислот) и 100 килодальтон (катетер СМА71 позволяет дополнительное извлечение небольших белков и цитокинов). Раствор, содержащий извлеченные вещества, накапливается в микроампуле объемом 200 микролитров.The permeability of a membrane for most substances is determined by its pore size (membrane cut-off size). Typical catheters have pores of 20 kilodaltons (CMA70 catheter to detect small molecules, ions, amino acids) and 100 kilodaltons (CMA71 catheter allows additional extraction of small proteins and cytokines). The solution containing the recovered substances accumulates in a 200 microliter micro ampoule.

В собранной диализной жидкости определяют содержание и концентрацию различных веществ при помощи анализатора (жидкостная хроматография, масс-спектроскопия и т.п.).In the collected dialysis fluid, the content and concentration of various substances are determined using an analyzer (liquid chromatography, mass spectroscopy, etc.).

Концентрация вещества в диализате никогда не соответствует его концентрации в тканевой жидкости. Извлекаемое количество - это часть истинной внеклеточной концентрации вещества, находящегося в ткани.The concentration of the substance in the dialysate never corresponds to its concentration in the tissue fluid. The recoverable amount is part of the true extracellular concentration of a substance in the tissue.

При стандартных длине мембраны (10 мм) и скорости перфузии (0.3 микролитра/мин) относительное извлечение составляет 70% от истинной концентрации (11).With standard membrane lengths (10 mm) and perfusion rates (0.3 microliters / min), the relative recovery is 70% of the true concentration (11).

Таким образом, концентрация веществ, содержащихся в диализате, не равна истинному содержанию веществ в тканевой жидкости. Она зависит от скорости перфузии диализной жидкости и свойств полупроницаемых мембран, которые в соответствии с проницаемостью, ограничивают выход веществ в диализную жидкость, и поэтому в диализной жидкости не представлены все вещества, присутствующие в ткани мозга.Thus, the concentration of substances contained in the dialysate is not equal to the true content of substances in the tissue fluid. It depends on the perfusion rate of the dialysis fluid and the properties of semipermeable membranes, which, in accordance with permeability, limit the release of substances into the dialysis fluid, and therefore, all substances present in the brain tissue are not represented in the dialysis fluid.

Метод микродиализа ориентирован только на забор эндогенных веществ из ткани и не позволяет выводить извлеченные из ткани вещества в другую (ие) структуру мозга.The method of microdialysis is focused only on the collection of endogenous substances from the tissue and does not allow the substance extracted from the tissue to be removed into another brain structure.

Во время микродиализа животное фиксировано или ограничено в движении, поскольку катетер для микродиализа, фиксированный на голове, соединен через тонкую трубку с инфузионным насосом.During microdialysis, the animal is fixed or restricted in movement since the microdialysis catheter fixed on the head is connected through a thin tube to the infusion pump.

Указанные методы имеют разные назначения и не позволяют:These methods have different purposes and do not allow:

- извлечь эндогенные вещества из исследуемой структуры мозга и ввести их в другую структуру мозга;- extract endogenous substances from the studied structure of the brain and introduce them into another structure of the brain;

- проводить исследования в свободном поведении животных, т.к. имеются соединения канюль, находящихся в мозге, с внешними устройствами в виде проводов, трубок и пр.;- conduct research in the free behavior of animals, because there are connections of cannulas located in the brain with external devices in the form of wires, tubes, etc .;

- извлечь и определить истинное содержание эндогенных веществ в структурах мозга при различных физиологических состояниях.- to extract and determine the true content of endogenous substances in the structures of the brain under various physiological conditions.

Таким образом, ни один из существующих методов не позволяет извлекать из структур мозга эндогенные вещества и переносить их в другие структуры мозга одного или нескольких индивидуумов. Каждый из указанных методов не является прототипом заявленного изобретения.Thus, none of the existing methods makes it possible to extract endogenous substances from brain structures and transfer them to other brain structures of one or more individuals. Each of these methods is not a prototype of the claimed invention.

Целью является разработка и создание принципиально новой технологии извлечения эндогенных веществ из отдельных микроструктур мозга и последующего выведения их в другие структуры мозга при различных состояниях экспериментальных животных, в условиях свободного поведения, для определения физиологической роли эндогенных веществ в деятельности мозга и их химического анализа.The goal is to develop and create a fundamentally new technology for the extraction of endogenous substances from individual brain microstructures and their subsequent excretion into other brain structures under various conditions of experimental animals, in conditions of free behavior, to determine the physiological role of endogenous substances in the activity of the brain and their chemical analysis.

