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En las células in vivo están rodeados por una variedad de biomoléculas, incluyendo la matriz extracelular (ECM), hidratos de carbono, lípidos, y otras células. Ellos funcionalizar respondiendo a los estímulos micro-ambientales tales como interacciones con ECM y las respuestas a los gradientes químicos de diferentes factores de crecimiento. Tradicionalmente, los estudios de células in vitro se llevan a cabo en placas de cultivo celular en el que el consumo de las células y los reactivos es grande y las células crecen en una estática (no circulante) medio ambiente. Recientemente, los dispositivos de micro-fabricada integrados con componentes fluídicos han proporcionado una plataforma alternativa para los estudios de células de una manera más controlable. Tales dispositivos son capaces de crear un micro-entorno precisa de los estímulos químicos y físicos y reducir al mínimo el consumo de las células y los reactivos. Estos chips de microfluidos pueden estar hechos de sustratos de vidrio, obleas de silicio, polidimetilsiloxano polímeros (PDMS), polimetilmetacrilato (PMMA) sustratos, o polyethylenetereftalato (PET) Sustratos 1-3. dispositivos basados en PDMS son transparentes, biocompatible, y permeable a los gases, haciéndolos adecuados para el cultivo celular a largo plazo y estudios. PMMA y PET sustratos son baratos y fáciles de ser procesados utilizando ablación por láser y la escritura.
Los dispositivos microfluídicos deben proporcionar células con un micro-entorno estable y controlable donde las células están sujetos a diferentes estímulos químicos y físicos. Por ejemplo, chips de microfluidos se utilizan para estudiar la quimiotaxis de las células. En lugar de los métodos tradicionales que emplean cámara de Boyden y capilar 4,5 estos dispositivos fluídicos miniaturizados pueden generar gradientes químicos precisos para el estudio de los comportamientos células '1,6,7. Otro ejemplo es el estudio de la migración direccional de células bajo campos eléctricos (EFS), fenómeno llamado electrotaxis. Se informó de comportamientos Electrotactic de células que estar relacionado con la regeneración del nervio 8, el desarrollo embrionario 9,y la cicatrización de la herida 10,11. Además, muchos estudios se han realizado para investigar la electrotaxis de diversos tipos de células incluyendo células de cáncer de 12,13, linfocitos 14,15, células de leucemia 11, y las células 16 madre. Convencionalmente, placas de Petri y cubiertas de vidrio se utilizan para construir cámaras electrotactic para la generación de los EF 17. Tales configuraciones simples plantean problemas de evaporación media y EFS imprecisas, pero pueden ser superados por los dispositivos de microfluidos de canales de fluidos cerrado, bien definidos 12,18,19.
Para estudiar sistemáticamente respuestas celulares en virtud de estímulos químicos y eléctricos precisos y controlables, sería de gran utilidad para el desarrollo de dispositivos de microfluidos capaces de proporcionar células con estímulos múltiples al mismo tiempo. Por ejemplo, Li et al. informó de un dispositivo de microfluidos basada en PDMS para la creación de una o coexistiendo gradientes químicos y los EF 20. Kao et al. devfugado un chip de microfluidos similar a modular la quimiotaxis de las células de cáncer de pulmón por EFS 6. Por otra parte, para aumentar el rendimiento, Hou et al. diseñado y fabricado un chip de doble-eléctrico-campo multicanal basados en PMMA para proporcionar células con 8 diferentes estímulos combinados, (2 puntos fuertes concentraciones de EF x 4 químicos) con 21. Para aumentar aún más el largo de y añadir el estímulo tensión de cizallamiento, hemos desarrollado dos dispositivos de microfluidos a base de PMMA para el estudio de las respuestas celulares en virtud de estímulos de estrés químicas simple o coexistiendo / eléctricos / cizallamiento.
Informado por Lo et al. 22,23, estos dispositivos contienen cinco canales de cultivo de células independientes que están sujetos a una circulación continua de fluidos, que imitan el sistema circulatorio in vivo. En el primer chip (chip química cizalla estrés o el chip CSS), cinco concentraciones relativas de 0, 1/8, 1/2, 7/8, y 1 se generan en las regiones de cultivo, y un gradiente de tensión de cizallamiento es produced dentro de cada una de las cinco áreas de cultivo. En el segundo chip (chip-químico de campo eléctrico o el chip CEF), mediante el uso de un único conjunto de electrodos y 2 bombas de jeringa, cinco puntos fuertes EF se generan, además de cinco concentraciones químicas diferentes dentro de estas áreas de cultivo. cálculos y simulaciones numéricas se realizan para un mejor diseño y operan estos chips, y las células de cáncer de pulmón cultivadas dentro de estos dispositivos están sujetos a los estímulos individuales o coexistentes para la observación de las respuestas con respecto a la producción de especies reactivas de oxígeno (ROS), la tasa de migración, y la dirección de migración. Estos chips se demostraron ser, de alto rendimiento y fiables en la investigación de cómo las células responden a diversos estímulos ambientales micro-ahorro de tiempo.