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Articles by Jaewon Park in JoVE
JoVE General
Ein Multi-Kompartiment-ZNS-Neuron-Glia-Co-Kultur mikrofluidischen Plattform
1Department of Electrical and Computer Engineering, Texas A&M University (TAMU), 2Department of Veterinary Integrative Biosciences, Texas A&M University (TAMU)
Wir entwickelten eine neuartige Multi-Kompartiment-Neuron Co-Kultur Mikrosystem-Plattform für in-vitro-ZNS-Axon-Glia-Interaktionen Forschung. Die Plattform ist in der Lage die Durchführung von bis zu sechs unabhängigen Experimenten parallel und wurde unter Verwendung eines neu entwickelten Makro / micro hybrid Herstellungsverfahren.
Other articles by Jaewon Park on PubMed
Mikrofluidische Abteilen Kokulturen Plattform Für CNS Axon Myelinisierung Forschung
Dieser Beitrag stellt eine kreisförmige mikrofluidische Abteilen Kokulturen-Plattform, die für zentrale Nervensystem (ZNS) Axon Myelinisierung Forschung verwendet werden kann. Die Microfluidic-Plattform besteht aus einem Soma-Fach und ein Axon/Glia-fach über Arrays von Axon-Führung Mikrokanälen verbunden. Myelin produzierenden Glia, Oligodendrozyten (OLs), welche in das Axon/Glia-Fach, interagieren mit nur Axone aber nicht mit neuronalen Somata beschränkt auf der Soma-Abteilung, in-vivo Situation wo viele Axon Fasern Markhaltige sind von OLs in Abstand von neuronalen Zelle Körper erinnert. Primäre Stirnhirn Neuronen aus embryonalen Tag waren 16-18 Ratten kultivierten innerhalb der Soma-Fach für zwei Wochen um ältere und umfangreiche Axon Netzwerke zu bilden. OL-Vorläuferzellen, waren isoliert vom postnatalen Tag 1-2 Ratte Gehirne, dann hinzugefügt, um das Axon/Glia-Fach und co-cultured mit Neuronen für eine weitere zwei Wochen. Die Microdevice zeigte fluidische Isolierung zwischen den zwei Fächern und erfolgreich isoliert neuronalen Zelle Körper und Dendriten von Axone wachsen durch die Arrays der Axon-Führung Mikrokanälen in das Axon/Glia-Fach. Das kreisförmige Kokulturen-Gerät entwickelt hier zeigte hervorragende Zelle laden Merkmale wo signifikante Anzahl von Zellen in der Nähe der Axon-Führung Mikrokanälen positioniert wurden. Dies deutlich erhöht die Wahrscheinlichkeit der Axone überschreiten diese Mikrokanälen, wie durch die mehr als 51 % der Fläche zum Axon/Glia-Fach mit Axone bedeckt, zwei Wochen nach der Aussaat der Zelle. OL-Vorfahre mit Axone in das Axon/Glia-fach erfolgreich unterschieden in Reife OLs co-cultured. Diese Ergebnisse zeigen, dass dieses Gerät als ausgezeichnete in-vitro Kokulturen Plattform verwendet werden kann, zur Untersuchung von lokalisierten Axon-Glia-Interaktion und Signalisierung.
Micropatterning Von Poly Mit Einer Fotolack-Lift-Off-Technik Für Selektive Elektrische Isolation Von Mikroelektroden-Arrays
Ein Poly (PDMS) Methode basiert auf einem Fotolack Lift-Off Technik, um eine elektrische Isolierung-Schicht mit selektiven Öffnungen Musterung wird vorgestellt. Die Methode ermöglicht die Erstellung von PDMS-Muster mit kleinen Features und verschiedenen Stärken, ohne jede Einschränkung in den Designs und ohne die Notwendigkeit für komplizierte Prozesse oder teure Ausrüstungen. Gemusterte PDMS-Schichten wurden von Spin-Coating Flüssigphase PDMS auf einem Substrat mit opfernden Fotolack Muster, gefolgt von einem Fotolack-Lift-Off-Prozess erstellt. Die Dicke der gemusterten PDMS Schichten genau sein könnte (6.5-24 µm) durch Anpassen der Verarbeitungsparameter wie PDMS-Spin-Coating-Geschwindigkeiten, PDMS-Verdünnung-Verhältnisse und aufopfernde Fotolack dicken gesteuert. So klein wie 15 µm PDMS-Funktionen wurden erfolgreich gemustert und die Auswirkungen der einzelnen Parameter Verarbeitung auf die endgültige Muster wurden untersucht. Elektrischer Widerstand testet zwischen benachbarten Elektroden mit und ohne die Isolationsschicht, die zeigte, dass die gemusterten PDMS Funktionen ordnungsgemäß als elektrische Isolierung Schicht Schicht. Biokompatibilität der gemusterten PDMS Ebene wurde durch Züchtung primäre Neuron Zellen über der Ebene für bis zu zwei Wochen bestätigt. Ein umfangreiches neuronales Netzwerk wurde erfolgreich gegründet, zeigen, dass diese Methode Musterung PDMS auf verschiedenen Biosensing Mikrovorrichtungen angewendet werden kann. Das Dienstprogramm dieser Fabrikation-Methode zeigte sich weiter erfolgreich eine gemusterte Elektroisolierung-Schicht auf flexiblen Substraten mit Electrode Arrays erstellen.