Способ для забора эндогенных веществ из одной структуры мозга и для последующего введения их в другую структуру мозгаA method for collecting endogenous substances from one brain structure and for their subsequent introduction into another brain structure

Заявленный способ для забора эндогенных веществ из отдельных микроструктур мозга и последующего введения их в другие микроструктуры основан на том, что (единый) один и тот же универсальной капилляр сначала используют для извлечения за счет существующих капиллярных сил, эндогенных веществ, находящихся в определенной структуре мозга, а затем этот же капилляр используют для выведения из него забранных веществ в другую структуру мозга путем повышения давления в капилляре при нагревании лазерным лучом его замкнутой полости, находящейся снаружи.The claimed method for the collection of endogenous substances from individual microstructures of the brain and their subsequent introduction into other microstructures is based on the fact that the (single) one and the same universal capillary is first used to extract, due to existing capillary forces, endogenous substances located in a certain brain structure, and then the same capillary is used to remove the collected substances from it into another structure of the brain by increasing the pressure in the capillary when the laser beam heats its closed cavity in sleep guns.

Устройство для забора эндогенных веществ из одной структуры мозга и для последующего введения их в другую структуру мозгаA device for collecting endogenous substances from one brain structure and for their subsequent introduction into another brain structure

Предлагаемое устройство (фиг. 1, 2) состоит из:The proposed device (Fig. 1, 2) consists of:

- тонкой направляющей канюли, в диаметре не более 1 мм, по длине соответствующей глубине погружения ее в мозг (1), изготовленной из биологически инертного полимера или металла;- a thin guide cannula, with a diameter of not more than 1 mm, along the length corresponding to its immersion depth in the brain (1), made of a biologically inert polymer or metal;

- мандрена, соответствующего канюли по длине и внутреннему диаметру и размещаемого в каждой канюле с возможностью продольного перемещения в ней (2), изготовленного из биологически инертного полимера или металлической проволоки;- mandraine corresponding to the cannula in length and inner diameter and placed in each cannula with the possibility of longitudinal movement in it (2), made of a biologically inert polymer or metal wire;

- единого универсального капилляра (3) для микрозабора и выведения веществ, равного по диаметру мандрену и заменяющего его в канюле, изготовленного из биологически инертного полимера, который имеет открытые с обоих концов отверстия (4) для сообщения с атмосферой при заборе веществ и закрытое внешнее отверстие (4) при выведении веществ;- a single universal capillary (3) for micro-sampling and excretion of substances, equal in diameter to the mandrin and replacing it in a cannula made of a biologically inert polymer, which has openings at both ends (4) for communication with the atmosphere during the intake of substances and a closed external hole (4) in the excretion of substances;

- лазера, мощностью 500-3000 мВт, для дистанционного нагрева в пределах 1 м полости в наружной части капилляра (5).- a laser with a power of 500-3000 mW, for remote heating within 1 m of the cavity in the outer part of the capillary (5).

Способ микрозабора эндогенных веществ из одной структуры и выведения их в другую структуру мозга у нефиксированных (свободных) животных характеризуется тем, что предварительно по стереотаксическим координатам вживляют в структуры мозга и фиксируют на голове определенное количество канюль с мандренами, длина которых равна глубине погружения их в мозг; затем для микрозабора веществ из канюли вынимают мандрен и помещают вместо него капилляр на необходимое время для заполнения его эндогенными веществами под действием капиллярных сил; далее этот капилляр извлекают из канюли и в нее вставляют мандрен; у извлеченного капилляра герметизируют внешнее отверстие, не имевшее контакта с мозгом; затем для выведения веществ, содержащихся в капилляре, из канюли, находящейся в другой структуре мозга, вынимают мандрен и вставляют в нее капилляр с эндогенными веществами; направляют лазерный луч мощностью 500-3000 мВт на внешний герметичный конец капилляра для теплового расширения воздуха внутри него, повышения давления и полного выведения веществ; далее капилляр извлекают и в эту канюлю вместо него вставляют мандрен.The method of micro-sampling of endogenous substances from one structure and their removal into another brain structure in non-fixed (free) animals is characterized by the fact that they are previously implanted into the brain structures by stereotactic coordinates and a certain number of cannulas with mandrains are fixed on the head, the length of which is equal to the depth of immersion in the brain ; then, for micro-sampling of substances, the mandrin is removed from the cannula and a capillary is placed in its place for the necessary time to fill it with endogenous substances under the action of capillary forces; then this capillary is removed from the cannula and a mandrin is inserted into it; in the extracted capillary, an external opening is sealed that has no contact with the brain; then, to remove the substances contained in the capillary from the cannula, which is in another structure of the brain, the mandrin is removed and a capillary with endogenous substances is inserted into it; direct a laser beam with a power of 500-3000 mW to the external sealed end of the capillary for thermal expansion of the air inside it, pressure increase and complete removal of substances; then the capillary is removed and mandrin is inserted into this cannula instead.

