Name: BioMEMS: Fucinatura nuove collaborazioni tra biologi e ingegneri (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2007-11-01T00:54:37.000+00:00
Duration: 7 min 26 s
Description: Scopri come i dispositivi microfluidici BioMEMS migliorano la ricerca in neuroscienza e biologia delle cellule staminali. Questa tecnica offre controllo preciso e riproducibilità superiore rispetto ai metodi convenzionali.

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biomems: fucinatura nuove collaborazioni tra biologi e ingegneri

BioMEMS: Forging New Collaborations Between Biologists and Engineers

Questo video descrive la fabbricazione e l&#39;uso di un dispositivo a microfluidi alla cultura del sistema nervoso centrale (SNC) neuroni. Questo dispositivo è compatibile con i live-cell microscopia ottica (DIC e contrasto di fase), così come due approcci confocale e microscopia fotone. Questo metodo utilizza precisione, parti stampate polimeri per creare in miniatura multi-comparto di coltura cellulare con l&#39;isolamento fluidica. Gli scomparti sono fatti di piccoli canali con dimensioni che sono abbastanza grandi per i neuroni cultura in microambienti fluidico ben controllati. I neuroni possono essere coltivate per 2-3 settimane all&#39;interno del dispositivo, dopo di che possono essere fissate e colorate per immunocitochimica. Scomparti assonale e cromosomiche possono essere mantenuti fluidically isolate l&#39;una dall&#39;altra, utilizzando una piccola differenza di pressione idrostatica, questa funzione può essere usata per localizzare insulti solubile ad un compartimento per un massimo di 20 ore dopo ogni cambio mezzo. Isolamento fluidico permette la raccolta di puro frazione assonale e analisi biochimiche mediante PCR. Il dispositivo a microfluidi fornisce una piattaforma estremamente adattabile per le neuroscienze di ricerca e può trovare applicazioni in lesioni modellazione SNC e neurodegenerazione.

BioMEMS: Fucinatura nuove collaborazioni tra biologi e ingegneri

Questo video descrive la fabbricazione e l'uso di un dispositivo microfluidico per la coltura di neuroni del sistema nervoso centrale (SNC). Questo dispositivo è compatibile con...

