RESEARCH
Peer reviewed scientific video journal
Video encyclopedia of advanced research methods
Visualizing science through experiment videos
EDUCATION
Video textbooks for undergraduate courses
Visual demonstrations of key scientific experiments
BUSINESS
Video textbooks for business education
OTHERS
Interactive video based quizzes for formative assessments
Products
RESEARCH
JoVE Journal
Peer reviewed scientific video journal
JoVE Encyclopedia of Experiments
Video encyclopedia of advanced research methods
EDUCATION
JoVE Core
Video textbooks for undergraduates
JoVE Science Education
Visual demonstrations of key scientific experiments
JoVE Lab Manual
Videos of experiments for undergraduate lab courses
BUSINESS
JoVE Business
Video textbooks for business education
Solutions
Language
he_IL
Menu
Menu
Menu
Menu
A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Research Article
Britt Van Aelst1, Hendrik B. Feys1, Rosalie Devloo1, Philippe Vandekerckhove2,3,4, Veerle Compernolle1,2,4
1Transfusion Research Center,Belgium Red Cross-Flanders, 2Blood Service,Belgium Red Cross-Flanders, 3Department of Public Health and Primary Care,Catholic University of Leuven, 4Faculty of Medicine and Health Sciences,University of Ghent
Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.
Erratum Notice
Important: There has been an erratum issued for this article. View Erratum Notice
Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
עירוי טסיות דם והמוסטזיס עוצבו באמצעות בנייה מחדש של דם ותאי זרימה מיקרופלואידיים כדי לחקור את תפקוד טסיות הדם. הנתונים מדגימים את ההשלכות של נגע אגירת טסיות דם על המוסטזיס, במבחנה.
טסיות דם המוכנות לעירוי מאבדות בהדרגה את התפקוד ההמוסטטי במהלך האחסון. ניתן לחקור את תפקוד הטסיות באמצעות מגוון ניסויים (עקיפים) במבחנה, אך אף אחד מהם אינו מקיף כמו תאי זרימה מיקרופלואידיים. בפרוטוקול זה, הבנייה מחדש של דם טרי טרומבוציטופני עם טסיות דם מאוחסנות משמשת להדמיית עירוי טסיות דם. לאחר מכן, הדגימה המשוחזרת מוחדרת לתאי זרימה מיקרופלואידיים המחקים המוסטזיס על חלבוני מטריצה תת-אנדותליים חשופים. ניתן למדוד את ההשפעות של תרומת דם, הובלה, הפרדת רכיבים, אחסון והשבתת פתוגן בעיצובי ניסוי זוגיים. זה מאפשר השוואה אמינה של ההשפעה שיש לכל מניפולציה בהכנת מרכיבי הדם על המוסטזיס. התוצאות שלנו מדגימות את ההשפעה של מחזור הטמפרטורה, קצב הגזירה, ריכוז הטסיות ומשך האחסון על תפקוד טסיות הדם. לסיכום, פרוטוקול זה מנתח את תפקוד טסיות בנק הדם וזה מסייע בסופו של דבר באופטימיזציה של שרשרת העיבוד כולל פלבוטומיה, הובלה, הכנת רכיבים, אחסון ועירוי.
המוסטאסיס מחייב פעילות המשולבת ומוסדר של תאים, חלבונים, יונים ורקמות בהקשר spatiotemporal הוגבל 1. פעילות מבוקרת עלולה להוביל לדימום או פקקת ותחלואה או תמותה בתוך הספקטרום של הפרעות הקשורות לקרישת דם. ניסוי תא זרימת microfluidic הוא טכניקה מאתגרת מחקה המוסטאסיס במבחנה. גישה זו מאפשרת חקירה של יחסי הגומלין המורכבים של תהליכים להשתתף המוסטאסיס עם תפקיד מוביל עבור טסיות דם.
בעקבות פציעה של כלי דם, טסיות לדבוק מטריקס subendothelial החשוף (glyco) חלבונים על מנת למנוע אובדן דם. בעקבות הידבקות, טסיות להפעיל המצרפי בתגובה אוטומטית ואיתות paracrine אשר בסופו של דבר מוביל להיווצרות של רשת טסיות, על מנת לייצב את הפיברין וכתוצאה מכך משרד, פצע איטום פקיק 2. בניגוד לרוב בדיקות תפקוד טסיות אחרות, התנסותמפעלים עם תאי זרימה לקחת בחשבון את הפרמטר הפיזי של זרימת הדם ולכן השפעת rheology על תאים המשתתפים ביומולקולות 3,4.