Устройство для микрозабора эндогенных веществ из одной структуры мозга и последующего введения их в другую структуру мозга животных в свободном поведении характеризуется тем, что включает не менее 2-х (несколько) направляющих тонких канюль с внешним диаметром не более 1 мм и длиной, равной глубине погружения их в конкретную структуру мозга; мандрены, соответствующие канюлям по длине и внутреннему диаметру и размещаемые в каждой канюле с возможностью продольного перемещения в них; капилляры, открытые с обоих концов, равные по диаметру мандренам и заменяющие их в канюлях, а также лазер мощностью 500-3000 мВт.A device for micro-sampling of endogenous substances from one brain structure and their subsequent introduction into another animal brain structure in free behavior is characterized by the fact that it includes at least 2 (several) guide thin cannulas with an external diameter of not more than 1 mm and a length equal to the immersion depth them into a specific brain structure; mandrils corresponding to the cannula in length and inner diameter and placed in each cannula with the possibility of longitudinal movement in them; capillaries open at both ends, equal in diameter to the mandrins and replacing them in cannulas, as well as a laser with a power of 500-3000 mW.

Способ и устройство поясняется следующими чертежами.The method and device is illustrated by the following drawings.

Фиг. 1. Схема расположения канюли и мандрена, находящихся в структуре мозга, до забора в капилляр эндогенных веществ из мозга, и приготовленного капилляра для введения в канюлю, где цифрами обозначены следующие позиции: 1 - канюля, 2 - мандрен, 3 - капилляр, 4 - наружная часть капилляра 5 - лазер. Отверстие наружной части капилляра открыто.FIG. 1. The layout of the cannula and mandrin, which are in the structure of the brain, before the endogenous substances are taken from the brain into the capillary and the prepared capillary is inserted into the cannula, where the numbers indicate the following positions: 1 - cannula, 2 - mandren, 3 - capillary, 4 - the outer part of the capillary 5 is a laser. The hole in the outside of the capillary is open.

Фиг. 2. Схема расположения канюли и капилляра, находящихся в структуре мозга во время забора в капилляр эндогенных веществ из мозга, и мандрена, удаленного из канюли (цифрами обозначены те же позиции). Отверстие наружной, не обращенной в мозг части капилляра закрыто.FIG. 2. The layout of the cannula and capillary located in the structure of the brain during the intake into the capillary of endogenous substances from the brain, and the mandrin removed from the cannula (numbers indicate the same positions). The hole of the external, not facing the brain part of the capillary is closed.

Способ осуществляют следующим образом.The method is as follows.

Для проведения исследования заранее изготавливают две одинаковые канюли, соответствующие им мандрены и капилляры необходимой длины и диаметра, для погружения их в определенные структуры мозга, одна из которых выбрана для забора веществ, другая - для выведения веществ.To conduct the study, two identical cannulas are made in advance, the corresponding mandrils and capillaries of the required length and diameter, for immersion in certain structures of the brain, one of which is selected for the intake of substances, the other for excretion of substances.

Канюли, мандрены и капилляры могут быть изготовлены из стекла или биологически инертного полимера растягиванием до нужного диаметра при нагревании. Внешний конец капилляра имеет расширение, заканчивающееся отверстием. Внутренний конец капилляра - открытый кончик, обращенный в мозг, может быть растянут до необходимых микронных размеров в диаметре.Cannulas, mandrins and capillaries can be made of glass or a biologically inert polymer by stretching to the desired diameter when heated. The outer end of the capillary has an extension ending in a hole. The inner end of the capillary - the open tip facing the brain, can be stretched to the required micron sizes in diameter.

