Electrotaxis Studies van longkanker-cellen met behulp van een Multichannel Dual-elektrisch veld Microfluïdische Chip
29 december 2015
Veel microfluïdische apparaten zijn ontwikkeld voor gebruik in de studie van elektrotaxis. Toch laat geen van deze chips toe om de gelijktijdige chemische en elektrische veldeffecten (EF) op cellen efficiënt te bestuderen. We hebben een apparaat op basis van polymethylmethacrylaat ontwikkeld dat een beter gecontroleerde co-existentie van EF en chemische stimulatie biedt voor gebruik in elektrotaxis onderzoek.
Het algemene doel van dit microfluïdische experiment is om de effecten van kinase-remmers op tumorcelmigratie onder een direct elektrisch veld te evalueren. Dus deze methode kan helpen om belangrijke vragen te beantwoorden in cellulaire elektro Texa-studies, zoals wat de determinante paden zijn in elektrisch veld geleide migratie van kankercellen. Dus het belangrijkste voordeel van deze techniek is dat het een zeer reproduceerbare en tijdbesparende elektro Texa-studie is die gemakkelijk kan worden geïmplementeerd.
De implicaties van deze techniek strekken zich uit naar de diagnose van de metastatische potentie van kanker. Aangezien de mobiliteit van magnetische kankercellen kan worden verbeterd door een elektrisch veld. Dus deze methode kan de insider ulair, elektro testis van tumorcellen bieden.
Het kan ook worden toegepast op huidregeneratieprocessen, zoals wondgenezing. Begin met het gebruik van een tekening- en ontwerpprogramma om een individueel acryllaagpatroon te tekenen. Sla het patroon op en zet vervolgens de laser graveerder aan.
Verbind de graveerder met de besturingslaptop en klik op het ontworpen patroonbestand om het acryllaagpatroon te openen. Plaats vervolgens een stuk blanco acrylplaat op de X, Y, Z-trap van de lasergraveerder en gebruik de geschikte corresponderende lasergraveerder automatische uitlijningsstok. Om de focus van de laserstraal op het oppervlak van de plaat te zetten.
Stuur het ontworpen patroon naar de lasergraveerder voor directe bewerking van de acrylplaat. Gebruik vervolgens pincetten om het beschermpapier van de acrylplaten te verwijderen en blaas de oppervlakken schoon met stikstofgas. Stapel nu de platen en verbind ze onder een druk van twee kilogram per vierkante centimeter in een thermische bonder gedurende 45 minuten bij 110 graden Celsius om de elektrische stimulatiekanaalassemblage te vormen.
Nadat u dubbelzijdig plakband op dezelfde manier hebt voorbereid, plakt u het schone dekglas op de elektrische stimulatiekanaalassemblage. Gebruik vervolgens superlijm om 13 stukken acryladapters te hechten aan de individuele openingen in laag één van de multi-kanaal dubbele elektrische veld- of MDF-chipassemblage om het MDF-chip zoutbrugnetwerk op te zetten. Begin met het aansluiten van vloerplastic buizen op de MDF-chipassemblage via de medium inlaat- en uitlaatadapters.
Verbind vervolgens de verleidingsverbreding van de medium inlaat- en uitlaatplastic buizen naar driewegstop Cox A drie milliliter spuit bevattende 2,5 milliliter koolstofdioxide geëquilibreerde PBS naar de driewegstopkraan van de inlaatplasticbuis en een lege drie milliliter spuit naar de driewegstopkraan van de uitlaatplasticbuis. Gebruik witte vaste vingerstrakke moeren om de openingen van de blauwe en groene adapters op de acrylplaat in laag één te verzegelen. Vul vervolgens de zoutbrugkanalen en kweekkamers met het koolstofdioxide geëquilibreerde PBS en zorg ervoor dat u bellen vermijdt.
Breng de chip over naar een 37 graden Celsius 5% koolstofdioxide celkweekincubator overnacht om de opgeloste lucht in het dubbelzijdige plakband bubbels te laten vormen binnen de kamers de volgende ochtend. Gebruik de twee spuiten om een snelle PBS-stroom te genereren om de bubbels weg te spoelen en pomp de PBS heen en weer zoals nodig is. Wanneer alle bubbels zijn verwijderd, gebruikt u de driewegstopkraan verbonden aan de medium uitlaatbuis om het PBS uit de kanalen te laten lopen.
Vervolgens vervangt u de spuit verbonden aan de inlaat met een drie milliliter spuit bevattende 2,5 milliliter koolstofdioxide a geëquilibreerde DM EM en vult u de kamers opnieuw met het medium wanneer de kamers vol zijn. Verwijder de vaste moeren van de groene adapters en injecteer 3% aros verwarmd tot minimaal 70 graden Celsius in het zoutbrugkanaal. Door de openingen in de adapters, bereidt de hete A zoutbrug voor de injectie, waarbij de blokkering van de middelste rij tussen de kweekkamers wordt gewaarborgd.
