Method Article

التحكم الكمي والزمني للأكسجين المكروية في جزيرة واحدة المستوى

DOI:

10.3791/50616

⸱

November 17th, 2013

 ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Mechanical Engineering, University of Michigan-Dearborn, 2Department of Surgery/Transplant, University of Illinois at Chicago, 3Department of Bioengineering, University of Illinois at Chicago

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

السيطرة الأكسجين ميكروفلويديك يمنح أكثر من مجرد الراحة والسرعة على غرف ميتة لإجراء تجارب بيولوجية. خصوصا عندما نفذت عبر نشر عبر غشاء، يمكن توفير الأكسجين السائل ميكروفلويديك المتزامن والتحويرات المرحلة الغاز على مستوى الميكروسكيل. هذه التقنية تتيح ديناميكية تجارب متعددة حدودي الحرجة لدراسة جزيرة الفيزيولوجيا المرضية.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

الأوكسجين في وقت واحد ورصد العوامل اقتران تحفيز إفراز الجلوكوز في تقنية واحدة هو أمر حاسم لنمذجة الدول المرضية في جسم المريض من جزيرة نقص الأكسجة، وخاصة في بيئات زرع. تقنيات غرفة ميتة قياسي لا يمكن أن تعدل كل من التحفيز في نفس الوقت ولا توفر مراقبة الوقت الحقيقي من العوامل اقتران تحفيز إفراز الجلوكوز. لمعالجة هذه الصعوبات، طبقنا تقنية ميكروفلويديك متعدد الطبقات لدمج كلا مائي والتحويرات المرحلة الغاز عبر غشاء نشرها. وهذا يخلق شطيرة التحفيز في جميع أنحاء الجزر microscaled داخل polydimethylsiloxane شفافة (PDMS) الجهاز، مما يتيح رصد العوامل المذكورة آنفا عن طريق اقتران مضان المجهري. بالإضافة إلى ذلك، يتم التحكم في إدخال الغاز بواسطة زوج من microdispensers، وتوفير، التحويرات دقيقة الفرعية الكمية من الأوكسجين بين 0-21٪. يتم تطبيق هذا نقص الأكسجين متقطع للتحقيق في ظاهرة جديدة من جزيرةر شروط مسبقة. وعلاوة على ذلك، مسلحة مع المجهري المتعدد الوسائط، استطعنا أن ننظر إلى الكالسيوم مفصلة وديناميات قناة K ATP خلال هذه الأحداث ميتة. نحن نتصور نقص الأكسجة ميكروفلويديك، وخاصة المرحلة المزدوجة هذه التقنية في وقت واحد، وأداة قيمة في دراسة الجزر فضلا عن العديد من أنسجة الجسم الحي السابقين.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

نقص الأكسجة ديناميكية المهم في البيولوجيا، وتحديدا لزرع جزيرة

نقص الأكسجة ديناميكية هو الفسيولوجية الهامة وكذلك المعلمة المرضية في جسم المريض في العديد من الأنسجة البيولوجية. التغيير في الأكسجين، على سبيل المثال، هو إشارة قوية التنموية في الأوعية الدموية. علاوة على ذلك، الأنماط المكانية والزمانية في نقص الأكسجة تعدل HIF1 ألفا وتلعب دورا في أمراض مثل سرطان البنكرياس. نقص الأكسجين هو أيضا عامل التباس مؤثرة على نتائج زرع جزيرة. في الآونة الأخيرة، وقد أثبتت زمنيا التذبذبات من نقص الأكسجة، أو نقص الأكسجة متقطعة (IH) الفوائد في "شروط مسبقة" الجزر 1. ومع ذلك،....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. إعداد الفشوت ماوس

  1. تشريح C57BL / 6 الفئران وعزل الجزر عن طريق الهضم كولاجيناز وFicoll الفصل المتدرج الكثافة. (راجع المواد المشار إليها في JOVE 2،3).
  2. احتضان الجزر في المتوسط ​​RPMI-1640 تحتوي على 10٪ FBS، 1٪ البنسلين / الستربتوميسين، و 20 ملي HEPES في أطباق بتري (37 درجة مئوية، 5٪ CO 2). بعد العزلة، والجزر الثقافة لمدة 24 ساعة قبل استخدامها في التجارب. استخدام الجزر في غضون 1-2 أيام لضمان تحقيق نتائج متسقة.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

