2012년 7월 21일
석판술으로 새겨져와 PDMS에서 가공 Microfluidic 흐름 여왕님 EC 장애와 염증과 관련된 기능적 결과를 알아내기 위해 적용됩니다. 대표 실험에서는 차등 전단 응력의 능력 시토킨 활성화 EC monolayers에 monocytic 세포 접착을 조절하기 위해이 입증되었습니다.
이 비디오의 목적은 내피 세포의 염증 상태를 특성화하기 위한 랩 온 칩 기술을 시연하는 것입니다. 먼저, 인간 대동맥 내피 세포를 성장시켜 조직 배양 기질에서 합류한 다음 Conan 플레이트 전단 장치에 삽입합니다. 세포는 전염증성 사이토카인인 TNF 알파로 처리되며, 동시에 사이토카인에 대한 잘 특성화된 염증 반응을 조절하는 기질 전단 응력 위의 원뿔 회전을 정밀하게 제어하여 4시간 동안 차동 전단 응력 조건에 노출됩니다.
여기에는 VCA 1 및 ICAM 1과 같은 접착 분자의 상향 조절이 포함됩니다. 기판은 A-P-D-M-S 미세유체 장치가 단층에 직접 진공 밀봉되어 흐름 채널을 생성하는 현미경 스테이지로 옮겨집니다. 활성화된 단핵구, THP one 세포는 사전 조건화된 hs 위로 비행하며, 여기서 세포 접착 분자 발현 수준에 비례하여 결합합니다.
내피의 염증 상태는 단단히 붙어있는 THP one 세포의 총 수를 정량화하여 결정됩니다. 안녕하세요, 제 이름은 D Diverse이고 Greg Foster입니다. 저는 키스 베일리입니다.
우리는 데이비스에 있는 캘리포니아 대학의 의생명공학과의 교수님, 목사님, 사이먼의 연구실에 있습니다. 오늘 우리는 내피 기능 장애와 염증을 정량적으로 조사하기 위해 칩 기반 접근 방식의 실험실 사용에 대해 설명 할 것입니다. 이러한 도구는 대사 스트레스와 유체역학 요인의 중첩, 내피 염증 표현형 및 죽상동맥경화증에 대한 감수성 조절과 관련된 연구를 수행할 수 있는 플랫폼을 제공합니다.
그래서 우리는 우리의 장치를 혈관 모방, 미세유체 챔버 또는 vmmc라고 합니다. 이러한 장치를 통해 동맥경화 혈관의 염증 결과를 모방한 조건에서 내피 세포와 단핵구의 염증 결과를 정량화할 수 있습니다. VMMC는 공급이 제한될 수 있는 소량의 시약 또는 물질의 사용을 용이하게 합니다.
또한 다양한 사용자 정의 가능한 레이아웃과 형상으로 구성할 수 있어 광범위한 응용 분야에 매우 적합합니다. 오늘 우리는 랩 온 칩 접근 방식을 사용하는 대표적인 실험을 시연할 것입니다. 인간 내피 단층은 잘 정의된 전단 응력 하에서 사이토카인 활성화에 노출됩니다.
100mm 조직 배양 접시에서 밀링된 3인치 원형 기질인 선반을 사용하여 내피 활성화의 기능적 판독으로 VMC를 사용하여 단층에 대한 인간 단핵구 세포 모집을 실시간으로 정량화하는 방법을 시연합니다. 3 인치 기판은 증류수로 세척 한 다음 70 % 에탄올에 담가 살균합니다. 멸균 기질은 100mm 페트리 접시에 넣고 건조시킵니다.
그런 다음 실온에서 1시간 동안 밀리리터당 100마이크로그램 농도의 1형 콜라겐으로 배양하고 PBS로 세척합니다. 인간 대동맥 내피 세포 또는 HA는 밀리리터당 650, 000개의 세포 농도로 현탁되어 있습니다. 1ml의 세포 현탁액을 건조된 콜라겐으로 코팅된 기질의 물방울에 넣고 균일한 현탁액으로 퍼뜨립니다.