Il mio nome è Newly John e lavoro presso il Dipartimento di Ingegneria Biomedica dell'Università della California, Irvine. La mia ricerca riguarda lo sviluppo di nuovi dispositivi biomedici e dispositivi microfluidici per la neuroscienza e la ricerca sulle cellule staminali. La bio e la microfluidica sono discipline relativamente giovani, sviluppatesi negli ultimi cinque-dieci anni, e utilizzano molte delle tecniche e competenze sviluppate per l'industria dei circuiti integrati.Quello che stiamo facendo è utilizzare i metodi e gli approcci di miniaturizzazione sviluppati per i circuiti integrati per produrre dispositivi di piccole dimensioni dotati di canali e serbatoi ridotti, e impiegare questi dispositivi per applicazioni di biologia cellulare. Tradizionalmente, la maggior parte degli esperimenti biologici è stata condotta su scala di una piastra di Petri. Pertanto, per quanto riguarda le cellule, osservandone una con un diametro di circa 10 micron, si ha essenzialmente una piccola cellula immersa in un grande volume di liquido.Utilizzando dispositivi microfluidici, possiamo controllare l'ambiente circostante la cellula. La comunicazione tra cellule, così come l'influenza dei fattori solubili, può essere regolata con una precisione molto maggiore rispetto all'esecuzione dell'esperimento su scala più ampia in una piastra di Petri. Pertanto, questi nuovi sviluppi nel campo della microfluidica offrono notevoli prospettive in termini di controllo e riproducibilità rispetto ai metodi convenzionali.La nostra ricerca sull'uso di dispositivi microfluidici per lo studio della migrazione cellulare prevede lo sviluppo di nuovi dispositivi in grado di mantenere un gradiente costante di fattori solubili sulle cellule, in modo da poter analizzare come le cellule rispondono a diversi fattori di crescita o chemochine. Ciò richiede un controllo preciso del flusso di fluido su un gruppo di cellule, aspetto estremamente importante e fondamentale nella maggior parte dei processi biologici, come la morfogenesi, la metastasi tumorale e la risposta delle cellule immunitarie. Analogamente ai dispositivi microfluidici utilizzati per generare gradienti, i dispositivi per la coltura di neuroni, e in particolare di com neuroni, rappresentano un recente sviluppo nel campo della microfluidica.Con questi dispositivi, siamo in grado di isolare e purificare frazioni assonali e ottenere anche strutture altamente polarizzate. In questo caso, rispetto a saggi convenzionali come quelli con camere vuote, in cui era molto, a volte difficile impedire perdite e altri problemi sperimentali, i dispositivi microfluidici offrono risultati complessivamente più riproducibili e al contempo forniscono una piattaforma otticamente compatibile in cui possiamo eseguire microscopia ad alta risoluzione.E questo dispositivo viene utilizzato per eseguire esperimenti volti a studiare il trasporto assonale. Utilizzando questo nuovo dispositivo per la coltura neuronale microfluidica, molti dei nostri collaboratori in tutto il paese stanno analizzando diversi modelli di malattie neurodegenerative, come la malattia di Alzheimer, la malattia di Parkinson e la SLA. Sono stato molto fortunato ad avere collaboratori eccellenti nei dipartimenti di neuroscienze e di anatomia patologica qui all'Università della California di Irvine. Collaboro strettamente con i laboratori di Car Kaman Stewart, Ed Monki e Lisa Flanagan.Le nostre collaborazioni prevedono incontri regolari volti a individuare i problemi che i biologi si trovano ad affrontare. Durante questi incontri periodici, emergono situazioni in cui, nonostante l'esistenza di strumenti convenzionali, esistono ancora numerose applicazioni in cui noi ingegneri biomedici possiamo svolgere un ruolo significativo per migliorare e approfondire la ricerca biomedica. Ad esempio, la nostra collaborazione con il laboratorio del Dott. Monki e del Dott. Flanagan negli ultimi cinque anni è stata molto produttiva.Innanzitutto, i nostri studenti possono imparare a collaborare strettamente, in gruppo e con diverse discipline scientifiche. Allo stesso tempo, abbiamo avuto la fortuna di affrontare problemi nella biologia delle cellule staminali. Ad esempio, la coltivazione e la differenziazione di cellule staminali all'interno di dispositivi microfluidici ha offerto una prospettiva nuova sul comportamento delle cellule staminali in un gradiente di un morfogeno come BMP.E ritengo che questo tipo di collaborazione rappresenterà una parte importante della scienza futura, man mano che un numero crescente di ingegneri mostrerà interesse per la ricerca biomedica. Allo stesso tempo, con l'aumentare della richiesta di nuovi strumenti dotati di capacità innovative nel campo delle neuroscienze e di altre discipline bioscientifiche, mi aspetto che si svilupperanno numerose collaborazioni fruttuose, in grado di spingere significativamente avanti il settore della ricerca biomedica. Inoltre, penso che il campo della microfluidica e dei microbiomi si trovi in una fase particolarmente entusiasmante.Esistono molte nuove applicazioni che vengono sviluppate praticamente ogni giorno. Mi aspetto che tra cinque anni un numero molto maggiore di biologi utilizzi questo tipo di dispositivi per la ricerca quotidiana, per esperimenti di routine, per lo studio della migrazione cellulare o per altri scopi specifici. Poiché questi dispositivi offrono numerosi vantaggi rispetto ai metodi convenzionali basati su colture in piastra di Petri, ritengo che la fantasia sia l'unico limite allo sviluppo di nuovi tipi di applicazioni.E io credo che una stretta collaborazione con i biologi porterà allo sviluppo di nuovi tipi di dispositivi, che svolgeranno un ruolo significativo nei futuri progressi della ricerca biomedica.

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