June 22nd, 2012
Een methode om cultuur een endotheelcel monolaag het gehele inwendige oppervlak van een 3D microfluïdische apparaat met microvasculaire grootte kanalen (<30 pm) beschreven. Deze In vitro Capillairen model kan de studie van biofysische interacties tussen bloedcellen, endotheelcellen en oplosbaar factoren hematologische aandoeningen.
Het algemene doel van deze procedure is om een microfluïdisch apparaat te maken dat bedekt is met endotheelcellen. Dit wordt bereikt door eerst de microfluïdische mal te fabriceren. De tweede stap is het maken van het PDMS-kanaal.
Vervolgens worden de endotheelcellen in het apparaat gezaaid. De laatste stap is het kweken van de cellen in het apparaat. Uiteindelijk worden met endotheelcel bedekte microfluïdische apparaten gebruikt om cel-cel interacties in vitro te tonen.
Het belangrijkste voordeel van deze techniek boven bestaande methoden is dat het de onderzoeker strakke controle geeft over de biologische en biofysische omstandigheden en compatibel is met fluorescentiemicroscopie. Hoewel deze methode inzicht kan geven in de biofysische cel-cel interacties bij hematologische ziekten, kan het ook worden toegepast op fenomenen zoals leukocytenbiologie, kankermetastase en hematopoëtische stamcelbiologie. Over het algemeen zullen personen die nieuw zijn in deze methode worstelen omdat de omstandigheden strak gecontroleerd moeten worden voor succesvolle celzetting.
In voorbereiding op de fabricage creëert men een fotomasker door een computerondersteund ontwerpbeeld van het microfluïdisch apparaat in te dienen bij een externe maskerleverancier. Eenmaal ontvangen, bestaat het masker uit een chroomlaag op soda-kalkglas. Hier is de breedte van het microfluïdische kanaal 30 microns.
Om te beginnen met de fabricage van het microfluïdische apparaat, maakt u een kale siliconenwafer schoon met piranha gedurende 15 minuten en spoelt u vervolgens met gedeïoniseerd water gedurende 10 seconden. Dompel vervolgens de siliconenwafer gedurende 30 seconden in fluorwaterstofzuur en spoel met gedeïoniseerd water gedurende ongeveer 10 seconden. Gebruik vervolgens een spin coater om micro chem SU 8 20 25 foto resist op de wafer te spinnen tot een hoogte van 30 microns met een spinnelsnelheid van 3000 rotaties per minuut.
Plaats de SU 8 20 25 beklede wafer op een hotplate ingesteld op 95 graden Celsius gedurende vijf minuten om overtollig oplosmiddel te verdrijven. Een oven wordt voor deze stap niet aanbevolen. Plaats nu het fotomasker over de wafer en zet het bloot aan UV-licht in een maskliner om het SU 8 20 25 fotoresist dwars te verbinden.
Na het dwars verbinden, plaatst u de wafer terug op de hotplate op 95 graden Celsius gedurende nog eens vijf minuten. Om de polymerisatie van SU 8 20 25 foto resist verder te versnellen. Dompel vervolgens de wafer gedurende vier minuten in SU acht ontwikkelaar, die voornamelijk bestaat uit P-G-M-E-A.
Dit zal het niet dwars verbonden SU 8 20 25 foto wegnemen.Resist. Spoel de nieuw ontwikkelde wafer gedurende 10 seconden met 100% isopropylalcohol en droog vervolgens met geperst stikstof, of door het oplosmiddel gedurende enkele minuten te laten verdampen in een schone afzuigkap. Plak nu de droge wafer in het midden van de petrischaal, en zorg ervoor dat het plakband aan de randen van de wafer wordt geplaatst.
Ten slotte pipetteert u 500 microliters sigmacoat op de wafer. Bedek de petrischaal met het deksel en slinger vervolgens met de schaal om een volledige coating van de wafer te garanderen. Verwijder het deksel en laat de wafer enkele minuten drogen totdat al het oplosmiddel is verdampt.
