微流体装置与Groove的模式，为研究细胞行为
August 30th, 2007
我们描述了一种用于制造微流体装置，可以使细胞的捕获和文化协议。在这种方法中，如微流体通道内的沟槽图案的微观结构是用来建立低剪切应力区域内的细胞可以停靠。
我叫江，是哈佛大学和麻省理工学院的海报研究员，健康、科学和技术。所以我在这个实验室中的专业知识，我可以生成新颖的预测设备来研究细胞行为。我可以生成非常新颖的梯度设备，也可以生成积分到我的预测设备。
TC 器件可以精确纵电池单元的相互作用和单元的相互作用以及电池的太阳因子接触。因此，使用 TC 系统，我可以学习了解基本的细胞生物学，并应用一些发育生物学以及一些生物生物干细胞生物工程。我叫 Amir Manchi，是哈佛大学麻省理工学院健康科学与技术部 Haan 实验室的本科生教授。
我一直在研究微充能装置，我们一直在努力作为原理证明，证明微流控装置是培养细胞的巨大潜力装置，并进行了不同的研究，例如毒性研究，我们还尝试研究和优化这些装置内部的流体特性作为流速的函数， geometry 和其他不同类型的参数。现在我们从微加工室开始，我们要做的是尝试制造一些微流体器件，以便实现微叶器件，我们需要一些硅晶片模型，我们需要一些 PDMS 模具。这种 PDMS 聚合物实际上是两种不同物质的混合物。
它是硅弹性体基和硅弹性体电流剂的混合物。我们混合这两种物质的方法是将它们以 10 比 1 的比例混合，即 10 个碱和 1 个固化剂。现在我想要大约 20 克的底料。
我还需要两克固化剂，而固化剂的密度要小得多。它会来得更快，我必须小心一点。所以现在大约是 22 度，我想将基料和固化剂混合在一起。
所以我将使用 pipe 来执行此作。我会尽量把它们混合在一起。我想将这种 PDMS 聚合物倒在硅晶片的顶部，这些晶片实际上上面有图案，硅晶片有助于为 PDMS 模具提供图案。
您实际上可以注意到，我这里有两个硅片，原因是其中一个用于我们的微填充器件的顶层，另一个用于底层。我们需要在微流体器件中构建两层，因为我们试图在内部有一个通道，而微流体器件背后的整个故事是我们希望在这些通道内有流动。所以我需要将这种混合物倒在两个硅片的顶部，因为这种混合物中有很多气泡。
我想去除这些气泡，我们所做的就是使用真空来去除这些气泡。我们回到了主实验室区域，正如我之前告诉过大家的，因为 PDMS 混合物内部有很多气泡，我们想去除它，我将把混合物放在真空室内的硅片顶部。我要关闭腔室，然后打开真空，完成后，我们将 PDMS 模具放入烘箱中过夜，以使它们更坚固。
好了，我们现在在实验室里，我们想组装这些微型叶状装置。我们要做的是，我们要拿 PDMS 模具，这些模具已经在培养箱内放置了一夜，它们已经形成，它们已经形成了硅晶片上的图案，我将使用两种不同的图案。在左侧，您可以看到微通道，它将成为顶层，右侧您可以看到一些绿线图案，它们将成为底层。
这就是，这将在微型设备内部形成凹槽。我从切割这些凝胶开始，以便能够获得顶层，以便很容易从硅晶片中分离出来。我要做的是，将它面朝上转移到这些 Petra 盘子中，这样图案就会朝上。
我将对凹槽尝试同样的事情，即绿线图案。所以这些将形成底层。所以一旦凝胶被切割，我就要把它转移到 Petra 培养皿中，为了防止灰尘覆盖在图案上，我要用胶带粘住它们。
下一步是冲孔通道的末端，以便让细胞和介质流入和流出。我要做的是，因为我这里有一个很宽的表面，我自己看不到图案，所以我要使用它来看到通道，我要打两端。所以我要在这里打一个大拳头，所以它必须能够有一个储备单，在另一边，我要打一个小孔，以便能够在另一侧使用聚乙烯乙醇管。
我们现在在微加工室，下一步是连接我们拥有的两个不同的表面。为此，您正在使用这台称为等离子清洗机的机器，该过程称为等离子处理。在这个腔室内发生的事情是，我们将有一个等离子体环境，在等离子体表面相互作用时，将发生的事情是等离子体实际上会打破薄弱的表面平衡，并用高反应性化学基团取而代之。
所以现在要做的是，我要取出它放在这里的胶带，以防止灰尘，我要把这些模具放在腔室内。我要把这扇门完全关上，先通电，然后抽水，然后我们就可以出发了。我们将在 5 到 10 分钟内取走。
现在我想把它关掉，所以我关掉了泵和电源，然后打开腔室。实际上这里有一个负压，所以你可能会听到这个声音。就是这样，因为负压，所以我慢慢地把我的模具取出来。
由于我们两个图案表面都朝上，我将取底层，将其放在我的左手中，我将取顶层，将其倒置并放在我的凹槽顶部，然后将顶层推到彼此之间。粘合强度和持久性是使用这种等离子处理机的优势。你现在在这里看到的是，你实际上可以看到顶层的通道，你可以看到底层的凹槽图案，它已经准备好进行下一步了。
然后把这个文化室、这个文化食物带到这里，然后开门菜。然后我们可以加载纤连蛋白，取出 60 微升丝素蛋白，然后加载到设备中。然后，为了在设备内部产生一些流动，以诱导小涂层，在通道内部振动，我们只需轻轻地吸出口即可。
之后，我们只需将这个设备放在培养箱上，一小时后冷却培养箱内部的振动。我们只需从培养箱中取出 dis 样品，然后我们只使用 5 种 Rust、3 种、3 种纤维 Rust。我们只需发送 fusion 和 dis shade，然后放置介质，然后我们还使用 cell 计数器对 cell county 进行检测。
我们通常将城市百万细胞总理坐在设备里面。因此，在解离后，我们只需几次推动洗发水，然后取出暂停销售，然后加载通道内部以更好地加载通道内部的单元。您可以使用抽吸器轻轻流动。
