Name: Wysoka przepustowość Mikrokapsułkowanie pojedynczych i wielokomórkowych (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2012-06-15T12:00:00.000+00:00
Duration: 16 min 19 s
Description: Poznaj metodę mikroenkapsulacji komórek z kontrolą liczby komórek na kroplę przy użyciu mikrofluidyki. Technika łączy uporządkowanie komórek z generowaniem kropel, osiągając wysoką wydajność w zakresu kilohercowym.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Dziękujemy firmie RainDance Technologies za próbkę surfaktantu PFPE-PEG wykorzystanego w niniejszym badaniu, a BioMEMS Resource Center (dyrektor Mehmet Toner) za formę z płytki krzemowej, która posłużyła do stworzenia replik kanałów z PDMS.

<ol><li>Zagnoni, M., Lain, G. L. e, Cooper, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrocoalescence+mechanisms+of+microdroplets+using+localized+electric+fields+in+microfluidic+channels%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir+%3A+the+ACS+journal+of+surfaces+and+colloids%22%5BJournal%5D)">Electrocoalescence mechanisms of microdroplets using localized electric fields in microfluidic channels.</a> Langmuir : the ACS journal of surfaces and colloids. 26, 14443-14449 (2010).</li>
<li>Niu, X. Z., Gielen, F., Edel, J. B., deMello, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+microdroplet+dilutor+for+high-throughput+screening%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Chem%22%5BJournal%5D)">A microdroplet dilutor for high-throughput screening.</a> Nat. Chem. 3, 437-442 (2011).</li>
<li>Vincent, M. E., Liu, W., Haney, E. B., Ismagilov, R. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microfluidic+stochastic+confinement+enhances+analysis+of+rare+cells+by+isolating+cells+and+creating+high+density+environments+for+control+of+diffusible+signals%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Society+reviews%22%5BJournal%5D)">Microfluidic stochastic confinement enhances analysis of rare cells by isolating cells and creating high density environments for control of diffusible signals.</a> Chemical Society reviews. 39, 974-984 (2010).</li>
<li>Huebner, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quantitative+detection+of+protein+expression+in+single+cells+using+droplet+microfluidics%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+communications%22%5BJournal%5D)">Quantitative detection of protein expression in single cells using droplet microfluidics.</a> Chemical communications. , 1218-1220 (2007).</li>
<li>Love, J. C., Ronan, J. L., Grotenbreg, G. M., van der Veen, A. G., Ploegh, H. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+microengraving+method+for+rapid+selection+of+single+cells+producing+antigen-specific+antibodies%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+biotechnology%22%5BJournal%5D)">A microengraving method for rapid selection of single cells producing antigen-specific antibodies.</a> Nature biotechnology. 24, 703-707 (2006).</li>
<li>Bradshaw, E. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Concurrent+detection+of+secreted+products+from+human+lymphocytes+by+microengraving%3A+Cytokines+and+antigen-reactive+antibodies%5BTitle%5D)+AND+%22Clin.+Immunol%22%5BJournal%5D)">Concurrent detection of secreted products from human lymphocytes by microengraving: Cytokines and antigen-reactive antibodies.</a> Clin. Immunol. 129, 10-18 (2008).</li>
<li>Liu, W. S., Kim, H. J., Lucchetta, E. M., Du, W. B., Ismagilov, R. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Isolation%2C+incubation%2C+and+parallel+functional+testing+and+identification+by+FISH+of+rare+microbial+single-copy+cells+from+multi-species+mixtures+using+the+combination+of+chemistrode+and+stochastic+confinement%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+on+a+chip%22%5BJournal%5D)">Isolation, incubation, and parallel functional testing and identification by FISH of rare microbial single-copy cells from multi-species mixtures using the combination of chemistrode and stochastic confinement.</a> Lab on a chip. 9, 2153-2162 (2009).</li>
<li>Boedicker, J. Q., Li, L., Kline, T. R., Ismagilov, R. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Detecting+bacteria+and+determining+their+susceptibility+to+antibiotics+by+stochastic+confinement+in+nanoliter+droplets+using+plug-based+microfluidics%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+on+a+chip%22%5BJournal%5D)">Detecting bacteria and determining their susceptibility to antibiotics by stochastic confinement in nanoliter droplets using plug-based microfluidics.</a> Lab on a chip. 8, 1265-1272 (2008).</li>
<li>Koster, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Drop-based+microfluidic+devices+for+encapsulation+of+single+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+on+a+chip%22%5BJournal%5D)">Drop-based microfluidic devices for encapsulation of single cells.</a> Lab on a chip. 8, 1110-1115 (2008).</li>
