Génération de conditions environnementales dynamiques à l’aide d’un dispositif microfluidique à haut débit

Summary

Nous présentons un système microfluidique pour les études à haut débit sur les machines de vie complexes, qui se compose de 1500 unités de culture, une gamme de pompes périsaltiques améliorées et un module de mélange sur place. La puce microfluidique permet d’analyser in vivo les conditions micro-environnementales très complexes et dynamiques.

Abstract

Imiter les conditions environnementales in vivo est crucial pour les études in vitro sur les machines de vie complexes. Cependant, les techniques actuelles ciblant les cellules et les organes vivants sont soit très coûteuses, comme la robotique, soit manquent de volume de nanolitres et de précision milliseconde dans la manipulation liquide. Nous présentons ici la conception et la fabrication d’un système microfluidique, qui se compose de 1500 unités de culture, d’une gamme de pompes périsaltiques améliorées et d’un module de mélange sur place. Pour démontrer les capacités du dispositif microfluidique, les sphères des cellules souches neurales (NSC) sont maintenues dans le système proposé. Nous avons observé que lorsque la sphère de la CSN est exposée au CXCL au jour 1 et au FEM au jour 2, la conformation en forme ronde est bien maintenue. La variation de l’ordre d’entrée de 6 médicaments entraîne des changements morphologiques dans la sphère de la CSN et le marqueur représentatif du niveau d’expression de la stemness NSC (c.-à-d. Hes5 et Dcx). Ces résultats indiquent que les conditions environnementales dynamiques et complexes ont de grands effets sur la différenciation et l’auto-renouvellement de la CSN, et le dispositif microfluidique proposé est une plate-forme appropriée pour les études à haut débit sur les machines de vie complexes.

Introduction

Les techniques à haut débit sont cruciales pour les études biomédicales et cliniques. En effectuant parallèlement des millions de tests chimiques, génétiques ou cellulaires vivants et organoïdes, les chercheurs peuvent rapidement identifier les gènes qui modulent une voie biomoléculaire et personnaliser l’apport séquentiel de médicaments en fonction de ses besoins spécifiques. La robotique^{1 et} les puces microfluidiques en combinaison avec un programme de contrôle des périphériques permettent d’automatiser des procédures expérimentales complexes, couvrant la manipulation des cellules et des tissus, la manipulation liquide, l’imagerie et le trait....

Protocol

1. Conception de puces microfluidiques

1. Concevoir le multiplexeur microfluidique composé de 18 entrées, chacune d’entre elle est contrôlée par une valve individuelle et une pompe périssaltique. Pour augmenter le volume liquide entraîné par le cycle de pompage, que la pompe périssaliste soit composée de 3 canaux de commande, qui ont été délibérément élargis à 200 μm, et de 10 lignes d’écoulement connectées.
2. Concevez la chambre de culture sans cisaillement. La réplication de l’unité de culture à 2 niveaux est composée d’une chambre de culture cellulaire inférieure (400 μm x 400 μm x 150 μm) et d’une couche tampon plus élevée (400 μm x 400 μm x 75 μm),....

Results

La pompe périssaltique conventionnelle sur puce a d’abord été décrite par Stephen Quake en 2000, en utilisant laquelle la péristalsis a été actionnée par le modèle 101, 100, 110, 010, 011, 001 ^8,10. Les nombres 0 et 1 indiquent « ouvert » et « proche » des 3 lignes de commande horizontales. Des études utilisant plus de 3 valves (p. ex., cinq) ont également été rapportées¹¹. Même si la pompe périssaltique composée de 3 lignes de commande et.......

Discussion

Divers dispositifs microfluidiques ont été développés pour effectuer des expériences multiplexées et^{complexes 17,18,19,20}. Par exemple, les microwells faits d’un éventail de cavités topologiques peuvent piéger des cellules individuelles sans l’utilisation de la force externe, montrant des caractères avantageux comprenant la petite taille d’échantillon, la parallélisation, le coût matériel infér.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
2713 Loker Avenue West	Torrey pines scientific
AZ-50X	AZ Electronic Materials, Luxembourg
Chlorotriméthylsilane (TMCS) 92360-25mL	Sigma
HP151	Heal Force
Perforateur de bureau pour puces PDMS WH-CF-14	Suzhou Wenhao Microfluidic Technology Co., Ltd.
DMEM (L-glutamine, glycémie élevée, rouge henol)	Invitrogen
Electronic Balance UTP-313 Max : 600g, e : 0.1g, d : 0.01g	Shanghai Hochoice Apparatus Manufacturer Co., LTD.
FBS	Sigma
Fibronection 0.25 mg/mL	Millipore, Autriche
Glutamax 100x	Gibco
Incubateur de chauffage BGG-9240A	Shanghai bluepard instruments Co.,Ltd.
Nikon Modèle Eclipse Ti2-E	Nikon
Pen/Strep 10 Unités/mL Pénicilline 10 ug/mL Streptomycine	Invitrogen
Nettoyant plasma PDC-002	Harrick Plasma
polydimethylsiloxane(PDMS)	Polylysine momentive
0.01 %	Sigma
Spin coater ARE-310	Awatori Rentaro
Enducteur d’ensilage TDZ5-WS	Cence
Épandeur d’enrobage d’ensilage WH-SC-01	Suzhou Wenhao Microfluidic Technology Co., Ltd.
SU-8 3025	MicroChem, Westborough, MA, États-Unis SU-8
3075	MicroChem, Westborough, MA, États-Unis