Articolo metodologico

Ambiente controllato Microfluidic per Dynamic Indagine Globulo rosso Aggregazione

DOI:

10.3791/52719

⸱

4 giugno 2015

 ,  , 
1Department of Mechanical Engineering, University of Ottawa

In questo articolo

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Sommario

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Il protocollo descritto dettagli una procedura sperimentale per quantificare globuli rossi (RBC) aggregati con un gradiente di velocità controllata e costante, basato su tecniche di elaborazione delle immagini. L'obiettivo di questo protocollo è di mettere in relazione le dimensioni aggregate RBC al corrispondente gradiente di velocità in un ambiente controllato microfluidica.

Abstract

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Il sangue, come BIOFLUID non newtoniano, rappresenta il fulcro di numerosi studi nel campo hemorheology. Componenti del sangue sono i globuli rossi, globuli bianchi e piastrine sospese in plasma sanguigno. Per l'abbondanza dei globuli rossi (40% al 45% del volume del sangue), il loro comportamento determina il comportamento reologico del sangue soprattutto nel microcircolo. Alla velocità di taglio molto basse, globuli rossi sono visti da montare e entità forma chiamata aggregati, che provoca il comportamento non newtoniano di sangue. È importante comprendere le condizioni di formazione aggregati di comprendere la reologia del sangue nel microcircolo. Il protocollo qui descritto in dettaglio la procedura sperimentale per determinare quantitativamente gli aggregati RBC in microcircolo sotto gradiente di velocità costante, sulla base di elaborazione delle immagini. A questo scopo, RBC-sospensioni sono testati e analizzati in 120 x 60 micron poly-dimetil-silossano (PDMS) microcanali. RBC-sospensioni sono entpiovuto utilizzando un secondo fluido al fine di ottenere un profilo di velocità lineare all'interno del livello del sangue e realizzare una vasta gamma di shear rate costante così. Il gradiente di velocità viene determinato utilizzando un sistema di micro Particle Image Velocimetry (μPIV), mentre gli aggregati RBC sono visualizzate con una fotocamera ad alta velocità. I video catturati degli aggregati RBC vengono analizzati utilizzando tecniche di elaborazione dell'immagine per determinare le dimensioni aggregati basati sulle immagini intensità.

Introduzione

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Globuli rossi (RBC) svolgono un ruolo cruciale nel determinare il comportamento reologico del sangue. Sono quasi singolarmente responsabili per le particolari proprietà di sangue in vitro e in vivo. In condizioni fisiologiche, RBC occupano il 40% al 45% del volume del sangue. In microcircolazione, globuli rossi solo occupano fino al 20% del volume di sangue a causa di diametri dei vasi più piccoli e il plasma effetto 1 scrematura. Questo fenomeno di riduzione plasma in microcircolazione è noto come effetto Fahraeus. A bassi tassi di taglio, eritrociti sono in grado di colmare e formare uno dimensionale o strutture tridimensionali denomina....

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Protocollo

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Il sangue viene raccolto da individui sani, con l'approvazione del comitato etico dell'Università di Ottawa (H11-13-06).

1. Microchannel Fabrication

I microcanali sono fabbricati in base alle tecniche fotolitografiche standard di 18.

  1. Progettare la geometria microcanali con un design software Computer Aided (CAD) e stampare la configurazione su una trasparenza foto-maschera. Queste maschere sono fondamentali in quanto dettano il percorso della luce durante il processo di fabbricazione. In questo caso, le dimensioni microcanali sono 120 micron di spessore, 60 micron di profondità e ....

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Risultati

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Un esempio di flusso a due fluidi nel doppio Y-microcanali è mostrato in Figura 2 per globuli rossi umani in sospensione al 5%, 10% e 15% di ematocrito e scorre a 10 microlitri / hr. La figura 3 mostra la differenza di dimensioni aggregazione quando il flusso nel canale si riduce da 10 microlitri / hr a 5 microlitri / hr per un ematocrito del 10%. Questo dà una nozione qualitativa delle dimensioni degli aggregati al variare l'ematocrito e velocità di taglio. Figura 5 se.......

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Discussione

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Utilizzando il presente metodo, è possibile analizzare qualitativamente e quantitativamente la RBC aggrega in diverse condizioni di flusso e ematocriti. Per le prove di successo e rilevamento aggregato, è cruciale per determinare il rapporto di trasmissione appropriato tra i due fluidi all'ingresso microcanali. Questo rapporto è molto importante per ottenere uno spessore strato sangue ottimale in cui il profilo di velocità è quasi lineare 19.

Un altro fattore chiave per il tes.......

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Dichiarazioni

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Gli autori non hanno nulla da rivelare.

Ringraziamenti

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Questo lavoro è stato sostenuto dai scienze naturali e ingegneria Research Council del Canada. Microfabbricazione è stata effettuata con il supporto della struttura McGill Nanotools MicroFab alla McGill University e il Dipartimento di Elettronica presso la Carleton University.

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Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo
NomeAziendaNumero di catalogoCommenti
SU8-50 negativo a base epossidica FotoresistMicroChem Corp.
Sviluppatore SU8-50MicroChem Corp.
Sylgard-184 Sylgard-184Dow-Corning3097358-1004
PE-50Plasma EtchPE-50
con K2-EDTA (acido etilendiamminotetraacetico)FisherSciB367861
Centrifuga, i.e. Thermo Scientific CL2Thermo Scientific004260F
Soluzione salina tamponata con poshpate (PBS)Sigma AldrichP5368-10PAK
Tracer fluorescente soluzione di particelle (15 ml)FisherSciR800
AggregometroRheoMeditechRheo Scan AnD300
Siringhe in vetro (50 µ l)Hamilton80965
Tubing (Tygon)FisherSciAAA00001
Telecamera ad alta velocità (Basler)Graftek Imaging Inc.basler acA2000-340kmPotrebbe essere utilizzata una fotocamera in grado di registrare 18 fotogrammi al secondo.
Doppia telecamera pulsata LaVisionImager Microscopio Intenso
MITASLaVisionMITAS
Laser Nd:YAGNew Wave ResearchSolo-II
Pompa a siringa (Nexus3000 e PicoPlus)Chemyx Inc. e Harvard ApparatusNexus3000 e PicoPlus
Software DaVisLaVisionDavis
Sistema al plasma serie Provette per prelievo di sangue serie

Riferimenti

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  1. Perkkio, J., Keskinen, R. Hematocrit reduction in bifurcations due to plasma skimming. Bull. Math. Biol. 45 (1), 41-50 (1983).
  2. Chien, S., Jan, K. Ultrastructural basis of the mechanism of rouleaux formation. Microvasc. Res. 5 (2), 155-166 (1973).
  3. Neu, B....

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Errata corrige

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Formal Correction: Erratum: Controlled Microfluidic Environment for Dynamic Investigation of Red Blood Cell Aggregation
Posted by JoVE Editors on 11/30/2015. Citeable Link.

An erratum was issue for Controlled Microfluidic Environment for Dynamic Investigation of Red Blood Cell Aggregation. The introduction section was updated.

Tag

Red Blood Cell AggregationMicrofluidic EnvironmentShear Rate AnalysisImage Processing TechniquesMicro Particle Image VelocimetryHigh Speed CameraBlood Velocity MeasurementAggregate Size DistributionPDMS MicrochannelsFluorescent Tracer Particles

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