<li>Kelly, R. T., Page, J. S., Marginean, I., Tang, K., Smith, R. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dilution-free+analysis+from+picoliter+droplets+by+nano-electrospray+ionization+mass+spectrometry%5BTitle%5D)+AND+%22Angew+Chem.+Int.+Ed.+Engl%22%5BJournal%5D)">Dilution-free analysis from picoliter droplets by nano-electrospray ionization mass spectrometry.</a> Angew Chem. Int. Ed. Engl. 48, 6832-6835 (2009).</li>
<li>Hong, J., deMello, A. J., Jayasinghe, S. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bio-electrospraying+and+droplet-based+microfluidics%3A+control+of+cell+numbers+within+living+residues%5BTitle%5D)+AND+%22Biomedical+materials%22%5BJournal%5D)">Bio-electrospraying and droplet-based microfluidics: control of cell numbers within living residues.</a> Biomedical materials. 5, 21001(2010).</li>
<li>Edd, J. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Controlled+encapsulation+of+single-cells+into+monodisperse+picolitre+drops%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+on+a+chip%22%5BJournal%5D)">Controlled encapsulation of single-cells into monodisperse picolitre drops.</a> Lab on a chip. 8, 1262-1264 (2008).</li>
<li>Anna, S. L., Bontoux, N., Stone, H. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Formation+of+dispersions+using+%22flow+focusing%22+in+microchannels%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Physics+Letters%22%5BJournal%5D)">Formation of dispersions using "flow focusing" in microchannels.</a> Applied Physics Letters. 82, 364(2003).</li>
<li>Utada, A., Fernandez-Nieves, A., Stone, H., Weitz, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dripping+to+Jetting+Transitions+in+Coflowing+Liquid+Streams%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+Letters%22%5BJournal%5D)">Dripping to Jetting Transitions in Coflowing Liquid Streams.</a> Physical Review Letters. 99, (2007).</li>
<li>Chabert, M., Viovy, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microfluidic+high-throughput+encapsulation+and+hydrodynamic+self-sorting+of+single+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences+of+the+United+States+of+America%22%5BJournal%5D)">Microfluidic high-throughput encapsulation and hydrodynamic self-sorting of single cells.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 105, 3191-3196 (2008).</li>
<li>Segrí, G., Silberberg, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Radial+Particle+Displacements+in+Poiseuille+Flow+of+Suspensions%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Radial Particle Displacements in Poiseuille Flow of Suspensions.</a> Nature. 189, 209-210 (1961).</li>
<li>Carlo, D. D. i <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Inertial+microfluidics%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+on+a+chip%22%5BJournal%5D)">Inertial microfluidics.</a> Lab on a chip. 9, 3038-3046 (2009).</li>
<li>Carlo, D. D. i, Edd, J., Humphry, K., Stone, H., Toner, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Particle+Segregation+and+Dynamics+in+Confined+Flows%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+Letters%22%5BJournal%5D)">Particle Segregation and Dynamics in Confined Flows.</a> Physical Review Letters. 102, (2009).</li>
<li>Humphry, K. J., Kulkarni, P. M., Weitz, D. A., Morris, J. F., Stone, H. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Axial+and+lateral+particle+ordering+in+finite+Reynolds+number+channel+flows%5BTitle%5D)+AND+%22Physics+of+Fluids%22%5BJournal%5D)">Axial and lateral particle ordering in finite Reynolds number channel flows.</a> Physics of Fluids. 22, 081703(2010).</li>
<li>Lee, W., Amini, H., Stone, H. A., Carlo, D. D. i <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dynamic+self-assembly+and+control+of+microfluidic+particle+crystals%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences+of+the+United+States+of+America%22%5BJournal%5D)">Dynamic self-assembly and control of microfluidic particle crystals.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 107, 22413(2010).</li>
<li>Duffy, D. C., McDonald, J. C., Schueller, O. J. A., Whitesides, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rapid+prototyping+of+microfluidic+systems+in+poly%28dimethylsiloxane%5BTitle%5D)+AND+%22Anal.+Chem%22%5BJournal%5D)">Rapid prototyping of microfluidic systems in poly(dimethylsiloxane.</a> Anal. Chem. 70, 4974-4984 (1998).</li>
<li>Kotz, K., Cheng, X., Toner, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((PDMS+Device+Fabrication+and+Surface+Modification%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Vis.+Exp%22%5BJournal%5D)">PDMS Device Fabrication and Surface Modification.</a> J. Vis. Exp. (8), e319(2007).</li>
<li>Haubert, K., Drier, T., Beebe, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((PDMS+bonding+by+means+of+a+portable%2C+low-cost+corona+system%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+on+a+chip%22%5BJournal%5D)">PDMS bonding by means of a portable, low-cost corona system.</a> Lab on a chip. 6, 1548-1549 (2006).</li>
