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Articles by Arum Han in JoVE
JoVE General
一个多室中枢神经系统的神经胶质细胞共培养的微流体平台
1Department of Electrical and Computer Engineering, Texas A&M University (TAMU), 2Department of Veterinary Integrative Biosciences, Texas A&M University (TAMU)
我们开发了一种新型的多舱的神经元共培养的微平台，在体外培养的中枢神经系统的轴突神经胶质细胞相互作用的研究。该平台能够进行多达6个独立并行实验，并采用新开发的宏观/微观混合制备方法。
Other articles by Arum Han on PubMed
包含电气和机械功能的多层塑料/玻璃微流控系统。
本白皮书介绍了制作多层微流控系统从玻璃和塑料材料相结合的一种方法。方法和基本流程的微细加工技术的表征结果列示。方法用于制备及其表征包含电气和机械功能的多层塑料/玻璃微流控系统。热压花、 热塑料、 注塑成型、 电极，microstenciling 的赌注和固化结合了传统的 MEMS 制造技术，实现多层次的系统。方法启用多个塑料/玻璃材料纳入一个单一的整体系统，整个系统，提供了一个机制列入微执行器等微型泵/阀、 电气功能的集成提供了解决办法，并提供互连技术接口流体与微系统和宏观世界之间的电器元件。
分离及电生理分析乳腺癌细胞从血液微系统的公司。
本文提出了分离悬浮的乳腺癌患者外周血细胞血和排序它们基于其电生理特性的微系统的发展。连续顺磁捕获模式 (PMC) magnetophoretic microseparator 被用于基于本机磁性血液细胞的不带任何标记如磁探针与外周血中悬浮的乳腺癌细胞分离。微电机阻抗谱 (mu EIS) 系统作为下游细胞分析工具用于从乳腺癌细胞中提取的病理特征。该系统是利用微细加工和固化技术的硅和玻璃基底上编造的。PMC microseparator 的实验结果显示，94.8%的乳腺癌细胞可以不断分离出来从 0.2 T 外部磁场与尖刺的血液样本。人类乳腺癌细胞株不同病理阶段 (MCF 7、 丙二醛-MB-231 和丙二醛-MB-435) 的电气阻抗测量了使用亩 EIS 和正常乳腺组织细胞系 MCF 10A 相比。
使用单个单元格阻抗谱的离子通道表征。
单个单元格分析微型生物电阻抗谱系统 (microEIS) 已被发达国家和用于区分牛肾上腺嗜铬细胞离子通道的活动。K + 和 Ca2 + 通道已被阻止，其电气阻抗是 100 Hz 到 5.0 MHz 频率范围内衡量和比较的畅通嗜铬细胞。当离子通道被封锁了时，中规模的增加和减少测量的阻抗的阶段中观察到。这一结果表明使用发达国家微系统可尊敬的离子通道活动，预计该系统可用于提供积极/消极信息的离子通道堵塞在高通量筛选设置。
在使用全细胞阻抗谱乳腺癌细胞株中的非均质性定量化。
肿瘤细胞群体的非均质性定量是许多的诊断和治疗性应用程序，包括确定肿瘤的癌阶段感兴趣。我们试图从不同病理阶段区分人类乳腺癌细胞株和比较，与正常乳腺组织细胞系的特点阻抗属性的每个单元格的行。
爱泼斯坦-巴尔病毒状态上弥漫大 B 细胞淋巴瘤的临床结果的影响。