通过出口单元吸出的和培养基和表面悬浮液通常是自动接种选择性的，即全局通道。之后，我们只需拆卸，将培养箱放置一小时，直到细胞在通道内完全扩散。然后我们可以注入附件 5 和碘化丙烷以及过氧化氢。
然后研究您的时间假设分析。我们可以在组织培养食品中取样，然后我们可以制作溶液 2 研磨 DM DMM 培养基以及 20 微升附件 5 个 40 微升丙碘、100 毫克过氧化氢。然后取带有附件 5 的两米介质介质、碘化物、氢离子介质，然后放入注射器后。
将二磨介质和附件五丙碘化物，水合。我们可以将溶液放入天花板内部，然后去除气泡，然后连接 C 型熊。这个是气密的汉密尔顿暖磨机天花板。
这只熊是三只熊。这个是一次性天花板。这是 27 号针。
这个是 PE 20 聚乙烯管。将溶液装入注射器后，您可以耦合 full 和 push full 和 push full 和 push，然后有时一些尖端，敲击一些注射器，然后去除气泡并拉动溶液。所以再推一次，完全推动，去除气泡，然后再次轻轻编程。
所以取一餐的溶液，然后我们可以切换阀门。推动，将溶液推入三通阀，并完全进入管路。所以最后的解决方案，通过我们的管子尖端出来，然后我们就可以将管子连接到微型设备中，开始每分钟注入一个微型管。
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概述
本文介绍了一种用于细胞捕获和培养的微流控装置制造协议。该方法利用图案化的微结构来创建低剪切应力区域，促进细胞停靠。
关键研究组成部分
科学领域
- 微流控技术
- 细胞生物学
- 生物工程学
背景
- 微流控装置对于研究细胞行为至关重要。
- 低剪切应力环境对于细胞停靠至关重要。
- 了解细胞相互作用可以推进发育生物学。
- 创新的装置设计可以增强研究能力。
研究目的
- 开发一种制造微流控装置的方法。
- 实现有效的细胞捕获和培养。
- 促进细胞相互作用和行为的研究。
使用的方法
- 用图案化微结构制造微流控装置。
- 在微流控通道中创建低剪切应力区域。
- 集成各种装置功能以增强细胞研究。
- 将装置应用于细胞行为研究。
主要结果
- 成功制造用于细胞培养的微流控装置。
- 展示了创建低剪切应力环境的能力。
- 实现了细胞在装置中的有效停靠。
- 提供了细胞相互作用和行为的见解。
结论
- 开发的微流控装置对于细胞捕获是有效的。
- 低剪切应力区域对细胞研究有益。
- 这种方法可以推进细胞生物学和生物工程学研究。
常见问题
Executive Industry Relevance
Microfluidic devices with microgrooved patterns enable precise control of cellular microenvironments, supporting high-content analysis of cell behavior under defined conditions. This platform enhances predictive confidence in early discovery by allowing real-time observation of apoptosis and cellular responses to stressors. Integration of such devices into R&D pipelines supports robust target validation and scalable assay development for portfolio advancement.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables controlled interrogation of cellular responses to defined chemical stimuli.
- Supports mechanistic de-risking by isolating variables in apoptosis induction and detection.
- Facilitates functional target validation through real-time monitoring of cell fate decisions.
Screening & Assay Development
- Provides standardized microenvironments for reproducible cell patterning and immobilization.
- Enables quantitative, high-throughput screening of compound-induced apoptosis using validated markers.
- Supports assay scalability and platform reuse across multiple cell types and channel geometries.
Translational & Preclinical Research
- Aligns in vitro cellular responses with disease-relevant stressors for translational biomarker exploration.