Предварительно под наркозом с помощью стереотаксической техники вживляют приготовленные канюли с мандреном в структуры мозга, из которых будут извлекаться вещества и в которые будут выводиться эти вещества.Previously, using stereotactic technique, the prepared cannulas with mandrin are implanted into the brain structures under anesthesia, from which substances will be extracted and into which these substances will be removed.

Суть способа заключается в следующем: через вживленную в мозг тонкую канюлю, диаметром 0,3-1 мм, и находящийся внутри канюли микрокапилляр, соответствующий ее внутреннему диаметру, производят забор из определенной структуры мозга эндогенных веществ в микрокапилляр. Вхождение жидкости с эндогенными веществами в микрокапилляр происходит за счет капиллярных сил поверхностного натяжения.The essence of the method is as follows: through a thin cannula inserted into the brain, with a diameter of 0.3-1 mm, and a microcapillary inside the cannula, corresponding to its internal diameter, the endogenous substances are sampled into the microcapillary from a certain brain structure. The entry of fluid with endogenous substances into the microcapillary occurs due to capillary forces of surface tension.

Высота капиллярного подъема определяется по формуле Жюрена:The height of the capillary rise is determined by the formula of Juren:

Figure 00000001
,
Figure 00000001
,

где Н - высота поднятия воды, мм;where N is the height of the rise of water, mm;

А - коэффициент поверхностного натяжения;A is the coefficient of surface tension;

r - радиус капилляра, мм;r is the radius of the capillary, mm;

g - ускорение силы тяжести, м/сек;g - acceleration of gravity, m / s;

d - плотность воды при данной температуре, г/ см3.d is the density of water at a given temperature, g / cm 3 .

Из формулы следует, что жидкость по капиллярам поднимается тем выше, чем больше ее поверхностное натяжение, меньше диаметр капилляра и ниже плотность. Поверхностное натяжение тканевой жидкости, плазмы близко к величине поверхностного натяжения воды.It follows from the formula that the liquid rises in the capillaries the higher, the greater its surface tension, the smaller the diameter of the capillary and the lower the density. The surface tension of tissue fluid, plasma is close to the surface tension of water.

Важно отметить, что концентрация всех веществ, находящихся в микрокапилляре, эквивалента содержанию их в исследуемой структуре мозга.It is important to note that the concentration of all substances in the microcapillary is equivalent to their content in the studied brain structure.

Затем микрокапилляр с его содержимым вынимают из канюли и вставляют для выведения веществ в другую канюлю, находящуюся в структуре мозга этого же индивидуума или иного индивидуума. Для выведения веществ из капилляра в структуру мозга предварительно запаивают (заклеивают) отверстие в верхней, обращенной наружу части капилляра. Выведение веществ в структуру мозга из микрокапилляра происходит за счет теплового расширения воздуха в герметичной верхней полости капилляра при нагреве ее на 40-50 град с помощь дистанционного действия лазера. Свободные от капилляров канюли закрывают мандренами и в закрытом виде сохраняют эти канюли для повторных неоднократных экспериментов.Then the microcapillary with its contents is removed from the cannula and inserted to remove substances into another cannula located in the brain structure of the same individual or another individual. To remove substances from the capillary into the brain structure, a hole in the upper, outward-facing part of the capillary is pre-sealed (sealed). The removal of substances into the structure of the brain from the microcapillary occurs due to the thermal expansion of air in the sealed upper cavity of the capillary when it is heated to 40-50 degrees using remote laser action. The capillaries free of the cannula are closed with mandrins and these cannulas are kept closed for repeated repeated experiments.

Зная объем микрокапилляра, можно рассчитать и увидеть с помощью микроскопа объем жидкости, находящейся в микрокапилляре, до и после введения ее в выбранную структуру мозга.Knowing the volume of the microcapillary, it is possible to calculate and see with a microscope the volume of liquid in the microcapillary before and after its introduction into the selected brain structure.

Во время выведения веществ и после того, как микродоза эндогенных веществ выведена в выбранную структуру мозга, исследователь наблюдает и регистрирует различные проявления поведенческих, вегетативных и др. реакций индивидуума в тех или иных экспериментальных моделях.During the excretion of substances and after the microdose of endogenous substances is withdrawn into the selected brain structure, the researcher observes and records various manifestations of the individual’s behavioral, vegetative, and other reactions in various experimental models.