若要定义的爱泼斯坦-巴尔病毒 (EBV) 感染的预后影响弥漫大 B 细胞淋巴瘤 （DLBCL），我们调查 EBV DLBCL 患者的状况。在所有，380 幻灯片从石蜡包埋组织了可用于分析希由 EBV 编码 RNA 1 (伯) 原位杂交和 34 例 (9.0%) 被确定为希伯呈阳性反应。希伯积极性是显著关联年龄大于 60 岁 (P =.005), 更高级的阶段 (P <.001), 多个淋巴结外参与 (P =.009), 高国际预后指数 (IPI) 风险组 (P =.015), B 症状的存在 (P =.004), 和初始治疗较穷的结果 （P =.006）。DLBCL EBER(+) 患者表现出大幅较穷的整体生存 (EBER(+) vs EBER(-) 35.8 个月 [95%置信区间 (CI)，0 114.1 个月] vs 不能达成，P =.026) 和无进展生存 (EBER(+) vs EBER(-) 12.8 个月 [95 %ci，0-31.8 个月] vs 35.8 个月 [95 %ci，0-1141 个月]，分别 (P =.018）。Nongerminal 中心 B 细胞样的子类型，在希伯在原位杂交阳性保留多元一级及其统计意义 (P =.045）。希伯阳性显示相对差很多的总体生存与 2.9-fold (95 %ci，1.1 8.1) DLBCL 的 nongerminal 中心 B 细胞样患者的死亡风险。两者合计，希伯 DLBCL 患者原位杂交技术 + 追求更迅速恶化的临床课程与治疗反应较差、 生存、 和无进展生存。
热致感应型纳米复合凝胶的细胞释放行为。
当他们可逆切换从水焯到 deswollen 状态以上卷相转变温度 (约摄氏 33 度，VPTT），用于调节细胞粘附 Poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAAm) 水凝胶变得更为疏水。当前的工作，我们编写了新型热致感应型纳米复合水凝胶组成 PNIPAAm 水凝胶基质和聚硅氧烷胶体纳米粒子 （大约 220 nm 平均直径） 通过原位聚合的水溶液的 NIPAAm 单体、 N，N'-methylenebisacrylamide （之二，交联剂），光引发剂和聚硅氧烷纳米颗粒 (0.5-2.0 wt %基于解决方案的重量) 在大约 7 摄氏度。纳米复合水凝胶的 VPTT 与纯 PNIPAAm 水凝胶是不会改变。动态力学分析和拉伸试验表明纳米粒子含量高一般生产改进水凝胶力学性能。纳米复合水凝胶的表面变得日益更疏水在所有温度 10 至 40 摄氏度之间的疏水性聚硅氧烷纳米粒子量是增加。当从 37 冷却到 25 摄氏度，鼠标平滑肌体细胞 (10T1/2） 被有效地分离纳米复合水凝胶表面。该实用程序 photopatterning 来创建表面 micropillars 组成的纳米复合水凝胶的表现。
Nckalpha 和 Nckbeta 中 PDGF-BB 信号以促进皮肤成纤维细胞迁移之间非补偿的角色。
血小板衍生生长因子 BB (血小板衍生生长因子-BB) 是食品和药物管理局 FDA 核准的生长因子、 丝裂原和 motogen 的皮肤成纤维细胞 (DFs)，作为皮肤伤口愈合。这两个密切相关 SH2/SH3 Nckalpha 和 Nckbeta，蛋白适配器连接血小板衍生生长因子-BB 给肌动蛋白细胞骨架和细胞动力传输信号。机理尚未完全了解。在此研究中，我们调查，肩并肩，刺激血小板衍生生长因子 BB DF 迁移中的 Nckalpha 和 Nckbeta 的角色。