במחקר זה, נדגים שיטה ללא תווית נויטרופילים ההפרדה מן הפרשות דרכי הנשימה קליניים באמצעות לולאה סגורה הפעולה של ספירלה מיקרופלואידיקה אינרציאלית. השיטה המוצעת ירחיב את מבחני קליניים במבחנה למחלות בדרכי הנשימה שונים.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
במחקר זה, נדגים שיטה ללא תווית נויטרופילים ההפרדה מן הפרשות דרכי הנשימה קליניים באמצעות לולאה סגורה הפעולה של ספירלה מיקרופלואידיקה אינרציאלית. השיטה המוצעת ירחיב את מבחני קליניים במבחנה למחלות בדרכי הנשימה שונים.
הפרשות דרכי הנשימה מכילים מספר רב של תאים הקשורים החיסון, למשל, נויטרופילים, מאקרופאגים לימפוציטים, אשר יכול לשמש כמשאב מרכזי כדי להעריך את מגוון של מחלות, הן במחקר והן למטרות קליניות. עם זאת, בשל אופיו הטרוגנית, צמיגה של ריר החולה, אין כרגע אין שיטה דיסוציאציה אמין זה אינו גורם נזק תאים חיסוניים מארח בהפרשה החולה את דרכי הנשימה. במחקר זה, אנו מציגים את שיטת הכנה לדוגמה המשתמשת מיקרופלואידיקה אינרציאלית להערכת המערכת החיסונית של החולה. בין המאפיינים fluidic הטרוגנית של הדגימות קליני, השיטה המוצעת משחזרת יותר מ 95% של נויטרופילים מ והמדגמים הפרשת דרכי הנשימה הם מדולל 1,000-fold עם מיליליטר של תמיסת מלח נקיים. על ידי צואה הנחל פלט מרוכז למאגר דגימה ראשונית, ריכוז גבוה, שחזור, הטוהר של תאים חיסוניים הינם מסופקים; recirculation נחשב פשרה בניהול משפחתי יחיד המבוססת על המזרק פעולת מיקרופלואידיקה אינרציאלית. הפעולה לולאה סגורה של ספירלה מיקרופלואידיקה מספק לויקוציטים ללא הפרעה פיזית או כימית, כפי שמגלה את phorbol פעילים-12 13-אצטט (PMA)-induced elastase שחרורו של נויטרופילים ממוינים.
מאז תאים כמוסות ב כמות גדולה של ריר ב הפרשות דרכי הנשימה, יש כבר הפריע את ההערכה תפקודית של לויקוציטים מאת assay במבחנה . Dithiothreitol (DTT) הוא המאגר פירוק הנפוץ ביותר ועד מביצועם homogenize ברוק עבור ניתוח cytological וזיהוי של המגשרים תוך מתן נסבל הכדאיות של תאים בודדים1,2. עם זאת, DTT יכול להתערב עם משטח מכורך אנטיגנים של דרכי הנשימה נויטרופילים, והתוצאה היא שיבוש תפקוד נויטרופילים כגון elastase myeloperoxidase (MPO) עדכוני2,3. לכן, נערכו מחקרים מעטים של דרכי הנשימה האנושית תפקוד נויטרופילים עם דם היקפיים נויטרופילים, אשר עשויים לגלות מאפיינים פיזיולוגיים של ריאתי4. בינתיים, מיקרופלואידיקה אינרציאלית עשה התקדמות לבודד תאים שונים biomatrices החולה5,6. האיזון בין כוחות מעלית אינרציאלית וגרור דין יישור החלקיק/התא על פי גודלם, אשר מאפשר הפרדה חלקיק ללא תווית7. הקבוצה שלנו הציג בעבר שיטת הכנה מדגם מחזורי גידול תאים8,9, פתוגנים בדם8, תאים הבולם תרבות10,11, 12, ואת אורך חייהם לויקוציטים (PMNs) של דם13,14.
