在腦科學(xué)基礎(chǔ)研究領(lǐng)域,顱腦給藥技術(shù)的精確性和可靠性對于實驗結(jié)果的準確性至關(guān)重要。以下是三種常見的顱腦給藥方式及其特點:
1. 單次注射給藥,使用立體定位儀確定目標腦區(qū),然后通過微量注射泵將藥物精確地注射到指定位置。
優(yōu)點:操作簡單,定位準確,可以精確控制給藥劑量和速度。
缺點:無法模擬藥物在體內(nèi)的長期作用。
2. 多次反復(fù)給藥,在實驗動物的顱骨上安裝套管,通過套管反復(fù)給予藥物。套管可以長期保留,便于多次給藥。
優(yōu)點:可以模擬藥物在體內(nèi)的長期作用,減少手術(shù)次數(shù),降低動物應(yīng)激。
缺點:需要定期更換或補充藥物,操作相對復(fù)雜。
3. 持續(xù)釋放給藥,通過手術(shù)將植入式緩釋泵植入動物體內(nèi),泵內(nèi)裝有藥物,可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)藥物釋放速度和持續(xù)時間。
優(yōu)點:可以長時間維持穩(wěn)定的藥物濃度,減少手術(shù)次數(shù),減少動物應(yīng)激。
缺點:手術(shù)操作較為復(fù)雜,成本較高,且植入式泵的維護和更換需要專業(yè)設(shè)備和技術(shù)。
本文主要介紹套管給藥,它主要用于給小鼠、大鼠、猴等實驗動物的目標腦區(qū)進行反復(fù)多次給藥,也可結(jié)合配套光纖使用(光遺傳),在給藥的同時或者給藥后繼續(xù)對目標腦區(qū)進行光刺激。常應(yīng)用于人類神經(jīng)性疾病動物模型、高級腦功能、情感、認知等相關(guān)研究。
1. 實驗準備
1.1 設(shè)備與配件
準備好以下設(shè)備和配件:腦立體定位儀、顯微鏡、冷光源、保溫墊、手術(shù)墊、套管夾持器、手術(shù)器械包、酒精棉球、干棉球、顱鉆(含鉆頭)、異氟烷氣體麻醉系統(tǒng)(或注射麻醉藥品)、套管給藥系統(tǒng)(包括導(dǎo)管、注射內(nèi)管、導(dǎo)管帽、PE管、小螺釘)以及微量給藥系統(tǒng)(包括微量注射泵、微量注射器)。
1.2 試劑
準備碘伏、酒精、雙氧水、生理鹽水、牙科水泥(牙托水和牙托粉)、抗生素、異氟烷(或注射用麻醉藥物)等試劑。
2. 實驗操作
2.1 確定目標腦區(qū)
依據(jù)腦圖譜或相關(guān)文獻,確定目標腦區(qū)的三維坐標:AP值(Anterior-Posterior,Y軸,頭部到尾部)、ML值(Medial-Lateral,X軸,中縫到兩側(cè))和DV值(DorsalVentral,Z軸,背側(cè)到腹側(cè))。
2.2 動物麻醉與固定
將動物進行麻醉,并將其頭部固定在腦立體定位儀上。小鼠需要使用黑色適配器,而大鼠則可直接固定。
2.3 鉆孔與植入套管
調(diào)平顱骨,然后在目標腦區(qū)附近鉆孔,(同時在孔位附近鉆2-3個小孔,用于旋入顱釘,作為牙科水泥著力點,防止牙科水泥脫落。同時這些小孔直徑需要小于顱釘,這樣顱釘才能旋緊,起到提供附著力效果)。用針輕輕刺破目標腦區(qū)上方的硬腦膜,暴露腦組織(顱釘固定位置硬腦膜無需刺破)。
2.4 固定與恢復(fù)
將顱釘旋入孔內(nèi)約三圈,使用夾持器將準備好的導(dǎo)管緩慢植入顱內(nèi),并用牙科水泥將螺絲和導(dǎo)管包裹固定。
等待牙科水泥凝固后(約15分鐘左右),移除夾持器(注意不要帶動導(dǎo)管),插入導(dǎo)管帽并旋緊。根據(jù)需要決定是否縫合皮膚。在動物恢復(fù)期間(約2-3天即可恢復(fù)),涂抹羅紅霉素軟膏以防止感染,并適時補充糖鹽以維持動物能量。
2.5 給藥
預(yù)先組裝好注射內(nèi)管、PE管、鎖緊螺帽和注射器。使用注射泵吸取藥物,并在PE管上標記藥液位置(主要用于注射藥物過程中觀察藥物液面是否下降了)。取出導(dǎo)管帽,將注射內(nèi)管緩慢插入導(dǎo)管,并用鎖緊螺帽固定。
設(shè)置注射泵的注射量和速度,開始注射。注射完畢后,等待10分鐘讓藥物充分擴散,然后緩慢拔出注射內(nèi)管,重新插入導(dǎo)管帽并旋緊。
3. 注意事項
非金屬導(dǎo)管帽、導(dǎo)管、注射內(nèi)管、導(dǎo)管帽芯、鎖緊螺帽和PE管等非金屬部件建議采用高壓蒸汽、紫外、環(huán)氧乙烷等方式進行消毒滅菌。
在使用PE管前,可以適當(dāng)撐大其一端或用酒精浸泡,以便于插入注射內(nèi)管。確保PE管套在注射內(nèi)管的外層,插入注射內(nèi)管時,務(wù)必注意的是,PE管必須套在白色層外層(非金屬管外層),以防止脫落或松動,導(dǎo)致漏液。
