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Articles by Tricia Harvat in JoVE
JoVE General
Un système multi-paramétriques Islet périfusion dans un dispositif microfluidique périfusion
1Department of Surgery, University of Illinois, Chicago, 2Department of Bioengineering, University of Illinois, Chicago
Un dispositif microfluidique périfusion îlot a été développé pour l'évaluation de la sécrétion d'insuline des îlots dynamiques multiples et simultanées imagerie de fluorescence de l'influx de calcium et mitochondrial changements potentiels.
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Dispositif Microfluidique Pour La Caractérisation Multimodale Des îlots Pancréatiques
Un dispositif microfluidique pour perfuser des îlots pancréatiques, tout en caractérisant leurs fonctionnalités grâce à l'imagerie de fluorescence du potentiel de membrane mitochondriale et du calcium intracellulaire ([Ca (2 +)] (i)), en plus de dosage immunoenzymatique (ELISA) la quantification de l'insuline sécrétée était développé et caractérisé. Cette caractérisation multimodale de la fonction des îlots sera de faciliter l'évaluation rapide de la qualité des tissus immédiatement l'isolement suivante à partir de pancréas de donneur et de permettre des décisions plus éclairées de transplantation à faire ce qui peut améliorer les résultats de transplantation. La chambre de perfusion microfluidique permet des débits allant jusqu'à 1 mL min (-1), sans aucune perturbation notable ou de cisaillement des îlots. Cette quantification multimodal a été faite sur la souris et des îlots humains. La capacité de ce dispositif simple microfluidique pour détecter des variations subtiles dans les réponses des îlots de Langerhans dans différents tests fonctionnels réalisés à court de temps-périodes montre que le dispositif de perfusion microfluidique chambre peut être utilisé comme un nouvel étalon-or pour effectuer une analyse complète des îlots et d'obtenir une valeur prédictive plus significative valeur pour la fonctionnalité des îlots avant la transplantation des receveurs, qui est actuellement difficile de prédire l'aide d'un test fonctionnel unique.
Périfusion Microfluidique Et Dispositif D'imagerie Pour Multi-paramétrique D'évaluation Fonction Islet
Un dispositif microfluidique îlot périfusion a été développé pour l'évaluation de la sécrétion d'insuline dynamique des îlots pancréatiques multiples et simultanées d'imagerie de fluorescence de l'influx de calcium et mitochondriaux des changements potentiels. Le déployèrent conception du dispositif de deuxième génération optimisé la distribution efficace et uniforme de mélange rapide des solutions alternatives dans la chambre périfusion et a permis la génération de gradients de glucose reproductibles. L'imagerie simultanée de l'influx de calcium et mitochondriales changements potentiels dans réponse à la stimulation du glucose ont montré un haut rapport signal bruit et la résolution spatio-temporelle. Ces résultats suggèrent que ce système peut être utilisé pour une étude détaillée de la fonction endocrine des îlots pancréatiques à l'imagerie simultanée de flux ionique intracellulaire et mitochondriale des changements potentiels de membrane. Cet outil peut être utilisé pour évaluer la qualité de la préparation avant la transplantation des îlots et pour des études in vitro de la fonction des îlots.
Taille Basée Sur La Séparation Et De Collecte Des îlots Pancréatiques De Souris Pour L'analyse Fonctionnelle
Taille Islet a été récemment démontré être un facteur important dans la détermination de l'homme les résultats de transplantation des îlots de Langerhans. Dans cette étude, un dispositif multi-couches microfluidique a été développé et quantifiés pour la taille basée sur la séparation d'une population hétérogène d'îlots de souris. L'appareil a été fabriqué en utilisant la norme lithographie douce et polydiméthylsiloxane (PDMS). Taille basée sur la séparation a d'abord été démontré par injection d'une population hétérogène de perles de verre entre 50-300 micromètre de diamètre qui ont été séparés en cinq sous-populations en fonction de leur diamètre. Ensuite, une population hétérogène d'îlots pancréatiques de souris, entre 50-250 micromètre de diamètre a été séparé en quatre sous-populations. Tout au long de ce processus, les îlots est resté intact, sans aucun signe de dommages, comme indiqué par la coloration la viabilité des cellules. Islet sécrétion d'insuline stimulée par le glucose de chaque sous-population d'îlots a également été évaluée démontrant que les îlots plus petits de 150 microm ont des indices de stimulation supérieures (SI) par rapport aux îlots de plus de 150 microm. Dans cette étude, nous avons trouvé que les îlots compris entre 100 et 150 microm microm de diamètre avait la plus grande valeur SI dans une population hétérogène d'îlots.
