Dimostriamo un saggio basato microfluidica-per misurare i tempi di cellule di transitare attraverso una sequenza di costrizioni micron scala.
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Articolo metodologico
Una tecnica Microfluidic per sondare deformabilità cellulare
In questo articolo
Sommario
Abstract
Qui noi dettaglio la progettazione, la fabbricazione e l'uso di un dispositivo di microfluidica per valutare la deformabilità di un gran numero di singole cellule in modo efficiente. In genere, i dati per ~ 10 2 cellule possono essere acquisite all'interno di un esperimento di 1 ora. Un programma di analisi delle immagini automatizzata consente efficiente analisi post-esperimento dei dati di immagine, consentendo l'elaborazione di essere completo entro poche ore. La geometria del dispositivo è unico in quanto le cellule devono deformare attraverso una serie di costrizioni micron scala, consentendo in tal modo la deformazione iniziale e rilassamento dipendente dal tempo di singole cellule da dosare. L'applicabilità di questo metodo per leucemia promielocitica umana (HL-60), le cellule è dimostrata. Cellule Guidando a deformarsi attraverso costrizioni micron scala usando flow-driven pressione, osserviamo che promielocitica umana (HL-60) le cellule momentaneamente occludono la prima costrizione per un tempo mediano di 9,3 msec prima passaging più rapidamente attraverso la successiva costrizioneioni con un tempo di transito medio di 4,0 msec per costrizione. Al contrario, tutto-trans retinoico trattati con acido (neutrofili-tipo) cellule HL-60 occludono la prima costrizione per soli 4.3 msec prima passaging attraverso le strettoie successivi con un tempo di transito medio di 3,3 msec. Questo metodo può fornire indicazioni sulla natura viscoelastica di cellule, e in ultima analisi rivelano le origini molecolari di questo comportamento.
Introduzione
Le variazioni di forma delle cellule sono fondamentali in numerosi contesti biologici. Ad esempio, eritrociti e leucociti deformano attraverso capillari che sono più piccoli di loro diametro 1. In metastasi, le cellule tumorali devono deformare attraverso spazi interstiziali stretti così come vascolare tortuoso e le reti linfatiche per seminare nei siti secondari 2. Per sondare il comportamento fisico delle singole cellule, dispositivi microfluidici presentano una piattaforma ideale che può essere personalizzato per studiare una serie di comportamenti cellulari tra cui la loro capacità di migrare attraverso strette fessure 3 e deforma....
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Protocollo
1 Microfluidic Device Design
NOTA: Il disegno dispositivo ha quattro regioni funzionali di base: porta di entrata, filtro cellule, matrice costrizione, e la porta di uscita (Figura 1). Il disegno complessivo può essere applicato a una vasta gamma di tipi di cellule, con piccoli aggiustamenti alle dimensioni. Purché ecco alcuni consigli di progettazione di base insieme con i parametri del dispositivo che sono efficaci per una selezione di entrambe le cellule primarie e fotografati.
- Selezionare la larghezza dei canali di matrice costrizione (Figura 1B) a circa il 30-50% del diametro medio delle c....
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Risultati
Per studiare la deformabilità dei diversi tipi di cellule, cellule di leucemia mieloide umana (HL-60), le cellule differenziate neutrofili, cellule linfocitarie topo, e linee cellulari di carcinoma ovarico umano (OVCAR8, HEYA8) vengono valutati utilizzando la tecnica microfluidica il 'cellulare Deformer'. Risultati rappresentativi per il tempo di transito di HL-60 cellule HL-60 e neutrofili tipo mostrano i tempi per una singola cella di transito attraverso una serie di costrizioni, come mostrato nella Fi.......
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Discussione
Qui forniamo una procedura sperimentale completo per l'analisi della deformazione delle cellule che transitano attraverso i canali microfluidici ristretto con flusso pressione-driven. Uno script MATLAB consente l'elaborazione automatica dei dati (Supplemental materiale); di una versione aggiornata del codice è mantenuta ( www.ibp.ucla.edu/research/rowat ). Più in generale, le tecniche qui presentate possono essere adattati in molti saggi microfluidica.......
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Dichiarazioni
Gli autori non hanno conflitti di interesse da dichiarare.
Ringraziamenti
Gli autori vorrebbero riconoscere Lloyd Ung per l'input costruttivo nelle prime versioni di questa tecnica, il dottor Jeremy Agresti per le punte di design tappo a pressione, e il dottor Dongping Qi per il suo aiuto nella fabbricazione il tappo di pressione. Siamo grati ai laboratori di M. Teitell e P. Gunaratne per fornire una varietà di campioni di cellule per il test. Siamo grati per la National Science Foundation (CARRIERA Premio DBI-1254185), la UCLA Jonsson Comprehensive Cancer Center, e la UCLA clinica e traslazionale Science Institute per sostenere questo lavoro.
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Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| Tensioattivo copolimero a blocchi Pluronic F-127 | Fisher Scientific | 8409400 | Prodotto da BASF, disponibile anche tramite base Sigma |
| PDMS e reticolante | Essex Brownell | DC-184-1.1 | Prodotto comunemente denominato Sylgard 184 Elastomero |
| Unità di scarica al plasma di ossigeno | Enercon | Dyne-A-Mite 3D Treater | |
| Biopsy Punch, Harris Uni-Core (0,75 mm) | Ted Pella, Inc. | 15072 | |
| Ghiera a tenuta di dita, 1/32" | Upchurch Scientific | UP-F-113 | |
| Raccordo a tenuta di dita III, 10-32 | Upchurch Scientific | UP-F-300X | |
| Tubo in polietereterchetone (PEEK), diametro esterno = 1/32" o 0,79 mm | Valco | TPK.515-25M | |
| Tubo in polietilene (PE-20), 0,043" o 1,09 mm | Becton Dickinson | 427406 | |
| Regolatore di pressione | Airgas o Praxair | ||
| Tubo in poliuretano, 5/32" OD | McMaster Carr | 5648K284 | |
| Raccordi push-to-connect | McMaster Carr | 5111K91 | |
| Convertitore elettropneumatico da tensione a pressione (E/P) | Omega | IP413-020 | |
| 16-bit, 250 kS/S, 80 ingressi analogici DAQ multifunzione | National Instruments | NI PCI 6225-779295-01 | |
| Connettore analogico Terminale a vite | National Instruments | SCB-68-776844-01 | |
| Software di progettazione del sistema LabView | National Instruments | ||
| Software MATLAB | The MathWorks, Inc. | Il codice MATLAB R2012a | richiede il |
| cavo schermato | National Instruments | SHC68-68 |
Riferimenti
- Doerschuk, C. M., Beyers, N., Coxson, H. O., Wiggs, B., Hogg, J. C. Comparison of neutrophil and capillary diameters and their relation to neutrophil sequestration in the lung. Journal of applied physiology. 74 (6), 3040-3045 (1993).
- Fidler, I. J.
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Ristampe e permessi