ניסויי תא זרימה יצרו תובנות ציון דרך המוסטאסיס ופקק על ידי שינוי פרמטרים מרכזיים משפיעים (תת) עוצר דמום תהליכים, כולל מטריצה הדבקה, פרופילי rheology וזרימה, הרכב הסלולר, הנוכחות של רעלים או סמים, כוח יוני ועוד רבים. בשני העשורים האחרונים, ניסויי תא זרימה נמוכה תפוקה מחייבת כרכי מדגם גדולים (10-100 מיליליטר) התפתחו תאי microfluidic לעתים קרובות מורכב של תאי לוחות מקבילים קטנים וכוללים טכנולוגיה מודרנית עבור מרוססת דם מלא בתנאי גזירת קיר מבוקרים 5. Microscaling גדל באופן משמעותי את תפוקת assay בעיקר מפני התקנת החומרה פשטה ופחות נפח (דם) נדרש, טיוח הניסוי לנגיש יותר versatile. למשל, דם בחיות מעבדה קטנות כעת ניתן להשתמש ללא צורך להקריב בעלי חיים. דגימות דם של עכברים מהונדסים גנטית ובכך סייעו בזיהוי מולקולות מפתח קידום או עיכוב המוסטאסיס וב תובנות בסיסיות רומן 6.
מעבדות מחקר מיוחדים לעתים קרובות עדיין להשתמש בתאי לזרום בהתאמה אישית למשל מ polydimethylsiloxane (PDMS) 7 כי polymerizes על תבניות lithographed אשר ניתן blueprinted ידי התוכנה. התא וכתוצאה מכך הוא זול, חד פעמי יכול להיות מפורקים בקלות לניתוח פוסט הוק. יתר על כן, בעצם כל עיצוב של כלי, bifurcations כולל או פניות חדות יכול להיבנות על פי פקודה. יתרון זה הוא גם החסרון שלה מאז סטנדרטיזציה כבר הייתה הבעיה העיקרית עם ניסויי תא זרימה, ו PDMS בהתאמה אישית בתאים לא סייעו זה. נוסף על הנושא המסוים הזה, ציפוי (תנאים), בדיקות ניאון, נוגד קרישה, טמפ 'erature והזמן בין דיגום ואנליזה כולם גרוע טופלו 8. התקינה של משתנים אלה הוא מאתגר, אבל בכל זאת נדרש להתיר השוואה של התוצאות בין המעבדות. נושא זה הוא הנושא העיקרי של האגודה הבינלאומית על פקקת ו haemostasis ב ועדת משנה מדעי ותקינה על Biorheology 9,10.
תרכיזים טסיות (PC) הם בעירוי בחולים הסובלים ממחלות שונות הגורמות תרומבוציטופניה ו / או דימום. אבל טסיות PC ידועה להוריד את רמת רגישות, במיוחד פונקציה של זמן אחסון 11, תהליך הידרדרות צמוד הזדקנות המכונה גם נגע אחסון טסיות. לעתים הוא טען כי טסיות כגון לשחזר במחזור בעירוי פעם 12, אבל הראיות לכך הוא נדיר. יתר על כן, את הפונקציונליות של טסיות ממציא מחשב אינה נבחנה שיגרתית משום שהיחסים בין מבחנים כאלהיעילות טיפולית או מניעת מחלות היא 13 ברור. תאי זרימה microfluidic להציע אמצעי לחקור את תפקוד הטסיות במחשב כדי לייעל את שרשרת מניפולציות בין איסוף המנפיקה. זהו כלי מחקר רב עוצמה עבור השוואה ישירה (זיווג) של המחשב כפי שפרסמנו בעבר 14,15 והוא מתואר כאן.
פרוטוקול זה פועל בהתאם להנחיות אתיות המוסדיות למחקר על דגימות אנושיות והסכמתם התקבלה מכל התורמים מעורבים. אישור הניסויים שתוארו כאן הושג מלוח הסקירה המוסדי של בית החולים האוניברסיטאי אנטוורפן.
הערה: סימנים טמפרטורה הם תמיד בטמפרטורת החדר, אלא אם כן צוין.
