Generatie van dynamische omgevingsomstandigheden met behulp van een microfluïdisch apparaat met hoge doorvoer

Bingchen Che; Jie Zhu; Dan Sun; Xiaoqiang Feng; Ce Zhang

doi:10.3791/61735

Methodenartikel

Generatie van dynamische omgevingsomstandigheden met behulp van een microfluïdisch apparaat met hoge doorvoer

DOI:

10.3791/61735

⸱

17 april 2021

Bingchen Che^*¹ , Jie Zhu^*¹ , Dan Sun¹ , Xiaoqiang Feng¹ , Ce Zhang¹

¹State Key Laboratory of Cultivation Base for Photoelectric Technology and Functional Materials, State Key Laboratory of Photon-Technology in Western China Energy, Institute of Photonics and Photon-Technology, Northwest University

^* These authors contributed equally

In dit artikel

Samenvatting

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

We presenteren een microfluïdisch systeem voor studies met hoge doorvoer op complexe levensmachines, dat bestaat uit 1500 kweekeenheden, een reeks verbeterde peristaltische pompen en een on-site mengmodulus. De microfluïdische chip maakt de analyse van de zeer complexe en dynamische micromilieuomstandigheden in vivo mogelijk.

Samenvatting

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Het nabootsen van in vivo omgevingsomstandigheden is cruciaal voor in vitro studies naar complexe levensmachines. De huidige technieken gericht op levende cellen en organen zijn echter ofwel zeer duur, zoals robotica, of missen nanolitervolume en millisecondetijdnauwkeurigheid bij vloeistofmanipulatie. Hierin presenteren we het ontwerp en de fabricage van een microfluïdisch systeem, dat bestaat uit 1.500 kweekeenheden, een reeks verbeterde peristaltische pompen en een on-site mengmodulus. Om de capaciteiten van het microfluïdische apparaat aan te tonen, worden neurale stamcelbollen (NSC) in het voorgestelde systeem gehandhaafd. We merkten op dat wanneer de NSC-bol wordt blootgesteld aan CXCL op dag 1 en EFG op dag 2, de ronde conformatie goed wordt gehandhaafd. Variatie in de invoervolgorde van 6 geneesmiddelen veroorzaakt morfologische veranderingen in de NSC-bol en de representatieve marker van het expressieniveau voor NSC-stemheid (d.w.z. Hes5 en Dcx). Deze resultaten geven aan dat dynamische en complexe omgevingsomstandigheden grote effecten hebben op NSC-differentiatie en zelfvernieuwing, en het voorgestelde microfluïdische apparaat is een geschikt platform voor studies met hoge doorvoer over de complexe levensmachines.

Inleiding

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Technieken met een hoge doorvoer zijn cruciaal voor biomedische en klinische studies. Door parallel miljoenen chemische, genetische of levende cel- en organoïdetests uit te voeren, kunnen onderzoekers snel genen identificeren die een biomoleculaire route moduleren en sequentiële medicijninvoer aanpassen aan iemands specifieke behoeften. Robotica¹ en microfluïdische chips in combinatie met een apparaatbesturingsprogramma maken het mogelijk complexe experimentele procedures te automatiseren, waaronder cel-/weefselmanipulatie, vloeistofbehandeling, beeldvorming en gegevensverwerking/-controle²^,^3....

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. Microfluïdisch chipsontwerp

Ontwerp de microfluïdische multiplexer bestaande uit 18 inhammen, die elk worden aangestuurd door een individuele klep en een peristaltische pomp. Om het vloeistofvolume per pompcyclus te verhogen, moet de peristaltische pomp bestaan uit 3 regelkanalen, die doelbewust zijn verbreed tot 200 μm, en 10 aangesloten stroomleidingen.
Ontwerp de afschuifvrije kweekkamer. Replicatie van de 2-niveau kweekeenheid bestaat uit een lagere celkweekkamer (400 μm x 400 μm x 150 μm) en een hogere bufferlaag (400 μm x 400 μm x 75 μm), die ongewenste schuifspanning op cellen tijdens medium uitwisseling voorkomt (fig....