כאן, אנחנו מציגים את פרוטוקול להכין את התאים החיסוניים מ הפרשות דרכי הנשימה של המטופל באמצעות לולאה סגורה מיקרופלואידיקה אינרציאלית במורד הזרם במבחנה assay, כגון וזמינותו elastase נויטרופילים (NE). שיטה זו מספקת גם ריכוז גבוה וגם התאוששות, במיוחד כשמדובר חפיפה משמעותי בכיוון לרוחב של התא/החלקיק שממנו התא/החלקיקים-של-הריבית הוא יוסר, אשר בדרך כלל נצפית בדגימות קליניות. על ידי צואה החומה הפנימית (IW)-ממוקד חלקיקים גדולים או תאים בחזרה אל הצינור מדגם קלט, חלקיק או תא-של-עניין תרכיזים במאגר המקורי, בעוד הרקע נוזלים עם אגרגטים mucin קטנים עוברים דרך המאגר פסולת. למרות המאפיינים fluidic הטרוגנית של דגימות קליניות, השיטה המוצעת משחזרת בעקביות מעל 95% של נויטרופילים מדגימות הפרשת דרכי הנשימה זה הם מדולל 1,000-fold עם פתרון נקי מלוחים (~ 1 מ"ל). לעומת זאת, שיטת פירוק מציג מגוון רחב של PMNs השחזור המחירים בהתאם לבעיה מדגם. הפרוטוקול המוצע לוכדת לויקוציטים באופן ללא תווית עם אין הפרעה פיזית או כימית, אשר מספק את האפשרות לקצור תאים עדין קלינית מאתגר ביומטריה עם נהלים פולשנית.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
האוסף מדגם אושרה על ידי אוניברסיטת פיטסבורג מוסדיים ועדת הבדיקה (IRB # PRO16060443, PRO10110387). כל הניסויים מתבצעים תחת אבטחה ארון עם ציוד מגן אישי מתאים.
1. התקן פבריקציה נוספת, הדפס אבן רכה
הערה:15,טכניקות הדפס אבן רכה רגיל16 שימשו כדי ליצור את microchannel polydimethylsiloxane (PDMS).
2. והכו אותי הפרשת מהאוסף חולים מונשמים
הערה: הפרשות והכו אותי ניתן להשיג חולים מונשמים במהלך טיפול דרכי הנשימה שגרתית נורמלי באמצעות פרוטוקול שונה בשיטות המקובלות כדי להכיל את המטופל מאוורר סטנדרטי, למבוגרים. הדגימות היו בטל מזוהה, נשלח מיד לעיבוד.
3. הכנת הדוגמא הפרשת והכו אותי
הערה: כל ניסויים חייב להתבצע תחת אבטחה ארון עם ציוד מגן אישי מתאים.
4. הגדרת הניסוי
הערה: כל ניסויים חייב להתבצע תחת אבטחה ארון עם ציוד מגן אישי מתאים.
5. לזרום Cytometry ניתוח
הערה: כדי להשוות בין השיטות דיסוציאציה (מיקרופלואידיקה ופירוק), cytometry זרימה עם immunofluorescence שימש.
6. ניתוח שחרור NE
הערה: כדי להשוות את הפונקציונליות של מבודד נויטרופילים בשיטה מיקרופלואידיקה והמסה, ערכת NE assay שימש.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
השגנו המתלים החיסון-תא שקוף עם שני DTT mucolysis ו מיקרופלואידיקה דיסוציאציה (איור 3 א). מיקרופלואידיקה דיסוציאציה שנאספו 4.40 x 105 PMNs בממוצע (2.1 x 104 5.60 x 105 PMNs, n = 6) מדגימות את דרכי הנשימה הפרשת מדולל 1,000-fold (הנפח הכולל של 50 מ"ל) ב 1 מ"ל של השעיה נקי. בהשוואה את diluent הראשוני, 94.0% PMNs (CD66b+/CD45+) התגלו ב אמצעי אחסון קטן, באופן עקבי על פני 6 דוגמאות קליניות. עם זאת, שיטת mucolysi...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
ב מיקרופלואידיקה אינרציאלית, חלקיק ותאים לשפה במיקום לרוחב מסוים במיקרו-ערוץ מבוסס על שלהם גודל5,18,19,20. בשל ההשפעה המשולבת של הדיקן גררו כוח וכוח הרמה אינרציאלית microchannel מעוקל, חלקיקים גדולים או נויטרופילים (> 10 מיקרומטר) ממוקמים בתוך הערוץ של חלקיקים קטנים, ריר, אגרגטים פסולת קטנים יותר 6 מיקרומטר ממוקמות בחוץ התעלה במהירות זרימה מסוימים תנאים10,
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
המחברים הגישו בקשה לרישום פטנט על טכנולוגיה המתוארים כאן.