1. הגדרה קאמרית הכנת תזרים
2. הכנת דגימות דם
3. Assay זלוף
4. יש לשטוף היטב את
ניתוח 5. נתונים
כדי להדגים וריאצית תוך assay, שלוש דגימות דם כולו זהות מחדש היו perfused זמנית מעל משטחים מצופים קולגן (איור 1). זה הביא מקדם השונה של 8.7%. נתון זה מצביע על וריאצית תוך assay מקובל intralaboratory המתיר השוואה מהימנה בין דגימות קשורות.
המפרצון של תא הזרימה המסחרי אנו מתארים כאן הוא בניצב תא המדידה וזה יכול לגרום מעט סוער במקום זרימה למינרית בשלב זה. במיוחד בניסויים ללא קרישה זה עלול לגרום סתימה בגלל זמן המגע גדל בין דם אגוניסט המשותק. כניסת סתומים יכול לבלבל את ההודעה במורד הזרם בתא. לכן, את ההתקנה הייתה מותאמת באופן חלקי על ידי ציפוי תא הזרימה (איור 2) השארהצריכת אוויר נטול אגוניסט טסיות, ובכך למנוע הפעלה בטרם עת של המוסטאסיס ראשוני ומשניים. ציפוי חלקי של משטחים דבקים יתר על כן משמש בהצלחה על ידי קבוצות מחקר אחרות בתחום 16. בנוסף, טריק מעשי פשוט שמדובר בנכס ללמוד את האזור "המעבר" שבו דם זורם על פני השטח הלא מגיב (ללא ציפוי) ממשיך מעל החלק תגובתי (המצופה).
עירוי היה מדומה על ידי reconstituting דם עם הרכיב הלקוי. לשם כך, anticoagulated דם כל מתורם בריא ניתן thrombocytopenic ידי טסיות צנטריפוגה ו- PC הפרש נוסף להגדיל הטסיות. שאלה חשובה כאן היה מה טסיות לספור עד לשאוף? ברוב המקרים, עירויי חיים אמיתיים לא לגרום נורמליזציה של רמת טסיות אצל מטופל thrombocytopenic. במקום זאת ערך מעל לסף מסוים מיועד,למרות שערך היעד המדויק הוא 19 שהגדרתה. כדי להבין את ההשפעה של משתנים הטסיות על תוצאות בתאים לזרום microfluidic בהקשר של כינון מחדש דם, כמה reconstitutions בוצע עם ההפחתה ריכוזית טסיות (איור 3). כצפוי, רמת טסיות נמוכה הביאה הידבקות פחות פונקציה של זמן זלוף. לכן, בתוך לימודים שניתן, רמת טסיות צריכה להיות אחידה להתיר השוואה בין תנאי מדגם 20. עצם העובדה שיש הידבקות פחות כאשר רמת טסיות נמוכות עושה זאת לא לרמוז כי assay לא ניתן להשתמש כדי למדוד בתצהיר טסיות בדגימות thrombocytopenic בגלל הגדרות מיקרוסקופיה המצלמה ניתן להתאים להגביר את הרגישות. לבסוף, ברוב המקרים, מדגם thrombocytopenic המשמש כינון מחדש מכיל טסיות עצמיים ויתרה דומה למצב ברוב העירוי בדרישה חולה 19. זה currently ברור אם ומה תפקידו של טסיות עצמיים הוא בהקשר של עירוי עם טסיות אלוגנאית אבל שאלה מעניינת למחקר עתידי.
לאחר איסוף של דם מתורמים מרצון בריאים, דם מלא לעתים קרובות הוא מקורר והמשיך בטמפרטורת חדר קבועה לפני הכנת רכיב. Platelets הם לעומת זאת רגיש לשינויי טמפרטורה. איור 4 מראה את ההשפעה של טמפרטורות ירד לאחר איסוף הדם ובמהלך זלוף. Thrombi נמצא לבנות לאט יותר כאשר הדם קורר (איור 4 א) בטמפרטורת חדר לעומת מדגם זהה (זיווג) שומר על 37 מעלות צלזיוס לאורך כל תקופת המחקר (איור 4).
שבמחזור, טסיות להיקשר לאתרי פציעת כלי בתנאים של מאמץ גזירת קיר מוגבה. שיעורי גזירה שונים ב ג תאי זרימה microfluidicoated עם VWF / פיברינוגן הביא הבדלי הידבקות טסיות הכוללת בשלב הסוף (איור 5 א) ו קינטיקה צמיחת פקיק (איור 5 ב).