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Resultaten

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

De conventionele on-chip peristaltische pomp werd voor het eerst beschreven door Stephen Quake in 2000, waarbij de peristaltiek werd bediend door het patroon 101, 100, 110, 010, 011, 001 ⁸^,¹⁰. Het getal 0 en 1 geven "open" en "sluiten" van de 3 horizontale bedieningslijnen aan. Studies met meer dan 3 kleppen (bijv. vijf) zijn ook gerapporteerd¹¹. Hoewel de peristaltische pomp bestaande uit 3 regellijnen en 3 stroomlijnen nanoliternauwkeuri.......

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Discussie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Verschillende microfluïdische apparaten zijn ontwikkeld om multiplexed en complexe experimenten uit te voeren¹⁷^,¹⁸^,¹⁹^,²⁰. Microwells gemaakt van een reeks topologische uitsparingen kunnen bijvoorbeeld individuele cellen vangen zonder het gebruik van externe kracht, met gunstige karakters, waaronder kleine steekproefgrootte, parallellisatie, lagere materiaalkosten, snellere respons, hoge gevoeli.......

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Openbaarmakingen

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

De auteurs hebben niets bekend te maken.

Dankbetuigingen

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Auteurs erkennen de technische ondersteuning van Zhifeng Cheng van Chansn Instrument (China) LTD. Dit werk werd ondersteund door subsidies (National Natural Science Foundation of China,51927804).

....

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel
Naam	Bedrijf	Catalogusnummer	Opmerkingen
2713 Loker Avenue West	Torrey pines scientific
AZ-50X	AZ Electronic Materials, Luxembourg
Chlorotrimethylsilaan(TMCS) 92360-25mL	Sigma
CO2 Incubator HP151	Heal Force
Desktop Hole Puncher voor PDMS chips WH-CF-14	Suzhou Wenhao Microfluidic Technology Co., Ltd.
DMEM(L-glutamine, Hoge Glucose, fenol Rood)	Invitrogen
Elektronische Weegschaal UTP-313 Max:600g, e:0.1g, d:0.01g	Shanghai Hochoice Apparatus Manufacturer Co.,LTD.
FBS	Sigma
Fibronectine 0.25 mg/mL	Millipore, Oostenrijk
Glutamax 100x	Gibco
Verwarmings-Incubator BGG-9240A	Shanghai bluepard instruments Co.,Ltd.
Nikon Model Eclipse Ti2-E	Nikon
Pen/Strep 10 Eenheden/mL Penicilline 10 ug/mL Streptomycine	Invitrogen
Plasma cleaner PDC-002	Harrick Plasma
polydimethylsiloxaan(PDMS)	Momentive
polylysine 0.01%	Sigma
Spin coater ARE-310	Awatori Rentaro
Spin coater TDZ5-WS	Cence
Spin coater WH-SC-01	Suzhou Wenhao Microfluidic Technology Co., Ltd.
SU-8 3025	MicroChem, Westborough, MA, USA
SU-8 3075	MicroChem, Westborough, MA, USA

Referenties

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Michael, S., et al. A robotic platform for quantitative high-throughput screening. Assay and Drug Development Technologies. 6 (5), 637-657 (2008).
Kim, S. J., Lai, D., Park, J. Y., Yokokawa, R., Takayama, S. Microfluidic ....

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Herprints en machtigingen

Toestemming aanvragen om de tekst of afbeeldingen van dit JoVE-artikel te hergebruiken

Toestemming aanvragen

Trefwoorden

High throughput kweek dynamische omgevingsomstandigheden neurale stamcellen peristaltische pompen sequenti le signaalinputs celdifferentiatie PDMS microfabricage ge nverteerde microscopie celmicro omgeving

Generatie van dynamische omgevingsomstandigheden met behulp van een microfluïdisch apparaat met hoge doorvoer

In dit artikel

Samenvatting

Samenvatting

Inleiding

Protocol

Resultaten

Discussie

Openbaarmakingen

Dankbetuigingen

Materialen

Referenties

Herprints en machtigingen

Trefwoorden

Gerelateerde artikelen