Vecteurs Modifiés Nanoparticule D'or: Un Système De Livraison Biocompatible Intracellulaire De Transplantation De Cellules Des îlots Pancréatiques
La transplantation d'îlots est une thérapie émergente de diabète de type 1 avec un succès variable. Molecular Therapeutics est une approche prometteuse pour améliorer la fonction du greffon d'îlots et de résultats de la transplantation. Vecteurs traditionnels de prestation, cependant, ont une pénétration cellulaire pauvres et conduisent généralement à la fonction des îlots compromise. Nanoparticules d'or modifiées représentent une alternative potentielle en ce sens qu'ils sont repris dans les cellules de manière efficace et ont des propriétés de liaison. L'objectif de cette étude était de déterminer si des nanoparticules d'or peuvent transfecter îlots uniformément sans compromettre la fonction cellulaire.
Application De La Technologie Microfluidique à La Recherche D'îlots Pancréatiques: Première Décennie Du Endeavor
les cellules ß répondre à la glycémie par l'insuline sécrétant de maintenir l'homéostasie du glucose. Périfusion permet la manipulation des indices biologiques et chimiques dans l'élucidation des mécanismes de β-physiologie cellulaire. Récemment, des dispositifs microfluidiques en polydiméthylsiloxane et Borofloat verre ont été développés comme des configurations périfusion miniaturisés et ont démontré les avantages distincts par rapport aux techniques conventionnelles pour résoudre sécrétoire rapide et des formes d'onde métabolique intrinsèque à cellules ß. Afin d'améliorer la détection et la surveillance des capacités, ces dispositifs ont été intégrés avec les outils d'analyse pour augmenter le débit de dosage. Les résolutions spatio-temporelles de ces analyses ont été améliorées par le contrôle de flux amélioré, les vannes et la compartimentation. Pour la première fois, cette étude fournit un aperçu des appareils actuels utilisés dans les études d'îlots et analyse leurs forces et leurs qualités expérimentale. Pour réaliser le potentiel des applications microfluidiques îlots, il est essentiel de combler le fossé dans la conception et l'application entre les ingénieurs et les biologistes à travers la création d'essais biologiques normalisés, et des interfaces conviviales.
Hautement Purifiée Versus Filtré Collagénase Brut: L'homme Comparables Les Résultats D'isolement Des îlots
Cette étude a été conçue pour comparer l'impact a posteriori de pétrole brut de la collagénase Sigma V (Sigma V, n = 52) à haute purifié collagénase Serva NB1 (Serva NB1, n = 42) sur l'homme les résultats d'isolement des îlots de Langerhans. Une filtration en trois étapes a été appliquée au brut V Sigma pour éliminer la contamination d'endotoxine et les impuretés, en outre, ce processus a été utilisé comme outil de présélection beaucoup. Résultats d'isolement ont été déterminées par l'efficacité de digestion, les rendements des îlots de Langerhans, la pureté, la viabilité, stimulée par le glucose libération d'insuline, et la teneur en endotoxines. L'efficacité de digestion entre Sigma V et Serva NB1 était statistiquement significative (Sigma V: 64,71% vs Serva NB1: 69,71%, p = 0,0014). Toutefois, les rendements des îlots étaient similaires (Sigma V: 23422,58 vs Serva NB1: 271097 IEQ, p = 0,23) entre les groupes. Il n'y avait pas de différence significative observée dans la pureté des fractions ayant des puretés supérieures à 75%. Viabilité (Sigma V: 93,3% vs Serva NB1: 94,8%, p = 0,061) et les indices de stimulation (Sigma V: 3,41 vs Serva NB1: 2,74, p = 0,187) étaient également similaires entre les deux groupes. L'impact de l'ischémie froide et l'âge sur les résultats d'isolement dans le groupe Sigma V était comparable au groupe Serva NB1. Le contenu en endotoxines des produits finaux dans le groupe Sigma V filtrée était significativement inférieure à celle dans le groupe de haut-purifié Serva NB1 (0,022 UE / ml vs 0,052 EU / ml, p = 0,003). En outre, dans le groupe Sigma V, il était beaucoup minime à la variation du lot et aucune perte significative de l'activité enzymatique après filtration. Ces résultats indiquent que l'utilisation de Sigma V ou d'autres mélanges d'enzymes brutes pour la recherche pancréas est justifié de réduire les coûts d'isolement et d'augmenter la quantité d'îlots disponibles pour la recherche îlot critique. Ces résultats valident également la nécessité d'une analyse par des enzymes systématique pour résoudre ces incohérences dans la qualité de l'enzyme ensemble une fois pour toutes.