- Maintains continuity from discovery through preclinical validation by enabling real-time, quantitative readouts.
- Reduces biological risk by providing predictive data on cellular susceptibility to candidate compounds.
Pipeline & Workflow Integration
This microfluidic platform fits from early discovery through lead identification, supporting both hypothesis-driven studies and scalable screening workflows.
- Discovery Biology: Facilitates hypothesis testing on cell stress responses and apoptosis mechanisms.
- Screening: Delivers reproducible, quantitative outputs for compound evaluation and toxicity profiling.
- Analytics: Enables real-time measurement of apoptotic markers and cell viability under controlled flow conditions.
- Translational Research: Bridges in vitro findings to preclinical models by mimicking physiological stressors.
- Enterprise Reuse: Offers a modular, adaptable platform for diverse cell-based assays across R&D programs.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence and reduces mechanistic ambiguity in cell-based assays.
- Operational Value: Standardizes workflows for reproducibility and scalability in high-throughput settings.
- Strategic Value: Improves go/no-go decision-making and capital allocation by providing robust early data.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization and advancement of validated targets and compounds.
Implementation Considerations
- Requires expertise in microfabrication and cell culture techniques.
- Needs access to microfluidic fabrication infrastructure and analytical microscopy.
- Demands cross-team standardization for assay protocols and data analysis.
- Adaptable to various cell types and channel geometries with protocol optimization.
- Throughput and complexity may be limited by device fabrication and handling constraints.
Biopharma FAQs
Chapters in this video
4:21
Assembly of microfluidic device
4:55
Cutting layers of microfluidic device
0:00
Creating channel inlet and outlet
1:27
Microfabrication of microfluidic device
6:10
Bonding the microfluidic device layers
9:09
Cell seeding
1:45
Preparation of PDMS mixture
2:42
Patterning PDMS molds
0:06
Introduction
3:36
Removing bubbles by vacuum
13:32
Time lapse of apoptosis
11:31
Application of reagents
9:08
Experiment: monitoring apoptosis
8:19
Coating channels with fibronectin
