Le cellule endoteliali (ECS) che ricoprono le pareti dei vasi sanguigni in vivo sono costantemente esposti a scorrere, ma EC coltivate sono spesso coltivati in condizioni statiche e mostrano un fenotipo pro-infiammatorio 1,2. La tecnologia microfluidica consente un fluido controllato con precisione attraverso un microscala geometricamente vincolata (sub-millimetrica) canali 3, che prevede la possibilità per le cellule in coltura, in particolare per ECS vascolare, di crescere in condizioni di flusso desiderate. Queste caratteristiche rendono le condizioni di coltura cellulare più vicino a in vivo rispetto alle tradizionali, colture cellulari statiche 2D. Sono estremamente importante quando i dispositivi microfluidici sono utilizzati per modellare diversi tipi di vasculatures e studiare risposte CE verso stimoli meccanici e / o chimici.
Nonostante i vantaggi dimostrati dalla rete microcanali su una coltura cellulare statica, l'adattamento e l'applicazione di microfluidica in f biomedicoield rimangono limitati. Segnalato da una recente revisione, la maggior parte delle pubblicazioni del settore (85%) sono ancora in riviste di ingegneria 4. Le prestazioni di dispositivi microfluidici non è stato abbastanza convincente per la maggior parte dei biologi di passare dalle tecniche attuali, come il test Transwell e la cultura piatto / vetro macro-scala scorrevole a questo dispositivo miniaturizzato. Microfluidica è un campo multidisciplinare, che richiede collaborazioni interdisciplinari per spostare questo campo in avanti. L'obiettivo di questo articolo tecnico è quello di ridurre il divario di conoscenze tra le discipline e rendere le procedure di fabbricazione comprensibili da biologi, fornendo applicazioni biologiche e validazione funzionale dei microvasi microfluidica. I protocolli sperimentali visualizzati includono la fabbricazione di entrambi i dispositivi microfluidici e la loro utilità biologici, che rappresenta una stretta collaborazione tra gli ingegneri e biologi.
Recentemente abbiamo riportato alcuniapplicazioni biologiche che utilizzano la rete dei microvasi in vitro con dispositivo di microfluidica 5. Per progettare opportunamente le dimensioni della rete microcanali e applicare la sollecitazione di taglio desiderata, un modello numerico è stato costruito con software fluidodinamica computazionale per stimare vicino il profilo di flusso. Primarie vena ombelicale cellule endoteliali umane (HUVEC) che sono state seminate nei microcanali raggiunti confluenza, cioè copriva l'intera superficie interna del microcanale, in 3-4 giorni con perfusione continua. La formazione barriera corretta è stata dimostrata da VE-caderina colorazione e confrontati con quelli formati in condizioni di coltura cellulare statiche e in microvasi intatti. Applicando i protocolli sperimentali sviluppati in microvasi intatti perfuse singolarmente 6-8, abbiamo misurato quantitativamente le variazioni CE [Ca 2+] i e ossido nitrico (NO) in risposta ad adenosina trifosfato (ATP) con fluorescentedicatori e confocale e microscopia a fluorescenza convenzionale. L'agonista-indotta aumenti CE [Ca 2+] i e la produzione di NO sono stati segnalati come necessari segnali intracellulari per infiammatorie aumenta mediatore indotte permeabilità microvascolare 6-15. Anche se alcuni studi precedenti hanno mostrato immagini di dispositivi microfluidici DAF-2 DA caricati 16,17, la risoluzione e dati appropriati analisi non aveva ancora raggiunto 18. A nostra conoscenza, questo studio dimostra le prime misurazioni quantitative di cambiamento dinamico agonisti indotta endoteliale I e produzione di NO che utilizza microfluidica sistema [2+ Ca] based.
Tecniche di microfabbricazione hanno la flessibilità per fabbricare microcanali fino a pochi micron e consentire lo sviluppo di modelli complessi per simulare le geometrie del microcircolo in vivo. Qui abbiamo presentato una tipica rete a microcanali con tre livelli di ramificazione. Questorete è fabbricato dalla combinazione di fotolitografia che viene eseguita in una camera sterile microfabbricazione e litografia soft.