Na het mengen van PDMS-polymeer en verhardingsmiddel in een gewichtsverhouding van 10 tot 1, verwijdert u luchtbellen door enkele minuten tot een uur te vacuümdrogen, afhankelijk van de sterkte van het beschikbare vacuümsysteem. Nadat alle luchtbellen zijn verwijderd, giet u het mengsel in de schaal zodat de wafer en het oppervlak van de schaal bedekt zijn. Om een blad PDMS van ongeveer vijf millimeter dik te maken.
Maak ook een dun, kenmerkloos stuk PDMS van één millimeter dik. Laat vervolgens het mengsel een nacht in een oven van 60 graden Celsius uitharden. De volgende dag gebruikt u een mes of scalpel om rond de wafer te snijden en meerdere microfluïdische PDMS-apparaten te verwijderen.
Snij vervolgens het blad om individuele apparaten te isoleren. Snijd het blad PDMS iets groter dan het microfluïdische apparaat. Gebruik nu een pin vice Harris eenhoorn of een soortgelijk apparaat om inlaat- en uitlaatgaten in het microfluïdische apparaat te maken.
Reinig vervolgens de oppervlakken van het microfluïdische apparaat en het blad met scotchtape. Gebruik vervolgens een plasmareiniger om de oppervlakken van het microfluïdische apparaat en het PDMS-blad gedurende 30 seconden bloot te stellen aan zuurstofplasma. Het zuurstofplasma creëert reactieve soorten op het blootgestelde oppervlak van de PDMS, die zich binden wanneer ze in fysiek contact worden gebracht.
Vul vervolgens een spuit van één milliliter voorzien van een 20 gauge stompe naald met 50 microgram per milliliter. Fibronectine uit menselijk plasma in PBS en pas vervolgens een stuk slang aan op de naald. Plaats een stuk dunnere slang in het eerste stuk slang om een frictieverbinding tussen de twee stukken slang te creëren.
Bevestig vervolgens het andere uiteinde van het dunnere stuk slang aan de inlaat van het microfluïdische apparaat. Breng druk aan op de spuit om de kanalen volledig te vullen met fibronectine-oplossing en om een kleine druppel van 100 microliter te creëren bij de uitlaatpoort om ervoor te zorgen dat de kanalen nat blijven. Incubeer nu het microfluïdische apparaat gedurende 40 tot 60 minuten in een bevochtigde incubator bij 37 graden Celsius.
Na de incubatie, sluit u een nieuwe spuit gevuld met PBS aan op de stompe naald. Breng druk aan om het microfluïdische apparaat met PBS te spoelen. Bereid 500.000 tot 2 miljoen cellen per milliliter van humane umbilicale veneuze endotheelcellen, of hve in endotheelgroeimedia met 8%dextran.
De toevoeging van dextran verhoogt de kans dat de cellen zich hechten en succesvol in het microfluïdische
View the full transcript and gain access to thousands of scientific videos
Dit artikel beschrijft een methode om een monolaag van endotheelcellen te kweken in een microfluïdisch apparaat met kanalen van microvasculaire grootte. Dit in vitro model vergemakkelijkt de studie van interacties tussen bloedcellen, endotheelcellen en oplosbare factoren bij hematologische ziekten.
This endothelialized microfluidic platform addresses a critical gap in hematologic disease research by enabling precise control of microvascular hemodynamic and biophysical conditions. It provides a reproducible in vitro system to study pathogenic cell-endothelial interactions under flow, supporting mechanistic de-risking in target validation and assay development. The model enhances predictive confidence for hematologic therapeutic candidates by replicating post-capillary venule-scale pathophysiology relevant to vaso-occlusive crises.
The method fits within the discovery continuum from target hypothesis screening to preclinical efficacy testing, particularly for hematologic agents targeting microvascular adhesion or endothelial activation.