Stop met het injecteren van de agros wanneer de verbinding drie kwart van de lengte van het zoutbrugkanaal vult en verzegel de poriën opnieuw met de vaste moeren. Vervang nu de vaste moeren op de blauwe adapters met doorschijnende buisvormige vingerstrakke moeren en laad aros in de buisvormige moeren. Bevestig vervolgens zilver, zilverchloride elektroden in de buisvormige moeren voordat de aro stolt.
Om een elektrotactisch experiment op te zetten, injecteer 0,3 milliliter cellen in de MDF-chip via de uitlaatbuis en breng de chip terug naar de celkweekincubator. Installeer na twee tot vier uur het MDF microfluïdische systeem op een transparante indium tin oxide glazen verwarmer en bevestig een K-type thermokoppel tussen de MDF-chip en het indium tin oxide glas. Gebruik een proportioneel integraal afgeleide controller om de incubatietemperatuur van het MDF microfluïdische systeem op 37 graden Celsius in te stellen en monteer de temperatuurgecontroleerde MDF-chipassemblage op de computergestuurde XYZ gemotoriseerde trap van een omgekeerd microscoop.
Gebruik vervolgens een vierkanaals spuitpomp om compleet medium in de kweekkamers te doseren via de inlaten met een stroomsnelheid van 20 microliter per uur. Verzamel het kweekafval uit de uitlaten in microcenter fugebuizen. Incubeer de cellen gedurende nog eens 16 tot 18 uur bij 37 graden Celsius.
De volgende dag vervangt u het medium in elke kamer door vers, medium aangevuld met de juiste concentratie kinase-remmer gedurende 60 minuten behandeling. Verbind vervolgens een DC-voeding met de MDF-chip via de zilver, zilverchloride elektroden en serieel. Verbind een ampèremeter aan het elektrische circuit om de elektrische stroom in de MDF-chip te controleren.
Schakel ten slotte de voeding in en pas de spanning aan op tussen de 15 en 19 volt. Om de ampèremeter stroom op 86,94 microamps in te stellen. In dit representatieve MDF Microfluïdische systeem experiment werden longkankercellen behandeld met verschillende concentraties van de kinase-remmer.
Y 2 7 6 3 2 vertoonde geen veranderingen in celmigratiesnelheid met of zonder elektrische stimulatie. Echter, Y 2 7 6 3 2 behandeling onder de toevoeging van een elektrisch veld verminderde significant de nautische beweging van de kankercelmigratie. Inderdaad, bij een concentratie van 50 micromolar, elimin
Bekijk het volledige transcript en krijg toegang tot duizenden wetenschappelijke video's
Overzicht
Deze studie presenteert een innovatief microfluïdisch apparaat dat is ontworpen om de effecten van elektrische velden en chemische stimuli op de migratie van tumorcellen te onderzoeken. Het apparaat vergroot het inzicht in electrotaxis binnen kankeronderzoek.
Belangrijkste Componenten van de Studie
Wetenschappelijk gebied
- Neurowetenschappen
- Celbiologie
- Microfluidica
Achtergrond
- Electrotaxis is de beweging van cellen als reactie op elektrische velden.
- Bestaande microfluïdische apparaten kunnen elektrische en chemische stimuli niet effectief gelijktijdig bestuderen.
- Het begrijpen van tumorcelmigratie is van cruciaal belang voor kankeronderzoek.
- Kinaseremmers kunnen de celbeweging onder invloed van elektrische velden beïnvloeden.
Doel van de studie
- Om de effecten van kinase-remmers op de migratie van tumorcellen te evalueren.
- Om de pathways te onderzoeken die betrokken zijn bij de door elektrische velden gestuurde migratie van kankercellen.
- Om een reproduceerbare methode te ontwikkelen voor het bestuderen van electrotaxis.
Gebruikte methoden
- Ontwikkeling van een microfluïdisch apparaat op basis van polymethylmethacrylaat.
- Toepassing van directe elektrische velden op tumorcellen.
- Beoordeling van celmigratie als reactie op elektrische en chemische stimuli.
- Gebruik van kinaseremmers om hun effect op migratie te evalueren.
Belangrijkste resultaten
- Het nieuwe apparaat maakt gecontroleerde, gelijktijdige elektrische en chemische stimulatie mogelijk.
- Kinaseremmers hebben een significante invloed op de migratie van tumorcellen onder invloed van elektrische velden.
- Deze methode biedt inzichten in de mechanismen van electrotaxis.
- De bevindingen kunnen helpen bij het diagnosticeren van het metastatisch potentieel bij kanker.
Conclusies
- Het ontwikkelde microfluïdische apparaat is een waardevol instrument voor onderzoek naar electrotaxis.