В зависимости от цели эксперимента проводят операции по вживлению канюль в разные структуры мозга - одни для взятия веществ, другие для выведения веществ в мозг, у одного животного или нескольких животных. Перенос веществ может быть из одной структуры мозга в другую структуру мозга одного и того же животного или из структуры мозга одного животного в структуру мозга другого животного.Depending on the purpose of the experiment, cannulas are implanted into different structures of the brain - some for taking substances, others for removing substances into the brain, from one animal or several animals. The transfer of substances can be from one brain structure to another brain structure of the same animal or from the brain structure of one animal to the brain structure of another animal.

Во время проведения эксперимента все животные могут находиться в свободном поведении, при этом полностью исключены какие-либо соединения их с помощью проводов, трубок и пр. с внешними устройствами.During the experiment, all animals can be in free behavior, while any connection with wires, tubes, etc. with external devices is completely excluded.

В каждом конкретном эксперименте в зависимости от цели и задач используют различные по диаметру канюли и капилляры. Изменяя диаметр кончика капилляра, находящего внутри ткани мозга, можно избирательно забирать из структуры мозга более или менее крупные эндогенные вещества.In each particular experiment, depending on the purpose and tasks, cannulas and capillaries of different diameters are used. By changing the diameter of the tip of the capillary inside the brain tissue, more or less large endogenous substances can be selectively taken from the brain structure.

Собрав необходимое количество эндогенных веществ, содержащихся в микрокапиллярах, можно провести химический анализ с помощью жидкостной хроматографии, масс-спектроскопии и др. так, как это проводится при микродиализе.Having collected the required amount of endogenous substances contained in microcapillaries, it is possible to carry out chemical analysis using liquid chromatography, mass spectroscopy, etc., as is done during microdialysis.

Преимущества способа и устройства:The advantages of the method and device:

- позволяют извлечь эндогенные вещества из одной структуры мозга и перенести их в другую структуру мозга;- allow you to extract endogenous substances from one brain structure and transfer them to another brain structure;

- позволяют изучить роль эндогенных веществ в отдельных структурах мозга при формировании эмоционально-мотивационных состояний, памяти и пр. форм деятельности мозга.- allow us to study the role of endogenous substances in individual brain structures in the formation of emotional-motivational states, memory, and other forms of brain activity.

- позволяют проводить исследование эндогенных веществ в отдельных структурах мозга в условиях свободного поведения животных;- allow the study of endogenous substances in individual brain structures in conditions of free animal behavior;

- позволяют определить истинное содержание эндогенных веществ с помощью современных аналитических методов в структурах мозга при различных физиологических состояниях животных. Разработанные способ и устройство для микрообмена эндогенными веществами между отдельными структурами мозга могут быть использованы для изучения роли разных структур мозга и выявления участия биологически активных веществ в формировании различных эмоционально-мотивационных состояний и патологических процессов, определения химической структуры эндогенных веществ.- allow you to determine the true content of endogenous substances using modern analytical methods in the structures of the brain under various physiological conditions of animals. The developed method and device for microexchange of endogenous substances between separate brain structures can be used to study the role of different brain structures and to reveal the participation of biologically active substances in the formation of various emotional and motivational states and pathological processes, to determine the chemical structure of endogenous substances.

ЛитератураLiterature

1. Poland, R.S., Bull, С., Syed, W.A., Bowers, М.S. Rodent Brain Microinjection to Study Molecular Substrates of Motivated Behavior. 2015. J. Vis. Exp. (103), e53018, doi: 10.3791/53018 http://www.jove.com/video/53018/-?language=Russian1. Poland, R.S., Bull, S., Syed, W.A., Bowers, M.S. Rodent Brain Microinjection to Study Molecular Substrates of Motivated Behavior. 2015. J. Vis. Exp. (103), e53018, doi: 10.3791 / 53018 http://www.jove.com/video/53018/-?language=English

2. Юматов E.A., Фадеев Ю.А. Микроинофорез. 1971. Ежегодник БМЭ, с. 511-516.2. Yumatov E.A., Fadeev Yu.A. Microinophoresis. 1971. BME Yearbook, p. 511-516.

