Hệ thống tưới tiêu môi trường điều chỉnh cho nghiên cứu tế bào thần kinh nuôi cấy thiếu oxy hoặc hạ oxy bằng cách sử dụng hình ảnh vi huỳnh quang và điện sinh lý học

Chúng tôi mô tả thiết kế và hiệu suất của một hệ thống tưới tiêu môi trường điều chỉnh mới được phát triển (REPS). Hệ thống này cho phép nghiên cứu tác động của tình trạng thiếu oxy (anoxia) hoặc hạ oxy (hypoxia) trong các tế bào nuôi cấy ở nhiệt độ sinh lý, mà không cần sử dụng các hợp chất hấp thụ oxy hay ức chế chuyển hoá. REPS bao gồm một buồng dòng chảy có hình dạng 'chiếc canoe' với lối vào từ phía trên để cho phép định vị pipet cho việc khép kẹp, tiêm vi mô, tưới tiêu ứng dụng nhanh, hoặc các vi cảm biến để theo dõi các thông số vật lý. Sự kết hợp giữa dòng chảy tầng và việc rửa sạch hoàn toàn dung dịch tưới tiêu bên trong buồng, cùng với việc sử dụng hệ thống cung cấp dung dịch tưới tiêu kín khí và các bể chứa chịu áp suất có chứa môi trường với áp suất oxy ổn định trước (giá trị pO2), cho phép sản xuất nhanh chóng pO2 chính xác trong buồng. pO2 của dung dịch tưới tiêu trong buồng giảm theo kiểu đơn phương theo thời gian với các hằng số thời gian ≤ 20 giây đến các mức ổn định đã được xác định trước là 0 hoặc 2 kPa (15 Torr). Việc che chắn giao diện khí/lỏng của buồng bằng màn chắn argon chỉ làm giảm nhẹ hằng số thời gian ở các lưu lượng ≥ 2 ml/phút. Buồng tưới tiêu của REPS có thể dễ dàng gắn vào đế của một kính hiển vi đảo ngược, để sử dụng với hình ảnh huỳnh quang hoặc các nghiên cứu điện sinh lý học của tế bào nuôi cấy. Trong các thử nghiệm với tế bào thần kinh vỏ não chuột cứng nuôi cấy, nồng độ canxi nội bào tăng theo kiểu lũy thừa đến giá trị vượt quá 1 μM trong 10 phút chịu tác động thiếu oxy, và trở về mức giá trị cơ bản trong vòng 1 phút sau khi phục hồi lại điều kiện khí oxy bình thường.