Mikro-Makro-Hybrid-weich-Lithografie-Meister (MMHSM)-Fabrikation Für Lab-on-a-Chip-Anwendungen
Wir präsentieren eine neuartige Mikro-Makro-Hybrid weich-Lithographie-Technik Fertigung Meister (MMHSM), wo Mikrovorrichtungen mit Microscale und makroskopischen Merkmalen können mit einem einzigen Schritt weich-Lithografie repliziert werden. Ein Poly(methylmethacrylat) (PMMA)-Meister mit makroskopischen Strukturen entstand zuerst aus einem Prüftisch-Fräsmaschine. Ein Prägung-master-Form mit kleinräumige Strukturen wurde dann in der PMMA-Oberfläche durch einen heiß-Prägung einen PMMA-master-Form erhalten eingeprägt. Poly (PDMS) Meister wurde dann aus dieser PMMA-Meister durch ein weich-Lithografie-Standardprozess repliziert. Dieser Prozeß erlaubt beide Microscale (Höhe: 3-20 Microm, Breite: 20-500 Microm) und großräumige (Höhe: 3,5 mm, Breite: 1,2-7 mm) Strukturen die Koexistenz auf der PDMS-master-Form aus dem endgültigen PDMS-Geräte leicht werden heraus in großen Mengen abgestempelt könnte. Mikrofluidische Strukturen erfordern makroskopischen Abmessungen in der Höhe, wie Stauseen oder fluidische Röhre verbindet, konnte direkt in PDMS Microfluidic Vorrichtungen ohne die üblicherweise verwendete manuelle Stanzen Prozess integriert werden. Dies reduziert erheblich Ausrichtungsfehler und Zeitaufwand für die manuelle Fertigung Schritte. In diesem Papier gezeigt wir erfolgreich das Dienstprogramm dieser neuartigen Hybrid-Fertigung-Methode von Epoxidharzen eine PDMS mikrofluidische Gerät mit 40 integrierte Schnittstellen fluidische und PDMS multi-compartment Neuron Kokulturen Plattform, wo Millimeter-Skala Fächer über Arrays von 20 Microm breit und 200 Microm lange mikrofluidische Kanäle verbunden sind. Die resultierenden Strukturen waren für die Integrität der übertragenen Muster-Größen und die Rauheit mit Rasterelektronenmikroskopie und optische Profilometrie gekennzeichnet.
Ein Magnetresonanz (MR)-Mikroskopie-System Mit Eine Spule Für Die Kryo-gekühlten Microfluidically-planar
Wir präsentieren die Entwicklung einer Microfluidically Cryo-Kühlmittel planar Spule für Magnetresonanz (MR)-Mikroskopie. Tiefkalt Kühlung Radiofrequenz (RF) Spulen für Magnetresonanz-Bildgebung kann (MRI) das Signal-Rausch-Abstand (SNR) des Experiments verbessern. Konventionelle Kryostate verwenden normalerweise eine Vakuum Lücke Beispiele abgebildet, vor allem biologische Proben, an oder nahe Raumtemperatur während Cryo-Kühlung zu sein zu halten. Diese Grenzen wie nah eine Kryo-Kühlmittel-Spule zum Beispiel platziert werden kann. Zur gleichen Zeit verbessert eine kleine Spule-zu-Sample-Strecke erheblich, die Herr bildgebende Fähigkeit wegen der begrenzten bildgebenden Tiefe der planaren Herr Microcoils. Diese zwei widersprüchlichen Anforderungen stellen Herausforderungen für die Nutzung der Cryo-Kühlung in Herrn Microcoils. Die Verwendung von einer mikrofluidische basierend Kryostat für lokalisierte Cryo-Kühlung von Herrn Microcoils ist eine Maßnahme zur Unterbindung dieser Einschränkungs. Das hier vorgestellte System besteht aus planaren nur empfangen-Spulen mit integrierten Cryo-Kühlung mikrofluidische Kanäle unterhalb und eine bildgebende Oberfläche auf der planaren Spulen, getrennt durch eine dünne Stickstoff-Gas-Lücke. Polymer mikrofluidische Kanalstrukturen fabriziert durch weiche Lithographie Prozesse wurden zur flüssigem Stickstoff unter der Spulen zu Cryo-Cool die planaren Spulen auf Temperatur Flüssigstickstoff (-196 ° C) fließen. Zwei einzigartige Features von der Cryo-Kühlsystem minimieren den Abstand zwischen der Spule und im Beispiel: (1) die kleine Dimension des Kanals mikrofluidische Polymer ermöglicht lokalisierte Kühlung der planaren Spulen, bei gleichzeitiger Minimierung der thermische Effekte auf der nahe gelegenen bildgebenden Oberfläche. (2) Die bildgebende Oberfläche ist die Cryo-Kühlmittel planar Spule durch einen dünnen Spalt getrennt durch welche Stickstoff Gasflüsse um die bildgebende Oberfläche, über 0 ° C zu halten und verhindert mögliche Schäden an biologischen Proben thermisch isolieren. Die lokalisierte kühlende Wirkung wurde durch Simulationen, Sitzbank testen und MR-Tomographie Experimenten validiert. Mit diesem Kryo-Kühlmittel planar Spulensystem in einem 4,7 Tesla MR-System führte zu einer durchschnittlichen SNR Bildverbesserung von 1,47 ± 0,11 mal relativ ähnliche Raumtemperatur Spulen.
