Montaje Y Operación De Un Dispositivo Acoustofluidic Para La Entrega Mejorada De Compuestos Moleculares A Las Células

Connor S. Centner; Emily M. Murphy; Bryce F. Stamp; Mariah C. Priddy; John T. Moore; Paula J. Bates; Michael A. Menze; Kavitha Yaddanapudi; Jonathan A. Kopechek

doi:10.3791/62035

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Artículo de método

Montaje Y Operación De Un Dispositivo Acoustofluidic Para La Entrega Mejorada De Compuestos Moleculares A Las Células

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DOI:

10.3791/62035

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21 de enero de 2021

Connor S. Centner¹ , Emily M. Murphy¹ , Bryce F. Stamp² , Mariah C. Priddy¹ , John T. Moore¹ , Paula J. Bates² , Michael A. Menze³ , Kavitha Yaddanapudi² , Jonathan A. Kopechek¹

¹Department of Bioengineering, University of Louisville, ²School of Medicine, University of Louisville, ³Department of Biology, University of Louisville

En este artículo

Resumen

Este protocolo describe el montaje y la operación de un dispositivo acoustofluidic de bajo costo para la entrega molecular rápida a las células vía el sonoporation inducido por los agentes del contraste del ultrasonido.

Resumen

La entrega intracelular eficiente de biomoléculas es necesaria para una amplia gama de investigaciones biomédicas y aplicaciones terapéuticas basadas en células. el sonoporation Ultrasonido-mediado es una técnica emergente para la entrega intracelular rápida de biomoléculas. La sonoporación se produce cuando la cavitación de microburbujas llenas de gas forma poros transitorios en las membranas celulares cercanas, lo que permite una rápida absorción de biomoléculas del fluido circundante. Las técnicas actuales para la sonoporación in vitro de células en suspensión están limitadas por el rendimiento lento, la variabilidad en las condiciones de exposición al ultrasonido para cada célula y el alto costo. Para abordar estas limitaciones, se ha desarrollado un dispositivo acoustofluidic de bajo costo que integra un transductor de ultrasonido en un dispositivo fluídico basado en PDMS para inducir la sonoporación constante de las células a medida que fluyen a través de los canales en combinación con agentes de contraste de ultrasonido. El dispositivo se fabrica utilizando técnicas de fotolitografía estándar para producir el chip fluídico basado en PDMS. Un transductor de disco piezoelécrico de ultrasonido está conectado al dispositivo y accionado por un microcontrolador. El conjunto se puede integrar dentro de una caja impresa en 3D para mayor protección. Las células y las microburbujas se empujan a través del dispositivo utilizando una bomba de jeringa o una bomba peristáltica conectada a tubos de PVC. La entrega aumentada de biomoléculas a las células de T humanas y a las células cancerosas del pulmón se demuestra con este sistema acoustofluidic. En comparación con los enfoques de tratamiento a granel, este sistema acoustofluidic aumenta el rendimiento y reduce la variabilidad, lo que puede mejorar los métodos de procesamiento celular para aplicaciones de investigación biomédica y la fabricación de terapias basadas en células.

Introducción

Las plataformas virales y no virales se han utilizado para mejorar la entrega molecular a las células. La entrega viral (transducción) es una técnica común utilizada en terapias basadas en células que requieren modificación genómica. Las limitaciones con la entrega viral incluyen mutagénesis de inserción potencial, capacidad transgénica limitada, y multiplicidad no deseada de infección^1,². Por lo tanto, las técnicas de administración molecular no viral están en desarrollo para una amplia gama de aplicaciones biomédicas y de investigación. Las técnicas comunes incluyen mecánica, eléctrica, hidrodinámica, o el u....