我们发现表示 PDGFRbeta Y751F 突变体 （防止 Nckalpha 绑定） 或 （防止 Nckbeta 绑定） 的 PDGFRbeta Y1009F 突变的细胞，DF 细胞分离 Nckalpha 或 Nckbeta 基因敲除小鼠和原人类 DF 细胞 RNA 干扰 (RNAi) 组合式的内源性的 Nckalpha 或 Nckbeta 所有未能响应血小板衍生生长因子-BB 在迁移。中东 SH3 域的 Nckalpha 或 Nckbeta 仅在人类 DFs 中过量表达也阻止血小板衍生生长因子-BB 诱导细胞迁移。然而，Nckalpha 和 Nckbeta 都不是由血小板衍生生长因子-BB 需要激活的血小板衍生生长因子受体、 p21 活化蛋白激酶 (Pak1)、 AKT、 细胞外信号调节激酶 (ERK) 1/2 或 p38MAP。虽然 PDGF-BB 刺激膜易位的 Nckalpha 和 Nckbeta，Nckalpha 似乎调解 Cdc42 信号的形成 filopodium，而 Nckbeta Rho 介导的信号转导诱使应力纤维。因此，这项研究已阐明的独立角色和 Nckalpha 和 Nckbeta 在 DF 迁移中，这是很关键的伤口愈合的作用机制。
微流控割裂开来 CNS 轴突髓鞘研究联合培养平台。
本文提出了一个可以用于中枢神经系统 (CNS) 轴突髓鞘研究的圆形微流控分割联合培养平台。索玛车厢组成的微流控平台和轴突/胶质车厢通过轴突指导微阵列连接在一起。髓鞘产生胶质细胞、 少突胶质细胞 (苏丹生命线行动），放置在轴突/胶质车厢、 交互只轴突但不是与神经元胞体索玛车厢内，让人想起体内情况许多轴突纤维哪里有髓的神经元细胞体之间的距离在苏丹生命线行动只限于。从体外培养的两个星期，让他们成熟并形成广泛的轴突网络在索玛车厢内 16 18 大鼠胚胎天前主脑神经。OL 祖细胞，分离产后每天 1-2 大鼠大脑，被添加到轴突/胶质车厢然后额外的两个星期与神经元共培养。Microdevice 显示之间的两个车厢和成功地孤立的神经元细胞体和树突轴突成长为轴突/胶质车厢的轴突指导微阵列通过从射流分离。圆形共育设备在这里发展表明优秀单元负载特征相当数量的单元格轴突指导微通道附近放置的位置。这大大增加了神经轴突穿越这些微越所示的概率比 51%的轴突/胶质车厢内的面积覆盖着轴突细胞在播种后两个星期。OL 祖细胞共培养成功分化为成熟的苏丹生命线行动在轴突/胶质车厢内神经轴突。这些结果表明此设备可用于作为一个优秀的体外联合培养平台学习本地化的轴突胶质细胞相互作用和信号。
超微型微生物燃料电池阵列揭示电化学活性微生物。
微生物燃料电池 （Mfc） 是显著的"绿色能源"设备，利用微生物，使其从有机物产生电力。目前正在使用并学习 MFC 设备不会产生足够的电源来支持广泛的和具有成本效益的应用程序。因此，研究重点战略，加强和 MFC 设备，包括探讨更电化学活性微生物，使其展开几个已知的 electricigen 家庭的输出功率。然而，大多数 MFC 设备不兼容与高通量筛选寻找微生物与高等电力发电能力。在这里，我们描述的超微型 MFC 数组，电化学活性微生物鉴定及其紧凑和方便用户平台的发展。MFC 数组由 24 的综合阳极和阴极院，因此，作为 24 独立微型 Mfc 功能并支持直接和平行比较的微生物电化学活动组成。空间不同 MFC 分庭在阵列上的电力发电概况满载 Shewanella oneidensis 先生 1 不同小于 8%。屏幕使用数组的环境微生物的确定与有关的腐败假单胞菌 Shewanella 红外 1 和 sp。 Shewanella 先生-7，并显示的 2.3-fold 高功率输出比 S.oneidensis 先生 1 参考菌株分离。因此，表现在 MFC 数组的实用程序。
