Targeted Flow-Free Proton Delivery to Arabidopsis Seedlings Using a Capillary-Based Organic Electronic Ion Pump (cOEIP).

چکیده اصلی

The capillary-based Organic Electronic Ion Pump (cOEIP) is an emerging bioelectronic delivery tool that enables precise and electronically controlled delivery of charged biomolecules to biological targets without inducing bulk fluid flow. Traditional treatment methods often induce mechanical disturbances or secondary signaling that obscure the direct physiological effects of the delivered compounds. In contrast, the iontronic devices enable precise, flow-free ionic delivery, allowing the isolation of responses specifically attributable to the applied biomolecule. Here, we present a detailed protocol for integrating the cOEIP with live confocal imaging of Arabidopsis thaliana roots, enabling spatiotemporally resolved studies of root physiology under controlled ionic delivery. As a model application, we demonstrate the localized delivery of protons (H⁺) to the root microenvironment, providing a framework for investigating pH-dependent signaling processes. The protocol includes step-by-step instructions for device assembly, preparation, calibration, and experimental setup, accompanied by representative images illustrating the mounting and operational procedures. Importantly, this approach can be adapted for the delivery of a wide range of charged biomolecules, expanding the toolkit for dynamic in vivo studies of plant-environment interactions.

ترجمه فارسی چکیده

پمپ الکترونیکی آلی مبتنی بر لوله‌ای (cOEIP) یک ابزار بیوالکترونیک نوظهور است که امکان تحویل دقیق و کنترل الکترونیکی مولکول‌های زیستی یونیزه شده به اهداف زیستی را بدون ایجاد جریان سیال حجمی فراهم می‌کند. روش‌های درمانی سنتی اغلب ایجاد اختلال مکانیکی یا سیگنال‌دهی ثانویه را که اثرات فیزیولوژیک مستقیم ترکیبات تحویل شده را مختل می‌کنند، ایجاد می‌کنند. در مقابل، دستگاه‌های یون‌ترونیک امکان تحویل دقیق و بدون جریان یون‌ها را فراهم می‌کنند که اجازه می‌دهد پاسخ‌های اختصاصاً به ترکیب اعمال شده نسبت داده شوند. در اینجا، ما یک پروتکل دقیق برای ادغام cOEIP با تصویربرداری کانفوکال زنده ریشه‌های آربیدوپسیس (Arabidopsis thaliana) ارائه می‌دهیم که امکان مطالعه مکانی-زمانی فیزیولوژی ریشه تحت تحویل کنترل شده یون‌ها را فراهم می‌کند. به عنوان یک کاربرد مدل، ما تحویل محلی پروتون‌ها (H⁺) به محیط میکرو ریشه را نشان می‌دهیم که یک چارچوب برای بررسی فرآیندهای سیگنال‌دهی وابسته به pH ارائه می‌دهد. این پروتکل شامل دستورالعمل‌های گام‌به‌گام برای مونتاژ دستگاه، آماده‌سازی، کالیبراسیون و تنظیمات آزمایشی است که همراه با تصاویر نمونه برای روش‌های مونتاژ و عملیات است.

متن کامل اصلی