3. Юматов Е.А. Методика фиксации ненаркотизированных крыс для микроэлектродного и микроионофоретического исследования мозга. 1980. Ж. Высш. Нерв. Деятел., т. 30, №6, с. 429-430.3. Yumatov EA Methods of fixation of non-anesthetized rats for microelectrode and microionophoretic studies of the brain. 1980. J. Higher. Nerve. Figures., T. 30, No. 6, p. 429-430.

4. Юматов Е.А., Кияткин Е.А. Методика микроионофоретического исследования нейронов у крыс в условиях свободного поведения. 1981. Ж. Высш. Нерв. Деятел., т. 31, №4, с. 878-882.4. Yumatov EA, Kiyatkin EA Methods of microionophoretic study of neurons in rats under conditions of free behavior. 1981. J. Higher. Nerve. Figures., T. 31, No. 4, p. 878-882.

5. Delgado JM, DeFeudis FV, Roth RH, Ryugo DK, Mitruka BM. Dialytrode for long term intracerebral perfusion in awake monkeys. 1972. Arch Int. Pharmacodyn. Ther. 198(1), p. 9-21.5. Delgado JM, DeFeudis FV, Roth RH, Ryugo DK, Mitruka BM. Dialytrode for long term intracerebral perfusion in awake monkeys. 1972. Arch Int. Pharmacodyn Ther. 198 (1), p. 9-21.

6. Ungerstedt U, Pycock C. 1974. Functional correlates of dopamine neurotransmission. Bull Schweiz. Akad. Med. Wiss. 30(1-3), p. 44-55.6. Ungerstedt U, Pycock C. 1974. Functional correlates of dopamine neurotransmission. Bull Schweiz. Akad. Med. Wiss. 30 (1-3), p. 44-55.

7. Микродиализ. http://www.science-pribor.ru/Upload/files/CMA_Booklet2012.pdf7. Microdialysis. http://www.science-pribor.ru/Upload/files/CMA_Booklet2012.pdf

8. Lonnroth P, Jansson PA, Smith U. A microdialysis method allowing characterization of intercellular water space in humans. 1987. Am. J. Physiol. 253(2 Pt 1), p. E228-31.8. Lonnroth P, Jansson PA, Smith U. A microdialysis method allowing characterization of intercellular water space in humans. 1987. Am. J. Physiol. 253 (2 Pt 1), p. E228-31.

9. Тканевой микродиализ, http://www.neuromonitoring.ru/tkanevoie-mikrodializ.html9. Tissue microdialysis, http://www.neuromonitoring.ru/tkanevoie-mikrodializ.html

10. Садыков А.М., Корабаев Р.С., Адильбеков Е.Б. Применение микродиализа головного мозга в нейрохирургии. Ж. Нейрохирургия и неврология Казахстана. 2013, №4(33), с. 31-35.10. Sadykov A.M., Korabaev R.S., Adilbekov E.B. The use of brain microdialysis in neurosurgery. J. Neurosurgery and neurology of Kazakhstan. 2013, No. 4 (33), p. 31-35.

11. Hutchinson PJ, O'Connell МТ, al-Rawi PG, Kett-White R, Gupta AK, Kirkpatrick PJ, Pickard JD. Clinical cerebral microdialysis-determining the true extracellular concentration. 2002. Acta Neurochir. Suppl. №81, p. 359-62.11. Hutchinson PJ, O'Connell MT, al-Rawi PG, Kett-White R, Gupta AK, Kirkpatrick PJ, Pickard JD. Clinical cerebral microdialysis-determining the true extracellular concentration. 2002. Acta Neurochir. Suppl. No. 81, p. 359-62.