- Inzicht in de effecten van elektrische velden op de migratie van kankercellen kan therapeutische strategieën informeren.
- Deze studie benadrukt het belang van elektrische velden in de kankerbiologie.
Veelgestelde vragen
Industriële Relevantie voor Management
De gelijktijdige evaluatie van chemische en elektrische signalen bij de migratie van longkankercellen vult een kritisch gat in de vroege ontdekking en het mechanistische risicobeheer voor oncologieportfolio's. De multichannel microfluïdische chip met dubbel elektrisch veld maakt een snelle, reproduceerbare analyse van pad-afhankelijkheden en migratie-fenotypen onder fysiologisch relevante omstandigheden mogelijk. Dit platform vergroot het voorspellende vertrouwen bij de validatie van targets en biedt een basis voor risico-gecorrigeerde beslissingen over de verdere ontwikkeling van programma's voor metastatische ziekten.
Strategische toepassingen in biofarmaceutische R&D
Vroege ontdekking & targetvalidatie
- Maakt direct testen van de effecten van kinase-remmers op electrotactische migratiepaden mogelijk.
- Ondersteunt mechanistische risicoreductie door de bijdragen van elektrische en chemische stimuli te isoleren.
- Faciliteert functionele validatie van targets via kwantitatieve migratiemetrieken.
- Versnelt hypothese-gestuurde triage van kandidaat-paden in metastatische modellen.
Screening & Assay-ontwikkeling
- Biedt een gestandaardiseerd, gemultiplex systeem voor reproduceerbare electrotaxis-assays.
- Levert kwantitatieve resultaten over migratiesnelheid en gerichtheidsindex voor de evaluatie van verbindingen.
- Vermindert de experimentele tijd en foutmarge, wat schaalbare screeningworkflows ondersteunt.
- Maakt parallelle beoordeling van meerdere condities in één run mogelijk.
Translationeel & Preklinisch Onderzoek
- Rijmt in vitro migratie-fenotypes met ziekterelevante metastatische potentie.
- Ondersteunt de continuïteit van ontdekking tot preklinische validatie van anti-migratorische middelen.
- Maakt dosisafhankelijke analyse van pad-inhibitie mogelijk onder fysiologisch relevante velden.
- Biedt translationele inzichten in modellen voor wondgenezing en weefselregeneratie.
Integratie van pipeline en workflow
Dit microfluïdische platform integreert in het continuüm van ontdekking naar preklinisch onderzoek door een snelle, gemultiplexte beoordeling van celmigratie onder gecombineerde chemische en elektrische stimuli mogelijk te maken.
- Discovery Biology: Ondersteunt hypothesetests over pathway-determinanten van elektrotaxis en metastatisch gedrag.
- Screening: Levert reproduceerbare, kwantitatieve migratiegegevens voor de prioritering van verbindingen.
- Analytics: Biedt een gerichtheidsindex en metrics voor migratiesnelheid voor een robuuste vergelijking van condities.
- Translationeel onderzoek: Slaat een brug tussen in vitro bevindingen en ziekterelateerde migratie- en wondgenezingsmodellen.
- Enterprise Reuse: Biedt een herbruikbaar platform voor snelle prototyping voor diverse celtypen en pathway-studies.
Operationele en bedrijfsmatige impact
- Wetenschappelijke waarde: VerhoogtHet voorspellend vertrouwen bij targetvalidatie en het verminderen van risico's in signaalpaden.
- Operationele waarde: Standaardiseert electrotaxis-assays voor reproduceerbaarheid en schaalbaarheid.
- Strategische waarde: Informeert go/no-go-beslissingen en vermindert biologische risico's in een laat stadium binnen oncologieportefeuilles.
- Impact op portfolio: Maakt risico-gecorrigeerde prioritering mogelijk van kandidaten voor anti-migratie en regeneratieve geneeskunde.
Overwegingen voor implementatie
- Vereist expertise in de hantering van microfluïdische apparaten en de analyse van celmigratie.
- Vereist toegang tot een laserschrijver, thermische binder en infrastructuur voor omgekeerde microscopie.
- Vereist standaardisatie tussen teams van de assay-opzet en de kwantitatieve uitlezingen.
- Aanpasbaar aan diverse celtypen en chemische modulatoren door optimalisatie van het protocol.
- Zorgvuldige hantering van gevaarlijke apparatuur en nauwkeurige beheersing van de experimentele condities zijn essentieel.
Veelgestelde vragen over Biofarmacie
Chapters in this video
0:05
Title
1:06
Multichannel Dual-electric Field (MDF) Chip Design and Fabrication
2:37
MDF Chip Salt Bridge Network Setup
5:06
Electrotactic Experiment Setup
6:49
Results: Investigation of Lung Cancer Cell Electrotaxis using the MDF Microfluidic System
7:49
Conclusion