그런 다음 착석 된 기판을 37도 5 % CO2 인큐베이터에 넣고 기판 표면에 부착 할 수 있습니다. 1 시간 후에 9 밀리리터의 E GM 2 성장, 배지가 추가되고 세포가 약 90 % Co 유창성에서 단층으로 성장하도록 허용되며 후속 순전한 실험에 사용할 준비가됩니다. 혈관 모방 미세유체 챔버는 원하는 채널을 포함하는 마스터 형태 위에 A-P-D-M-S 몰드를 부어 구성됩니다. 기하학.
실리콘베이스를 플라스틱 웨이 보트에 붓고 실리콘 경화제를 중량 기준으로 10 : 1 비율로 붓습니다. PDMS 젤은 그 때 잘 섞이고, 방법 배의 측을 긁지 않기 위하여 주의하고, 그로 인하여 혼합물로 플라스틱 칩을 소개하지 않습니다. 포토레지스트 마스터는 헥산으로 세척하고 VMMC를 성형할 준비를 합니다.
그런 다음 PDMS 혼합물을 마스터 형태 위에 붓고 진공 챔버에 넣습니다. 챔버에서. 공기는 PDMS 혼합물에서 제거되고 15분 후에 표면으로 올라갑니다.
주형이 챔버로부터 제거되고, 주형으로부터 남아 있는 기포를 퍼지기 위해 공기가 PDMS 표면 위로 부드럽게 불어진다. 그런 다음 곰팡이를 덮고 37도 오븐에 1시간 동안 넣어 PMS가 경화되도록 합니다. 오븐에서 응고된 PDMS 젤을 제거하고 작은 메스를 사용하여 챔버 주위를 원형으로 절개합니다.
마스터 몰드가 손상될 수 있으므로 포토 레지스트 재료와의 접촉을 피하기 위해 이 작업을 점진적으로 수행하는 것이 중요합니다. 19 게이지 루어 잠금 바늘을 사용하여 각 채널의 금형 펀치 입구 및 출구 포트에서 미세유체 챔버를 절제합니다. 또한 채널에서 멀리 떨어진 진공관용 펀치 구멍을 뚫습니다.
이제 VMMC 준비가 완료되었습니다. 전염증성 사이토카인 TNF 알파를 6ml의 L 15 배지에 피펫으로 넣어 밀리리터당 0.5나노그램의 최종 농도를 달성합니다. L 15 매체는 5%CO2가 없는 상태에서 pH 완충 용량으로 인해 전단 유체로 사용됩니다.
그런 다음 매체를 멸균 10ml 주사기로 끌어 들여 전단 장치를 로드하는 데 사용됩니다. 그런 다음 Confluent 단층은 에탄올 레벨링으로 멸균되고 원뿔 갭 높이가 설정된 셀 전단 장치로 옮겨집니다. 기판을 페트리 접시에서 제거하고 중앙의 유리 게이지 블록에 놓고 원뿔이 셀 바로 위에 오도록 하우징 챔버의 바닥에 조심스럽게 삽입합니다.
기판은 게이지 블록 주위에 스테인리스 스틸 나사를 고르게 조여 고정됩니다. 그런 다음 전단 매체를 챔버에 로드하여 기포가 유입되지 않도록 주의합니다. 다음으로, 컴퓨터를 이용하여 원하는 전단 응력 프로그램을 입력하고 마이크로 분리 모터를 켭니다.
여기서 우리는 제곱센티미터당 0 플러스 또는 마이너스 5디너의 진동 전단을 사용합니다. 4시간이 지나면 전단 프로그램이 중지됩니다. 게이지 블록이 제거되고 기판이 페트리 접시에 조심스럽게 다시 배치됩니다.
이제 세포는 단핵구 접착 분석을 위한 준비가 되었습니다. 전단 직후, HA 단층은 VMMC 조립을 위해 현미경 스테이션으로 운반됩니다. VMMC는 진공 호스에 부착되어 DI 물에 담가 채널 내에 갇힌 기포를 제거합니다.