לבסוף, כדי להדגים כיצד תאי הזרימה microfluidic יכול לשמש כדי לחקור PC המשמש עירוי, קינטיקה צמיחה פקיק בתפקוד של אחסון במחשב נחקר. כל משתני הכנת מדגם הגדרת ניסוי היו טופלו לאורך כל תקופת המחקר. לפיכך, הפרמטר המשתנה היחיד היה PC אחסון זמן. איור 6 מציין ירידה בצמיחה פקיק בתפקוד של זמן אחסון הוכחת השפעת נגע אחסון טסיות על המוסטאסיס במבחנה.

איור 1:. Intra-assay וריאציה בניסויי זרימת תא microfluidic פלה Microfluidic ניסויי תא w בוצעו על קולגן משותק ב 50 dynes / cm². כל שלוש דגימות הדם כולו הזהות מחדש היו perfused במקביל ובאותו הזמן. התוצאות מוצגות כפי טווח (שפם) לכיסוי שטח כפונקציה של זמן זלוף. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

איור 2:. ערוץ מצופה חלקית (א) סיבי קולגן מדמיינים ידי מיקרוסקופ לעומת שלב נמצא יחידה באזור המצופה. (ב) תמונת מצב לאחר 5 דקות של זלוף עם AM Calcein שכותרתו דגימת דם שלם מחדש ביניקה 50 dynes / 2 ס"מ מוצג. שתי התמונות צולמו בהגדלה 100X. ig2large.jpg "target =" _ blank "> לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

איור 3: קינטיקה צמיחה פקיק תלוי הטסיות בדם מחדש (א) דם מחדש באמצעות טסיות בנק הדם להתרכז מניב ריכוזים טסיות שונים:. 245 x 10³ / μl (●), 42 x 10³ / μl (■) ו -12 x 10³ / μl (▲). ניסויי תא זרימת microfluidic עם ערוצי קולגן מצופים בוצעו בו זמנית עבור כל שלוש דגימות בכל מאמץ גזירה של 50 dynes / cm². (ב) המדרונות מחושבים על ידי רגרסיה ליניארית של הנתונים הגולמיים בפנל מתוארים. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.


איור 5: תפקידה של מאמץ הגזירה על הידבקות טסיות כדי משותקת VWF / פיברינוגן (א). ארבעה זהה, calcein AM שכותרתו, מחדש כולו דםהדגימות היו perfused מעל משטח מצופה VWF / פיברינוגן עם מאמץ הגזירה משתנה: 4.5 dynes / cm² (●), 50 dynes / cm² (■), 90 dynes / cm² (▲) ו 225 dynes / cm² (♦). לאחר 3 דקות של זלוף, זריקת צמד נלקחת מכל ארבעת הערוצים. (ב) כיסויי Surface בתפקוד זמן של הדגימות מתוארות (א) מוצגי הממחישים הבדלי קינטיקה צמיחת פקיק. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

איור 6:. היווצרות פקיק של טסיות מתרכז פונקציה של זמן אחסון כל הניסויים תא הזרימה microfluidic בוצעו בתנאים סטנדרטיים על משטחים מצופים קולגן בקצב גזירה של 50 dynes / 2 ס"מ. הדם היה reconstituted עם דגימות טסיות של אותו להתרכז נבדק בשני עותקים ביום שלוש (●), שבע (■) ועשרה (▲) תרומה פוסט. כיסויי Surface בתפקוד זמן זלוף מתואר. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

האיור S1:. התקנת חומרת תא זרימת Microfluidic (א) biochip נבוב 8 Fluoro + הוא רכוב על הבמה האוטומטית של המיקרוסקופ מחובר דרך צינורות גמישים כדי משאבת מזרק עם סעפת לפצל האחראים לפעולת השאיבה לשמונה ערוצים נפרדים. (ב) דם מחדש זורם דרך הצינורות הפנויים בצד ימין לתוך הערוצים שנבחרו של biochip (כניסה). הצינורות הפנויים מתוקן הכניסה באמצעות נירוסטה מזפלדת ESS סיכה פנויה שמצורפת ההתקנה. זרימת דם (B) הוא מימין לשמאל והוא נאסף ב וצינור ארוך וגמיש. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.
למחברים אין מה לחשוף.