使用选择性电绝缘材料的微电极阵列的光刻胶剥离技术的 Poly(dimethylsiloxane) Micropatterning。
Poly(dimethylsiloxane) (聚二甲基硅氧烷) 阵列基于光致抗蚀剂剥离技术，使与选择性开口电绝缘材料层的方法被提出。此方法使创建聚二甲基硅氧烷模式与小功能和各种厚度不受任何限制在他们的设计并不需要复杂的进程或昂贵的设备。旋涂有祭祀的光致抗蚀剂模式，其次是光刻胶剥离过程的衬底上的聚二甲基硅氧烷液体阶段创建了图层聚二甲基硅氧烷图案。带图案的聚二甲基硅氧烷层的厚度可以准确地控制 (6.5-24 µ m），通过调整工艺参数如聚二甲基硅氧烷旋转涂覆速度、 聚二甲基硅氧烷稀释比率和祭祀的光刻胶厚度。小到 15 微米的聚二甲基硅氧烷功能被成功图案和对最后的模式处理的每个参数的影响进行了调查。电阻测试和无隔热层显示图案聚二甲基硅氧烷层函数正确地作为电绝缘材料层的相邻电极间。生物相容性图案的聚二甲基硅氧烷层证实了达两个星期培养原代神经元细胞层之上。成功地形成一个广泛的神经元网络，显示此聚二甲基硅氧烷阵列方法可以适用于各种 biosensing 信号。这种制造方法的实用程序进一步证明了成功包含多电极阵列的柔性衬底上创建一个带图案的电绝缘材料层。
微观-宏观混合软光刻大师 (MMHSM) 制作的芯片实验室应用程序。
我们目前新型微观-宏观混合软光刻主 (MMHSM) 制作技术上可与某一单个的软光刻步骤复制具有微型化和大尺度特征的信号。首先由台式铣床创建具有大尺度结构 poly(methyl methacrylate) (聚甲基丙烯酸甲酯) 主。微型结构印迹主模具是通过热压成形过程获得聚甲基丙烯酸甲酯主模具有机玻璃表面上然后印迹的。Poly(dimethylsiloxane) (聚二甲基硅氧烷) 主然后是从这聚甲基丙烯酸甲酯主机通过标准的软光刻工艺复制的。这一过程使两个微型 (高度： 3-20 microm、 宽度： 20 500 microm) 和大尺度 (高度： 3.5 m m，宽度： 1.2 7 毫米） 结构，以从中最后聚二甲基硅氧烷设备可以方便地加盖大批量的聚二甲基硅氧烷主模具上共存。微流控结构需要大尺度尺寸高度，如水塘或射流油管的互连，可直接内置于 PDMS 微流控设备，没有冲压工艺通常使用手册。这大大减少了对齐错误和这种手工制作步骤所需的时间。在本文中，我们成功地证明这种新颖的混合制作方法的实用程序的制作与 40 内置流控接口和毫米波规模车厢通过 20 microm 宽和 200 microm 长微流控通道阵列的连接位置的聚二甲基硅氧烷多神经元共育平台的聚二甲基硅氧烷微流控设备。得到的结构的特点是为转印的图案大小和使用扫描电子显微镜和光学轮廓表面粗糙度的完整性。
表征控制骨缺损二维和三维超声成像技术。
超声正在成为有吸引力的替代方式标准 x 射线和 CT 骨评估应用程序的方法。从今天起，不过，有是缺乏系统的研究，调查诊断超声技术在骨显像的应用程序中的性能。这项研究的目的是了解成像骨的对照实验体外超声新技术的性能限制。实验样品的哺乳动物执行，而非哺乳动物骨骼与控制缺陷与大小从 400 microm 到 5 毫米.超声结果统计上相比所得的相同的样本，使用标准的 x 射线成像方式和光学显微镜。这项研究的结果证明可行的办法是利用超声波诊断成像技术评估亚毫米波骨缺损实时和高精度和精度。这些结果也证明了超声成像技术执行相对比 x 射线成像和光学成像方法，评估的范围广泛的控制缺陷在哺乳动物和非哺乳动物骨骼中。在将来，超声成像技术可能为骨显像的应用程序提供一个经济高效、 实时、 安全和便携的诊断工具。