المركزية إلى هذا الأسلوب جزيرة نقص الأكسجة هو القدرة على تعديل المائي والغازي التحفيز المرحلة في نفس الغرفة ميكروفلويديك مع العابرين دقيقة الحجم. الشكل 1 هو نتيجة ممثل أ) التحفيز المزدوج وب) التحويرات بسرعة تقاس داخل غرفة جزيرة. التشكيل المائي، كما هو موضح من قبل إدخال فلوريسئين في غرفة، يحقق التوازن في 3:57 دقيقة من الخلط. وعلاوة على ذلك، والأكسجين يمكن صعدت 5-21٪ مع العابرين سريع، مما يتيح الدراجات الأكسجين مع فترات قصيرة قدر 2 دقيقة. يمكن أيضا أن يتحقق أعماق مخ.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

طرائق متعددة متكاملة في هذا الأسلوب جزيرة نقص الأكسجة الحاضر عدة نقاط لاحظ هنا لاستكشاف الأخطاء وإصلاحها. أول مواصلة الجزر المعزولة أن تتحلل وتتفكك في الثقافة بسبب الانزيمات الهاضمة من خلايا عنيبية. توحيد التجارب ل1-2 أيام بعد جزيرة العزلة وبالتالي حاسما في الحصول على نتائج متسقة. الثانية، أوقف تدفق مائي خلال نقص الأكسجة ونقص الأكسجين متقطع لمنع الحمل الحراري التخليص على الحدود بين تدفق الصفحي ونشرها. هذا يبدو للحد من مدة جزيرة شروط مسبقة. التكامل في المستقبل من تبادل الغازات في ا.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

يعلن الكتاب أنه ليس لديهم مصالح مالية المتنافسة.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

وأيد هذا العمل من قبل المعاهد الوطنية للصحة منح R01 DK091526 (JO)، جبهة الخلاص الوطني 0852416 (DTE)، ومشروع شيكاغو للسكري.

....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
<قوي>كاشف / مادة < / قوي >
سبينرلوريلWS-400
SU8MicroChemSU8-2150 / SU8-2100
لوحة بيانات رقميةPMC722A
مصباح علاج بالأشعة فوق البنفسجيةOmniCureS1000
PMDSDow ChemicalSylgard 184
Corona WandETPBD-20AC
غرفة فراغBel-Art420220000
موزعات صغيرةشركة LeeIKTX0322000A
5 فولت و 20 فولت تيار مستمر راديو الطاقةShack
NI USBNational InstrumentNI USB-6501
ميزان حرارةأوميغا الهندسية ، Inc.
مضخة تمعجيةجيلسونميني بالس 2
مستشعر الأكسجينبصريات المحيطNeoFox
Fraction CollectorGilson203
PippetteFisher ScientificFinnpipette II 100 & mu ؛ ل
مجهر epifluorescence المقلوبLeicaDMI 4000B
50 مل أنابيب مخروطيةفيشر Scientific Fura-2
الجزيئية لصبغة التألق، تقنيات الحياة
Rhodamine 123 المجسات الجزيئية لصبغة التألق، تقنيات الحياة ،
وسائل الإعلام الثقافيةSigma-AldrichRPMI-1640
هيبسسيجما ألدريتش
جلوكوزسيجما ألدريتش
مصل الأبقار ألبومينسيجما ألدريتش
30 في أنابيب السيليكونكول بارمر1/16 بوصة × 1/8 في
1.5 مل أنابيب إيبندورففيشر Scientific
Y-موصلاتكول بارمر1/16 بوصة و 4 مم
موصلات حقنةCole-Parmerأنثى قابس لور 1/16 في
موصلات مستقيمةCole-Parmer1/16 في
موصل الكوعCole-Parmer1/16 بوصة
المجسات

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Lo, J. F., Wang, Y., et al. Islet Preconditioning via Multimodal Microfluidic Modulation of Intermittent Hypoxia. Anal. Chem. 84 (4), 1987-1993 (2012).
  2. Qi, M., Barbaro, B., Wang, S., Wang, Y., Hansen, M., Oberholzer, J. Human Pancreati....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Microfluidic HypoxiaOxygen ModulationIslet IsolationFluorescence MicroscopyPDMS DeviceGas Permeable MembraneCalcium DynamicsKATP ChannelIntermittent HypoxiaGlucose Stimulus

Related Articles