Un système microfluidique avec Patterning de surface pour les enquêtes cavitation Bubble (s) Interaction -Cell et les effets biologiques résultantes au niveau d&#39;une seule cellule

Fenfang Li; Fang Yuan; Georgy Sankin; Chen Yang; Pei Zhong

doi:10.3791/55106

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Article de méthode

Un système microfluidique avec Patterning de surface pour les enquêtes cavitation Bubble (s) Interaction -Cell et les effets biologiques résultantes au niveau d'une seule cellule

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DOI :

10.3791/55106

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10 janvier 2017

Fenfang Li¹ , Fang Yuan² , Georgy Sankin¹ , Chen Yang¹ , Pei Zhong¹

¹Mechanical Engineering and Materials Science, Duke University, ²Huacells Corp

Dans cet article

Résumé

Une puce microfluidique a été fabriquée pour produire des paires de points d’or pour la génération de bulles en tandem et des îlots enrobés de fibronectine pour la structuration de cellules uniques à proximité. Le champ d’écoulement résultant a été caractérisé par vélocimétrie par image de particules et a été utilisé pour étudier divers effets biologiques, notamment la poration de la membrane cellulaire, la déformation de la membrane et la réponse intracellulaire du calcium.

Résumé

Dans ce manuscrit, nous décrivons d'abord le protocole de fabrication d'une puce microfluidique, avec des points d'or et des régions revêtues de fibronectine sur le même substrat de verre, qui contrôle précisément la génération de bulles en tandem et des cellules individuelles à motifs à proximité avec des emplacements bien définis et des formes. On démontre ensuite la génération de bulles en tandem en utilisant deux lasers puisés illuminant une paire de points d'or avec un temps de retard peu microsecondes. Nous visualisons l'interaction bulle-bulle et la formation de jet par imagerie à haute vitesse et de caractériser le champ d'écoulement résultante à l'aide d'images de particules (PIV). Enfin, nous présentons quelques applications de cette technique pour l'analyse cellulaire unique, y compris la cellule poration de la membrane avec absorption macromolécule, déformation de la membrane localisée déterminée par les déplacements des billes de intégrine de liaison attachés, et la réponse de calcium intracellulaire de l'imagerie ratiométrique. Nos résultats montrent que un flux d'éjection rapide et directionnelle est proproduite par l'interaction tandem bulle, qui peut imposer une contrainte de cisaillement très localisée sur la surface d'une cellule cultivée à proximité. En outre, les différents effets biologiques peuvent être induites en modifiant la résistance de l'écoulement de jet en réglant la distance de sécurité de la cellule pour les bulles en tandem.

Introduction

Il y a une reconnaissance croissante que l' hétérogénéité cellulaire, résultant de l'expression stochastique des gènes, des protéines et des métabolites, existe au sein d' une grande population de cellules et sert un principe fondamental en biologie pour permettre l'adaptation de la cellule et de l' évolution ^1. Par conséquent, il est souvent imprécis et peu fiable pour utiliser des mesures en vrac sur la population pour comprendre la fonction des cellules individuelles et de leurs interactions. Le développement de nouvelles technologies pour l' analyse unicellulaire est donc d' un grand intérêt dans la recherche biologique et p....