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.
Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.
Methodenartikel
Generatie van dynamische omgevingsomstandigheden met behulp van een microfluïdisch apparaat met hoge doorvoer
* These authors contributed equally
In dit artikel
Samenvatting
Samenvatting
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
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
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
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
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
De auteurs hebben niets bekend te maken.
Dankbetuigingen
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
| 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
- 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