TbetaRI Alk5 无关 TbetaRII 信号到 ERK1/2 在根据不同级别的 TbetaRII 表达人类皮肤细胞中。
TGFβ (TβR) TGFβ 受体结合激活 R hsc 途径，例如 Smad2/3，并独立于研发的 Smad 通路，如 ERK1/2。TGFβ-TβRII-TβRI-Smad2/3 通路的机制 ；不过，它不是知道如何 TGFβ 激活 ERK1/2。我们在这里展示虽然 TGFβ 同样激活 Smad2/3 中的所有单元格，它有选择地激活 ERK1/2 在皮肤细胞中，抑制表皮细胞 ERK1/2。这些相反效果的关联不同表达水平的 TβRII，是 7 十八倍高的真皮比表皮细胞的细胞。减少皮肤细胞 TβRII 表达的废除 TGFβ 刺激 ERK1/2 激活。TβRII 上调到相近的水平，在皮肤细胞中的表皮细胞中的表达切换到 ERK1/2 激活 TGFβ 诱导 ERK1/2 抑制作用。更耐人寻味的是，相比之下对 TβRII 介导 TGFβ Smad2/3 和 ERK1/2 信号转导的同等重要性，TβRI/Alk5 组合式阻止激活的唯一 Smad2/3，不 ERK1/2 在皮肤细胞中。同样，一激活 TβRI TD 激酶的表达激活只有 Smad2/3 和不 ERK1/2 在表皮细胞中。这项研究提供了解释为什么 TGFβ 有选择性地激活 ERK1/2 中某些单元格类型和独立的 TβRI TβRII 的直接证据给独立的 R-Smad 通路传输信号。
从 Thermoplasma Acidophilum 双官能团 5，10-甲基四氢叶酸脱氢酶/合成酶的晶体结构。
叶酸复合发挥关键作用的一个碳转移细胞过程。许多真核生物编码由 N 终端双功能域 (deh 公益少年团） 和 C 终端一元函数域 (syn) 组成的三功能四氢叶酸脱氢酶/合成酶/合成酶 (deh/公益/syn) 酶。在这里，我们报告第一类似 archeal 酶结构为双官能团甲基四氢叶酸脱氢酶/合成酶从本机的蛋白，也是其 NADP 复杂的 Thermoplasma acidophilum (TaMTHFDC)。TaMTHFDC 结构是二聚体与极地的界面，以及显示次要构象变化的 NADP 绑定站点。NADP 绑定站点中残留的方向不会改变对配体结合，纳入三个水分子的氢与 NADP 的复杂结构中的磷酸集团保税。我们的结构信息将有助于更好地了解四氢呋喃和一碳代谢的基础。
使用 Microfluidically 低温冷平面线圈磁共振 (MR) 显微系统。
我们目前 microfluidically 低温冷平面线圈的磁共振 (MR) 显微技术的发展。低温致冷射频 (RF) 线圈的磁共振成像 （MRI） 可以提高信噪比 (信噪比) 的实验信号。常规内含通常使用真空差距来保持样品要成像、 特别是生物样品，处于或接近室温低温冷却过程。此限制如何关闭低温冷却线圈可以放到示例。与此同时，小的线圈样距离大大提高先生由于有限的成像深度的平面先生栓塞的成像能力。这两个相互冲突的要求使用低温冷却中先生微弹簧圈的挑战。使用基于微流控低温恒温器的先生栓塞本地化的低温冷却是消除这些制约因素的一个步骤。这里介绍该系统包括综合低温冷却微流控平面仅接收线圈的下方，渠道和成像面上薄氮气隙隔开的平面线圈。通过软光刻工艺制备的聚合物微流控通道结构被用来流液氮下顺序低温冷却线圈平面线圈至液氮温度 (零下 196 ° C)。低温冷却系统的两个独特的功能，尽量减少线圈和样品之间的距离： （1） 小维度的聚合物微流控通道使本地化冷却的平面线圈，同时尽量减少对附近的成像面热影响。(2) 在成像面被分开低温冷薄的差距，通过其中氮气体流动使热成像的表面，使其保持为 0 ° C 以上和防止潜在的损害对生物样品的平面线圈。本地化的冷却效果是由模拟、 台架试验和磁共振成像实验验证的。使用这一系统低温冷却平面线圈内 4.7 特斯拉先生系统导致的 1.47 ± 0.11 倍相对于类似室温线圈平均图像信噪比增强。