עבודה זו נתמכה על ידי NIH/NIAID (R21AI119042) כמו גם תכנית NIH ממעט מדגם U24 assay (U24-AI118656).
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| מבשר PDMS | Dow corning | 184 SIL ELAST KIT 3.9 ק"ג | יחס של בסיס וחומר ריפוי |
| VWR תנור הסעת כבידה VWR | 414005-128 | PDMS מבשר לריפוי ב 90 מעלות. | |
| צלחת פטרי 100 מ"מ | VWR | 89000-324 | ייצור PDMS שכבה תומכת |
| האריס אגרוף חד ליבתי | סיגמא-אולדריץ' | WHAWB100076 | קוטר 2 מ"מ או אחר בהתאם לגודל הצינור, |
| מכונת פלזמה אווירית | Femto Science | משטח חמוד | למכשיר PDMS לבסיס התחתון. |
| מגלשת זכוכית בגודל 2 אינץ' x 3 אינץ' | TED PELLA, INC. | 2195 | לתמיכה במכשיר PDMS |
| Masterflex סליל צינורות סיליקון מרפא פלטינה, L/S 14 | Cole-Parmer | EW-96410-14 | צינורות למיקרופלואידיקה ומשאבה פריסטלטית |
| 1/16 אינץ' מחבר לואר, | מכשיר הרווארד | PC2 72-1443 | מחבר למוביל נוזלים |
| 50 מ"ל צינור פלקון | קורנינג | 21008-940 | איסוף והכנה |
| של דגימותתמיסת מלח עם חומצת פוספט, 1X ללא קורנינג סידן ומגנזיום | 45000-446 | תמיסת חיץ לדילול הדגימה | |
| קטטר יניקה סגור Halyard, מרפק, 14F/תעלה 4.67 מ"מ | HALYARD HEALTH | 22113 | קטטר יניקה להסרת קנה הנשימה |
| 0.9% סטרילי תמיסת מלח רגילה, 10 מ"ל מזרק מלא מראש | BD PosiFlush | NHRIC: 8290-306547 | לאיסוף הפרדת קנה הנשימה מהמטופלים |
| SecurTainer™ מיכלי דגימה III, 20 מ"ל | Simport | 1176R36 | מזרק מיכל איסוף ליחה סטרילי (הפרשת דרכי הנשימה) |
| עם קצה Luer-Lok, 10 מ"ל | BD | BD309604 | כדי להומוגניזציה של דגימת הריר ולהגיע לתחתית צינור הדגימה |
| BD מחט מילוי קהה, עם BD Luer-Lok טיפ | BD | כדי להומוגניזציה של דגימת הריר ולהגיע לתחתית צינור הדגימה | |
| 40µ מסננת תאי ניילון M | Falcon | 21008-949 | להסרת גושים גדולים או קרישי דם, שעלולים לחסום את חור הגישה למיקרופלואידיקה או את התעלה. |
| משאבה פריסטלטית (Masterflex L/S Digital Drive) | Cole-Parmer | HV-07522-30 | פעולת מיקרופלואידיקה |
| BD LSR II ציטומטר זרימה | BD Bioscience | LSR II ציטומטר זרימה | כימות יחס התאוששות התאים |
| פלואורסצאין איזותיוציאנט (FITC) עכבר מצומד נוגדן חד שבטי CD66b אנטי אנושי | BD Bioscience | 561927 | צביעה חיסונית של נויטרופילים לניתוח ציטומטר זרימה |
| אלופיקוציאנין (APC) מצומד עכבר אנטי אנושי CD45 נוגדן חד שבטי | BD Bioscience | 561864 | צביעה חיסונית של נויטרופילים לניתוח ציטומטר זרימה |
| קורא צלחות | Thermo Fisher מדעי | Varioskan | קורא צלחות לבדיקת אלסטאז נויטרופילים, ex485/em525 |
| ערכת בדיקת אלסטאז נויטרופילים | Cayman Chemical | 600610 | הערכת פונקציונליות נויטרופילים |
| פלואורסברייט YG מיקרוספירות 10.0 ומיקרו; מ | PolyScience, Inc. | 18140-2 | חלקיקים פלואורסצנטיים לביטוי מסלול תאי דם לבנים במיקרופלואידיקה |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.