진공 밸브를 처음에 끈 상태에서 챔버를 단층 위에서 조심스럽게 누르고 진공 밸브를 켭니다. 여기서 챔버의 채널 내에 기포가 갇히지 않았는지 확인하는 것이 중요합니다. 이제 칼슘과 마그네슘이 함유된 80마이크로리터의 HBSS를 19 게이지 루어 잠금 니들 유체의 팁을 절단하여 만든 저장소에 피펫으로 넣은 다음 저장소 상단을 단단히 눌러 팁 밖으로 밀어낸 다음 VMMC의 입구 포트에 삽입합니다.
전체 어셈블리를 현미경 스테이지에 놓고 현미경 카메라와 비디오 모니터를 켭니다. 10밀리리터 유리 주사기가 주사기 펌프에 적재됩니다. 다음으로, 주사기 튜브는 VMMC의 출구 포트에 연결됩니다.
유속은 수로 내에서 제곱센티미터당 1디네의 순전한 응력을 유도하도록 설정된 다음 주사기가 수로를 통해 저장소에서 유체를 끌어당기도록 리필 모드에서 실행됩니다. SDF 1로 자극된 세포는 밀리리터당 200만 개의 세포 농도로 현탁됩니다. 유동 활성화 후 2분 이내에 50마이크로리터의 세포 현탁액이 저장소에 추가됩니다.
다시 말하지만, 흐름이 완전히 발달할 때 기포가 유입되지 않도록 주의하십시오. 비디오는 초당 3프레임으로 캡처되며 데이터는 Image J 소프트웨어를 사용하여 열거됩니다. 점착. THP 1 셀은 10초 동안 절반 셀 직경을 넘지 않는 것으로 정의됩니다.
여기에서는 TNF 알파로 자극되고 제곱센티미터당 15딘의 꾸준한 높은 벽 전단 응력 또는 진동 전단 응력으로 조건화된 1cm 제곱당 5딘의 진동 전단 응력 하에서 조건화된 HA 단층에 대한 THP 1 접착을 묘사하는 데이터를 시연합니다. 오늘 우리는 죽상동맥경화증의 기저에 있는 초기 염증성 사건에 대한 중요한 통찰력을 제공하기 위해 결합할 수 있는 맞춤형 체외 기술의 사용을 보여줍니다. 구체적으로, 우리는 잘 정의된 유체역학적 조건에서 염증 자극에 노출된 세포 및 내피 기능 장애와 관련된 결과를 정량화합니다.
VMM CS를 사용하면 내피 및 백혈구 접착 상호 작용의 기저에 있는 특정 메커니즘을 검사할 수 있습니다. 이러한 장치는 또한 유연하고 저렴하며 인간 피험자로부터 유래한 혈청 유래 성분과 같이 공급이 제한될 수 있는 재료의 사용을 용이하게 한다는 장점이 있습니다. 이러한 장치를 적용한 연구에는 내피 세포의 사이토카인, 지질 및 분노 유발 염증에 대한 조사가 포함되었습니다.
우리는 또한 여러 백혈구 유형과 전혈에서 접착 메커니즘을 검사하는 온칩 분석을 개발했습니다. 궁극적으로 우리는 이 기술이 염증 매개 심혈관 질환의 위험을 평가하기 위한 생체 외 접근 방식으로 이어질 것으로 예상합니다.
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이 기사는 미세 유체 흐름 챔버를 사용하여 내피 세포 (EC)의 염증 상태를 특성화하는 칩 위 연구소 기술을 보여줍니다. 이 연구는 차등 전단 응력이 사이토카인으로 활성화 된 EC 단층에 단핵 세포 부착에 어떻게 영향을 미치는지 조사합니다.
This lab-on-a-chip approach enables quantitative assessment of endothelial inflammatory phenotypes under controlled hemodynamic conditions, addressing a critical gap in early cardiovascular risk stratification. By linking metabolic perturbations to leukocyte adhesion dynamics in a reproducible in vitro system, the method supports mechanistic de-risking of atherogenic pathways and informs target validation strategies in cardiovascular drug discovery. The platform’s ability to model physiologically relevant shear stress and cytokine interactions provides predictive value for evaluating therapeutic candidates targeting endothelial dysfunction.
The method fits within the cardiovascular discovery continuum, supporting hypothesis testing in early target validation, enabling assay development for leukocyte recruitment, and providing quantitative analytics for mechanistic de-risking before preclinical commitment.