空气阴极微生物燃料电池阵列： 用于识别和表征电化学活性微生物的设备。
微生物燃料电池 （Mfc） 产生了兴奋的环境和生物能源社区由于其耦合污水处理能源发电和多样的设备供电的潜力。提高微生物培养做法和 MFC 设备优化的战略追求已增加的发电能力，Mfc。然而，由于当前设备不支持并行分析或高通量筛选与 Mfc 中的电化学活性的很少一部分微生物物种有已确定。最近，我们演示了使用先进的微细加工方法来制造 MFC 芯片的可行性。在这里，我们通过示范超微型空气阴极 MFC 数组系统扩展这些研究。该系统包含 24 个人空气阴极 Mfc 集成到一个芯片上。该设备允许加载到数组的不同微生物的直接并行比较。环境样品被用来验证的空气阴极 MFC 数组系统实用程序和两个先前被隔离，7Ca （sp。 Shewanella） 和 3 C (栉) 被显示，分别显示 2.69 mW/m(2) 和 1.86 mW/m(2)，增强电化学活动。使用常规的大型实验空气阴极 MFC 验证这些调查结果。这里展示了并行的空气阴极 MFC 数组系统预计将促进和加速发现和电化学活性微生物的表征。
TGF-Β-介导的上皮-间充质细胞转 (EMT) 由 SMAD3 Β 连环素 CBP 依赖调节。
虽然具体的目标、 不同结果 （的上皮细胞增殖 vs 上皮间质转换 (EMT) 的分化 vs 块） 和精确的机制，在许多情况下的理由仍然是未知转型增长 factor-β(TGF-β]) 与 Wnt 之间的相互作用对许多生物进程，进程至关重要。我们调查了 β-连环素-依赖和转化生长因子-β1 (TGF-β1) 相互作用肺肺泡上皮细胞 (AEC) 范围内的 EMT 和肺纤维化。我们以前证明 ICG-001，一种小分子具体抑制剂 β-连环素/海关边境保护局 （但 300 不 β-连环素/芯片） 的相互作用，改善和逆转肺纤维化和抑制 TGF 介导 β1 α-平滑肌肌动蛋白 (α-SMA) 和胶原诱导的非洲经济共同体。我们现在演示 TGF-β1 诱导左键/TCF TOPFLASH 记者激活和核 β-连环素积累，虽然氯化锂补充了 TGF-β 诱导 α-SMA 表达，进一步确认合作之间 β-连环素和 TGF-β-依赖的信号通路。抑制和 Smad3 组合式，⑷ β-连环素和残忍的过度表达废除指示要求在这些 Smad3 依赖性影响 β-连环素 α-SMA 转录/表达式，对 TGF-β1 的影响。TGF-β 治疗之后 co 沉淀表明内源性 Smad3 与 β-连环素，直接相互作用虽然染色质沉淀 (芯片)-芯片-再确定 α-SMA 通过复杂地层 Smad3、 β-连环素和 CBP 之间的时空调控。ICG-001 抑制 α-SMA 表达/转录响应 TGF-β 和 α-SMA 启动子入住由 β-连环素和 CBP，表明以前未知必要 TGF-β1/β-连环素/CBP 介导 pro EMT 信号通路。临床意义是由 β-连环素/Smad3 交感神经和 CBP 表达 AEC 的森林小组患者所示。这些研究结果表明对肺纤维化的一种新的治疗方法由具体解耦依赖于连环素的 CBP 信号 TGF-β 的下游。
