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El estudio de las células se mantuvieron en cultivo (análisis in vitro) ha proporcionado valiosa información sobre los principios fundamentales y los mecanismos moleculares que regulan los complejos sistemas biológicos y la salud humana. Los métodos convencionales para el cultivo, la estimulación, y colección de las células para el análisis, que utilizan placas de Petri y las placas de microtitulación, se han diseñado para el estudio de grandes poblaciones de células (≥ 10 5) en volúmenes de cultivo escala ≥ mililitro (0,1 ml). Sin embargo, hay muchos casos en los que sólo cantidades limitadas de células están disponibles (por ejemplo, células primarias), o pequeñas poblaciones de células son deseables (por ejemplo, para reducir la variabilidad de célula a célula a través de la población), o reactivos requeridos son difíciles de obtener o prohibitivamente caro (por ejemplo, factores secretados por células purificadas). Estos temas pueden ser abordados con éxito por la escala hasta el tamaño cultura, que tiene el beneficio adicional de reducir el consumo de todos losreactivos necesarios para el análisis en 1,2 vitro. Desafortunadamente, el equipo y los métodos convencionales no soportan la manipulación precisa y reproducible de las culturas micro-escala y los sistemas automatizados de microfluidos basadas actualmente disponibles 3-11 son demasiado complejos y especializados para el uso habitual en la mayoría de los laboratorios.
En este reporte se describe el montaje y el uso de una plataforma de tecnología simple y versátil para el cultivo automatizado, el estímulo y la recuperación de las pequeñas poblaciones de células (100 - 2000 células) en los volúmenes de micro-escala (1-20 l). La arquitectura de la plataforma (Figura 1) es de diseño modular: un conjunto de fibronectina recubierto microcapilares ("cámaras de perfusión de células" módulo) sirve como el sitio para el establecimiento, el mantenimiento, y la estimulación de cultivos de micro-escala, y un microfluídica digital (DMF ) 12,13 14,15 dispositivo equipado con células de rutas "transferencia" microcapilares (módulo central "hub")y reactivos hacia y desde las cámaras de perfusión. DMF permite al usuario resolver individualmente varias gotas al mismo tiempo y cambiar o volver a ordenar las manipulaciones (es decir, volver a configurar los trenes de procesamiento de la muestra) sin alterar el hardware del dispositivo. Su gran flexibilidad es evidente en su reciente aparición como una tecnología clave en una amplia gama de aplicaciones, incluido el cultivo celular 16,17, 18,19 ensayos enzimáticos, inmunoensayos 20,21, 22,23 análisis de ADN, el procesamiento de proteínas, 24,25 y procesamiento de la muestra clínica. 26,27 Nuestro cubo central toma ventaja de la flexibilidad inherente a los dispositivos de DMF, y se mejora aún más mediante la adición de interfaces de microcapilares, lo que proporciona la oportunidad de llevar a cabo un subconjunto de manipulaciones (por ejemplo, cultivo celular) en periférica especializada módulos, en lugar de en el dispositivo de DMF en sí. La compartimentación de los trenes de procesamiento de esta manera también simplifica el diseño de la plaArquitectura TForm (sin necesidad de construir un dispositivo de DMF que pueden llevar a cabo todas las etapas de elaboración) y facilita su evolución como nuevas funciones se requieren (simplemente integrar nuevos módulos periféricos, según sea necesario). Transporte de las células y los reactivos dentro del cubo central es accionado por electrohumectación fuerzas generadas por la activación secuencial de electrodos dentro del dispositivo de DMF 13,28; transporte hacia, desde y dentro de las cámaras de perfusión es impulsado por los cambios de presión generados por una jeringa de alta precisión bomba. Todos estos movimientos fluidos son controlados a través de una interfaz electrónica simple y automatizado a través del uso de secuencias de comandos predeterminados.
Como ejemplo representativo, se demuestra el uso de la plataforma para el estudio de las respuestas transcripcionales provocado en las células inmunes al reto con bacterias (Figura 2). La realización de estos experimentos en la plataforma nos permitió trabajar con un pequeño número de células ~ 1000 por la experimentación (condición de tal), minimizar la variabilidad experimento a experimento, reactivos conservar y volver a dirigir las manos-sobre el trabajo. Dadas las ventajas que ésta confiere, así como su accesibilidad y versatilidad, esta plataforma debe encontrar uso en una amplia variedad de laboratorios y aplicaciones y resultar especialmente útil para facilitar el análisis de las células y los estímulos que están disponibles sólo en cantidades limitadas.