Claims (2)

1. Способ микрозабора эндогенных веществ из одной структуры и введения их в другую структуру мозга у нефиксированных животных в условиях их свободного поведения, характеризующийся тем, что предварительно по стереотаксическим координатам вживляют в структуры мозга и фиксируют на голове не менее 2-х канюль с мандренами с внешним диаметром канюль не более 1 мм и длиной, равной глубине погружения их в мозг; затем для микрозабора веществ из канюли вынимают мандрен и помещают вместо него капилляр на необходимое время для заполнения его эндогенными веществами под действием капиллярных сил поверхностного натяжения; далее этот капилляр извлекают из канюли и в нее вставляют мандрен; у извлеченного капилляра герметизируют внешнее отверстие, не имевшее контакта с мозгом; затем для выведения веществ, содержащихся в капилляре, из канюли, находящейся в другой структуре мозга того же индивидуума или в структуре мозга другого индивидуума, вынимают мандрен и вставляют в нее капилляр с эндогенными веществами; направляют луч лазера, дистанционно расположенного в пределах 1 м, мощностью 500-3000 мВт на внешний герметичный конец капилляра для нагревания полости капилляра до 40-50 градусов с целью теплового расширения воздуха внутри него, повышения давления и полного выведения веществ; далее капилляр извлекают и в эту канюлю вместо него вставляют мандрен.1. The method of micro-sampling of endogenous substances from one structure and introducing them into another brain structure in non-fixed animals under conditions of their free behavior, characterized in that at least 2 cannulas with mandrains are fixed on the head using stereotactic coordinates and are fixed on the head the outer diameter of the cannulas is not more than 1 mm and a length equal to the depth of their immersion in the brain; then, for micro-sampling of substances, the mandrin is removed from the cannula and a capillary is placed in its place for the necessary time to fill it with endogenous substances under the influence of capillary forces of surface tension; then this capillary is removed from the cannula and a mandrin is inserted into it; in the extracted capillary, an external opening is sealed that has no contact with the brain; then, to remove the substances contained in the capillary from the cannula located in another brain structure of the same individual or in the brain structure of another individual, the mandrin is removed and a capillary with endogenous substances is inserted into it; direct a laser beam, remotely located within 1 m, with a power of 500-3000 mW to the outer sealed end of the capillary to heat the cavity of the capillary to 40-50 degrees with the aim of thermal expansion of the air inside it, increase pressure and completely remove substances; then the capillary is removed and mandrin is inserted into this cannula instead. 2. Комплект для осуществления способа по п. 1, характеризующийся тем, что включает не менее 2-х направляющих тонких канюль с внешним диаметром не более 1 мм и длиной, равной глубине погружения их в конкретную структуру мозга; мандрены, соответствующие канюлям по длине и внутреннему диаметру для размещения в каждой канюле с возможностью продольного перемещения в них; капилляры, открытые с обоих концов, равные по диаметру мандренам и заменяющие их в канюлях, а также лазер мощностью 500-3000 мВт.2. A kit for implementing the method according to claim 1, characterized in that it includes at least 2 guide thin cannulas with an outer diameter of not more than 1 mm and a length equal to the depth of immersion in a particular brain structure; mandrels corresponding to the cannula in length and inner diameter for placement in each cannula with the possibility of longitudinal movement in them; capillaries open at both ends, equal in diameter to the mandrins and replacing them in cannulas, as well as a laser with a power of 500-3000 mW.
RU2017101458A 2017-01-17 2017-01-17 Method and device for endogenous substances microsampling from one structure of brain and subsequent introduction into another structure of brain of animals in free behaviour RU2642215C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017101458A RU2642215C2 (en) 2017-01-17 2017-01-17 Method and device for endogenous substances microsampling from one structure of brain and subsequent introduction into another structure of brain of animals in free behaviour

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017101458A RU2642215C2 (en) 2017-01-17 2017-01-17 Method and device for endogenous substances microsampling from one structure of brain and subsequent introduction into another structure of brain of animals in free behaviour

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2017101458A RU2017101458A (en) 2017-04-25
RU2642215C2 true RU2642215C2 (en) 2018-01-24

Family

ID=58642066

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017101458A RU2642215C2 (en) 2017-01-17 2017-01-17 Method and device for endogenous substances microsampling from one structure of brain and subsequent introduction into another structure of brain of animals in free behaviour

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2642215C2 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1911186A (en) * 2006-08-30 2007-02-14 郑军 Protection device for encephalic micro-dialysis
US20070287952A1 (en) * 2006-04-27 2007-12-13 Shah Jay P Microdialysis probe
RU2449810C2 (en) * 2005-09-02 2012-05-10 Джеймор Энтерпрайсис Лимитед Hydrodynamic exchange catheter system
RU2523663C1 (en) * 2013-06-07 2014-07-20 Государственное бюджетное учреждение здравоохранения города Москвы Научно-исследовательский институт скорой помощи имени Н.В. Склифосовского Департамента здравоохранения г. Москвы Method for early postoperative prediction of initial function of renal allograft
RU2604714C2 (en) * 2012-08-10 2016-12-10 Иррас Аб Catheter for fluid medium exchange and method of unlocking of the catheter for fluid medium exchange