Deux Réseaux Périfusion Microfluidiques Pour Périfusion Islet Simultanée Et L'imagerie Optique
Cette étude explore une nouvelle classe de dispositif microfluidique duplex qui utilise un réseau périfusion double d'effectuer simultanément des cellules vivantes d'imagerie optique des activités physiologiques et de la cinétique de libération d'insuline étude sur deux populations d'îlots. Ce dispositif intègre également sur puce mélangeurs chevrons décalés (SHMS) pour accroître l'efficacité de mélange et de faciliter la génération de gradients chimiques définies par l'utilisateur. Îlots de souris sont utilisés pour mesurer simultanément la libération d'insuline dynamique, des changements dans le potentiel mitochondrial, et l'afflux de calcium en réponse à sécrétagogues de l'insuline (glucose et le tolbutamide), et de montrer un signal haute-sur-bruit et la résolution spatio-temporelle de tous les paramètres mesurés à la fois pour périfusion chambres. Ce système a de nombreuses applications potentielles pour l'étude de β-physiologie cellulaire et physiopathologie, ainsi que pour le criblage de médicaments thérapeutiques. Ce dispositif périfusion double ne se limite pas à des études d'îlots et pourrait être facilement appliquée à d'autres tissus et de cellules, sans modifications majeures.
Prévention Systématique De Formation De Bulles Et D'accumulation De for Long-term Culture De Cellules Des îlots Pancréatiques Dans Le Dispositif Microfluidique
Fiable culture cellulaire à long terme dans le système microfluidique est limitée par la formation de bulles d'air et d'accumulation. Dans cette étude, nous avons développé un système d'élimination de bulles à la fois capable de piéger et de déchargement des bulles d'air d'une manière cohérente et fiable. Combiné avec PDMS (polydiméthylsiloxane) traitement de surface hydrophile et le remplissage de vide, un système microfluidique périfusion équipé du piège à bulles a été appliquée avec succès à long terme de la culture d'îlots pancréatiques de souris sans formation de bulles et sans interruption de l'écoulement. En plus de démontrer la viabilité des cellules et la morphologie normale des îlots, de post-culture îlots exposés normales cinétique sécrétion d'insuline, de signalisation intracellulaire de calcium, et des changements dans le potentiel mitochondrial en réponse au défi du glucose. Cette conception pourrait être facilement adapté par d'autres systèmes microfluidiques en raison de sa conception simple, la facilité de fabrication et de portabilité.
Islet Préconditionnement Par La Modulation Microfluidique Multimodal De L'hypoxie Intermittente
La stimulation simultanée des anciens îlots pancréatiques in vivo avec de l'oxygène et de glucose dynamique est une technique critique pour étudier comment l'hypoxie altère stimulée par le glucose de réponse, en particulier dans les environnements de transplantation. Des techniques classiques en utilisant une chambre de hypoxique ne peut pas fournir à la fois l'oxygène et du glucose modulations, tout en surveillant stimulus-sécrétion de facteurs de couplage en temps réel. En utilisant un dispositif microfluidique roman avec du glucose intégré et les modulations d'oxygène, nous avons quantifié déficience de la réponse hypoxique îlot par l'afflux de calcium, les potentiels mitochondriales, et la sécrétion d'insuline. Induite par le glucose ampleur réponse calcique et la phase ont été supprimées par l'hypoxie, tandis que l'hyperpolarisation mitochondrial et sécrétion d'insuline diminué en coordination. Plus important encore, la réponse hypoxique a été améliorée par le préconditionnement îlots à l'hypoxie intermittente (IH, 1 min / 1 min vélo 5-21% pendant 1 h), se traduisant par la sécrétion d'insuline améliorée. En outre, le blocage de K ATP mitochondriaux) canaux supprimés préconditionnement avantages de IH, semblables à des mécanismes dans les cardiomyocytes préconditionnés. En outre, le dispositif multimodal peut être appliqué à une variété de dynamiques oxygène métaboliques études dans d'autres tissus ex vivo.