由于PE管和注射內(nèi)管內(nèi)部存在死體積,因此在將注射內(nèi)管、PE管、鎖緊螺帽、注射器組裝好以后,插入導(dǎo)管前,應(yīng)將注射液(比如藥物)將PE管和注射內(nèi)管充滿,勿出現(xiàn)氣泡,以保證注射藥量的精準。操作方法:需要先向前推注射器,直至注射內(nèi)管前端有液體冒出,才可將注射內(nèi)針插入導(dǎo)管,注射藥物。)
4.套管選擇
(1)微量給藥單套管
訂貨時,務(wù)必提前確認以下4個參數(shù):
1)D1-導(dǎo)管的外徑,有22G(兔子、猴)、23G(大鼠)、24(大小鼠)、26G(小鼠)和27G(幼小鼠)五種規(guī)格供選擇。
2)L1-導(dǎo)管塑料基座以下金屬管的長度,即動物顱骨表面至目標腦區(qū)的垂直距離(單位:mm)。
3)L3-注射內(nèi)管插入導(dǎo)管后突出部分的長度(單位:mm),一般選擇0.5或者1.0mm。
4)L4-導(dǎo)管帽插入導(dǎo)管后突出部分的長度(單位:mm),一般選擇0、0.5或者1.0mm。
(2)微量給藥雙套管
訂貨時,務(wù)必提前確認以下5個參數(shù):
1)D1-導(dǎo)管的外徑,有23G(大鼠)、24G(大小鼠)、26G(小鼠)和27G(幼小鼠)四種規(guī)格供選擇。
2)L1-導(dǎo)管塑料基座下金屬管的長度,即動物顱骨表面至目標腦區(qū)的垂直距離(單位:mm)。
3)L3-注射內(nèi)管插入導(dǎo)管后突出部分的長度(單位:mm),一般選擇0.5或者1.0mm。
4)L4<-導(dǎo)管帽插入導(dǎo)管后突出部分的長度(單位:mm),一般選擇0.5或者1.0mm。
5)P-雙導(dǎo)管的中心間距,即兩個目標腦區(qū)的水平間距(單位:mm)。
5.訂貨信息
微量給藥單套管
序號 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
規(guī)格 | 23G(大鼠) | 24G(大小鼠) | 26G(小鼠) | 27G(幼小鼠) | 22G(兔子、猴) |
型號 | M8010 | M8020 | M8030 | M8040 | M8050 |
基座直徑D(mm) | 3.50 | 3.50 | 3.50 | 3.50 | 3.50 |
基座管直徑D1(mm) | 外徑 | 0.64 | 0.55 | 0.48 | 0.41 | 0.72 |
內(nèi)徑 | 0.45 | 0.38 | 0.34 | 0.25 | 0.41 |
注射內(nèi)管直徑 D2(mm) | 外徑 | 0.41 | 0.36 | 0.30 | 0.21 | 0.41 |
內(nèi)徑 | 0.25 | 0.20 | 0.14 | 0.11 | 0.25 |
導(dǎo)管帽直徑D3(mm) | 堵芯 | 0.40 | 0.30 | 0.30 | 0.20 | 0.40 |
導(dǎo)帽 | 5.0*7.0 |
基座管長度L1(mm) | 需提供 |
內(nèi)管伸出長度L3(mm) | 需提供(范圍:0-1.0mm) |
堵芯伸出長度L4(mm) | 需提供(范圍:0-1.0mm) |
鎖緊螺帽直徑(mm) | 5.0*6.5 |
PE管 | PE25(0.85*0.42mm) |
微量給藥雙套管
序號 | 1 | 2 | 3 | 4 |
規(guī)格 | 23G(大鼠) | 24G(大小鼠) | 26G(小鼠) | 27G(幼小鼠) |
型號 | M8110 | M8120 | M8130 | M8140 |
注射內(nèi)管間距(mm) | 基座直徑(4mm) | 0.8-1.9 | 0.7-1.9 | 0.6-2.0 | 0.5-2.0 |
基座直徑(5.5mm) | 2.0-3.2 | 2.0-3.2 | 2.2-3.2 | 2.2-3.2 |
基座管直徑D1(mm) | 外徑 | 0.64 | 0.55 | 0.48 | 0.41 |
內(nèi)徑 | 0.45 | 0.38 | 0.34 | 0.25 |
注射內(nèi)管直徑D2(mm) | 外徑 | 0.41 | 0.36 | 0.3 | 0.21 |
內(nèi)徑 | 0.25 | 0.2 | 0.14 | 0.11 |
導(dǎo)管帽直徑D3(mm) | 堵芯 | 0.4 | 0.3 | 0.3 | 0.2 |
導(dǎo)帽M4 | 5.3*7.0 |
導(dǎo)帽M5.5 | 7.0*7.5 |
基座管長度L1(mm) | 需提供 |
內(nèi)管伸出長度L3(mm) | 需提供(范圍:0-1.0mm) |
堵芯伸出長度L4(mm) | 需提供(范圍:0-1.0mm) |
鎖緊螺帽直徑(mm) | M4 | 5.3*6.5 |
M5.5 | 7.0*7.5 |
PE管 | PE25(0.85*0.42mm) |