עירוי טסיות דם והמוסטזיס עוצבו באמצעות בנייה מחדש של דם ותאי זרימה מיקרופלואידיים כדי לחקור את תפקוד טסיות הדם. הנתונים מדגימים את ההשלכות של נגע אגירת טסיות דם על המוסטזיס, במבחנה.
למחברים אין אישורים.
| צינור ואקטיינר BD עם EDTA | Becton, Dickinson and Company | 368856 | |
| צינור ואקטיינר BD עם Heparin | Becton, Dickinson and Company | 368480 | |
| צינור ואקטיינר BD עם נתרן ציטראט | Becton, Dickinson and Company | 366575 | |
| Hirudin צינור דם | Roche | 6675751 001 | |
| BD Eclipse | Becton, Dickinson and Company | 368650 | מחט לאיסוף דם עם מחזיק מחובר מראש |
| קצות פיפטה 100-1,000 | גריינר ביו-וואן | 740290 | |
| קצות פיפטה 2-200 | גריינר ביו-וואן | 739280 | |
| קצות פיפטה 1-10 | אפנדורף | A08928 | |
| שפופרת 5 מ"ל | שפופרת חרוטית 11691380 | Simport | |
| 15 מ"ל | גריינר ביו-וואן | 1888271 | |
| שפופרת חרוטית 50 מ"ל | גריינר ביו-וואן | 227261 | |
| 10 מ"ל מזרק | BD | 309604 | |
| מגבונים מדויקים | Kimtech | 5511 | |
| Vena8 Fluoro+ Biochips | Cellix | 188V8CF-400-100-02P10 | בשם <חזק>איור S1חזק> A כ-'Biochip'Vena8 |
| צינורות | Cellix | TUBING-TYGON-B1IC-B1OC-ROLL 100F | נקרא ב<חזק>איור S1חזק> B כ'צינורות חד פעמיים'Vena8 |
| Needles | Cellix | SS-P-B1IC-B1OC-PACK200 | נקרא ב<חזק>איור S1חזק> B כ'פינים' |
| מחברים לכבלי כניסה בודדים של שבבים ביולוגיים | Cellix | CONNECTORS-B1IC-PACK100 | |
| Multiflow8 connect | Cellix | MF8-CONNECT-BIC3-N-THROMBOSIS | נקרא ב<חזק>איור S1חזק> B כ'צינורות לשימוש חוזר' ו'מפצל'קופסה |
| לחה | Cellix | HUMID-BOX | |
| Software משאבה מיקרופלואידית | Cellix | N/A | Venaflux Assay |
| Horm Collagen | Takeda/Nycomed | 1130630 | קולגן גיד סוסים מקומי (סוג I) תוסף |
| תמיסת גלוקוז איזוטונית לדילול קולגןתמיסת מלח חוצצת HEPES (HBS) | בהכנה ביתית | 10 מ"מ 4-(2-הידרוקסיאתיל)-1-פיפרזינאתיאנסולפונית חומצה (HEPES) תמיסת מלח חומצית (0.9% (w/v) NaCl, pH 7.4) | |
| חסימת מאגר | בתכשיר ביתי | 1.0% (w/v) אלבומין בסרום בקר ו-0.1% (w/v) גלוקוז ב-HBS | |
| Calcein AM | בדיקות מולקולריות | C1430 | |
| אקונומיקה 10% | בבית הכנה | בבית | |
| 0.1 M NaOH | הכנה ביתית הכנה | בבית | |
| אלכוהול מפוגל | Fiers | T0011.5 | |
| Mirus Evo Nanopump | Cellix | 188-MIRUS-PUMP-EVO | עם Multiflow8. נקרא ב-<חזק>איור S1חזק> A כ'משאבה' ו'סעפת'מיקרוסקופ |
| Zeiss | Axio Observer Z1 | מצויד במיקרוסקופתוכנת קוליברי-LED ומצלמת CCD ברזולוציה גבוהה | |
| Zeiss | N/A | ZEN 2012 | |
| מנתח המטולוגיה | Sysmex | N/A | |
| צנטריפוגה שולחנית | Eppendorf | 521-0095 | |
| טסיות דם אינקובטר | Helmer | PF-48i | |
| אמבט מים דגירה | GFL | 1013 | |
| פיפטה | מותג | A03429 | |
| צינור רולר | Ratek | BTR5-12V | |
| מכשיר עגינה סטרילי | Terumo BCT | TSCD | |
| אוטם צינורות | Terumo BCT | AC-155 | |
| מערבולת | VWR | 58816-121 |