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2449810C2 (en) * 2005-09-02 2012-05-10 Джеймор Энтерпрайсис Лимитед Hydrodynamic exchange catheter system
US20070287952A1 (en) * 2006-04-27 2007-12-13 Shah Jay P Microdialysis probe
CN1911186A (en) * 2006-08-30 2007-02-14 郑军 Protection device for encephalic micro-dialysis
RU2604714C2 (en) * 2012-08-10 2016-12-10 Иррас Аб Catheter for fluid medium exchange and method of unlocking of the catheter for fluid medium exchange
RU2523663C1 (en) * 2013-06-07 2014-07-20 Государственное бюджетное учреждение здравоохранения города Москвы Научно-исследовательский институт скорой помощи имени Н.В. Склифосовского Департамента здравоохранения г. Москвы Method for early postoperative prediction of initial function of renal allograft

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
LONNROTH P. et al. A microdialysis method allowing characterization of intercellular water space in humans. 1987. Am. J. Physiol. 253(2 Pt 1), p. E228-31. *
LONNROTH P. et al. A microdialysis method allowing characterization of intercellular water space in humans. 1987. Am. J. Physiol. 253(2 Pt 1), p. E228-31. ROSSELL S. et al. One-second time resolution brain microdialysis in fully awake rats. Protocol for the collection, separation and sorting of nanoliter dialysate volumes J Chromatogr B Analyt Technol Biomed Life Sci. 2003 Feb 5; 784(2): 385-93. *
ROSSELL S. et al. One-second time resolution brain microdialysis in fully awake rats. Protocol for the collection, separation and sorting of nanoliter dialysate volumes J Chromatogr B Analyt Technol Biomed Life Sci. 2003 Feb 5; 784(2): 385-93. *
ТИМОФЕЕВ И.С. Тканевой микродиализ: принципы и клиническое применение метода в интенсивной терапии. 15.08.2012 http://icj.ru/journal/number-1-2007/104-tkanevoy-mikrodializ-principy-i-klinicheskoe-primenenie-metoda-v-intensivnoy-terapii.html. *

Also Published As

Publication number Publication date
RU2017101458A (en) 2017-04-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Ungerstedt Microdialysis—principles and applications for studies in animals and man
FI77785C (en) Dialysis probes.
EP3811865B1 (en) A device for the attached flow of blood
JP5881621B2 (en) Multi-reactor box for dynamic cell culture
CN110891487B (en) Transfer device and blood collection apparatus
AU2013300110B2 (en) Filtering blood
US5441481A (en) Microdialysis probes and methods of use
Armstrong et al. Micropuncture and microanalysis in kidney physiology
US8747333B2 (en) Blood test strip and an intravenous catheter system
US9943292B2 (en) Biopsy instrument for enriching sample material
KR20030007039A (en) Improved micro-needles and methods of manufacture and use thereof
BR112015026222B1 (en) Biological fluid sample collection device and biological fluid examination system
KR20090059971A (en) Hollow microneedle
BR112015026156B1 (en) BIOLOGICAL FLUID SEPARATION CARTRIDGE AND BIOLOGICAL FLUID SEPARATION AND TEST SYSTEM
Horn et al. In vivo microdialysis for nonapeptides in rat brain—a practical guide
Li et al. A blood sampling microsystem for pharmacokinetic applications: design, fabrication, and initial results
RU2642215C2 (en) Method and device for endogenous substances microsampling from one structure of brain and subsequent introduction into another structure of brain of animals in free behaviour
Lietsche et al. Custom-made microdialysis probe design
WO2002102257A1 (en) Apparatus for and methods of preparing sperm
US20220022783A1 (en) Microneedle Device for Interstitial Fluid Extraction
CN208228980U (en) A kind of novel seal lumbar puncture needle assembly
CA1156575A (en) Method and apparatus for fractionating cells
CN215227923U (en) Direct implantation type open micro-perfusion probe
RU2798220C1 (en) Fish fixation device for high precision invasive manipulations
EP4061222B1 (en) Interstitial fluid removal device

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190118