<li>Hatch, A. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((1-Million+droplet+array+with+wide-field+fluorescence+imaging+for+digital+PCR%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+on+a+chip%22%5BJournal%5D)">1-Million droplet array with wide-field fluorescence imaging for digital PCR.</a> Lab on a chip. , 3838-3845 (2011).</li>
<li>Holtze, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biocompatible+surfactants+for+water-in-fluorocarbon+emulsions%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+on+a+chip%22%5BJournal%5D)">Biocompatible surfactants for water-in-fluorocarbon emulsions.</a> Lab on a chip. 8, 1632-1639 (2008).</li>
<li>Garstecki, P., Stone, H., Whitesides, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanism+for+Flow-Rate+Controlled+Breakup+in+Confined+Geometries%3A+A+Route+to+Monodisperse+Emulsions%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+Letters%22%5BJournal%5D)">Mechanism for Flow-Rate Controlled Breakup in Confined Geometries: A Route to Monodisperse Emulsions.</a> Physical Review Letters. 94, (2005).</li>
<li>Garstecki, P., Fuerstman, M. J., Stone, H. A., Whitesides, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Formation+of+droplets+and+bubbles+in+a+microfluidic+T-junction-scaling+and+mechanism+of+break-up%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+on+a+chip%22%5BJournal%5D)">Formation of droplets and bubbles in a microfluidic T-junction-scaling and mechanism of break-up.</a> Lab on a chip. 6, 437-446 (2006).</li>
<li>Nie, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Emulsification+in+a+microfluidic+flow-focusing+device%3A+effect+of+the+viscosities+of+the+liquids%5BTitle%5D)+AND+%22Microfluidics+and+Nanofluidics%22%5BJournal%5D)">Emulsification in a microfluidic flow-focusing device: effect of the viscosities of the liquids.</a> Microfluidics and Nanofluidics. , (2008).</li>
<li>Holt, D. J., Payne, R. J., Chow, W. Y., Abell, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fluorosurfactants+for+microdroplets%3A+interfacial+tension+analysis%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+colloid+and+interface+science%22%5BJournal%5D)">Fluorosurfactants for microdroplets: interfacial tension analysis.</a> Journal of colloid and interface science. 350, 205-211 (2010).</li>
<li>Holt, D. J., Payne, R. J., Abell, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthesis+of+novel+fluorous+surfactants+for+microdroplet+stabilisation+in+fluorous+oil+streams%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Fluorine+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Synthesis of novel fluorous surfactants for microdroplet stabilisation in fluorous oil streams.</a> Journal of Fluorine Chemistry. 131, 398-407 (2010).</li>
<li>Hatch, A. C., Fisher, J. S., Pentoney, S. L., Yang, D. L., Lee, A. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tunable+3D+droplet+self-assembly+for+ultra-high-density+digital+micro-reactor+arrays%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+on+a+chip%22%5BJournal%5D)">Tunable 3D droplet self-assembly for ultra-high-density digital micro-reactor arrays.</a> Lab on a chip. 11, 2509-2517 (2011).</li>
<li>Baret, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Surfactants+in+droplet-based+microfluidics%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+on+a+chip%22%5BJournal%5D)">Surfactants in droplet-based microfluidics.</a> Lab on a chip. 12, 422-433 (2012).</li>
</ol>

JE jest pomysłodawcą w oczekującym na rozpatrzenie patencie opartym na technologii wykorzystanej w niniejszym manuskrypcie.

Mimo stosunkowo wysokiego stopnia uporządkowania, nie wszystkie krople będą zawierać odpowiednią liczbę cząsteczek lub komórek. Wydajność enkapsulacji można obliczyć jako liczbę komórek lub cząsteczek, które zostały zamknięte w kroplach o pożądanej liczności, podzieloną przez ich liczbę całkowitą. Te surowe dane można uzyskać za pomocą zautomatyzowanego algorytmu analizy wideo o wysokiej prędkości lub poprzez obrazowanie próbki zebranej emulsji. Można to porównać do frakcji cząsteczek Pk zamkniętych w...

<table><tbody><tr><td>AutoCAD</td><td>AutoDesk</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Maska przezroczystości</td><td>Fineline Imaging Inc.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Fotorezyst SU-8</td><td>MicroChem Corp.</td><td>2050</td><td></td></tr><tr><td>Profilometr Dektak</td><td>Veeco Instruments, Inc.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Szalka Petriego</td><td>BD Biosciences</td><td>351058</td><td></td></tr><tr><td>Zestaw elastomeru silikonowego PDMS</td><td>Dow Corning</td><td>Sylgard 184, numer materiału (240)4019862</td><td></td></tr><tr><td>Suszarka próżniowa</td><td>Jencons</td><td>250-030</td><td></td></tr><tr><td>Pompa próżniowa</td><td>Technologia próżniowa Alcatel</td><td>2010 C2</td><td></td></tr><tr><td>Regulator próżni</td><td>Cole-Parmer</td><td>EW-00910-10</td><td></td></tr><tr><td>Piekarnik (suszarka)</td><td>Thermo Fisher Scientific, Inc.</td><td>Lindberg Blue M, OV800F</td><td></td></tr><tr><td>wyciśnik do biopsji, 0,75 mm</td><td>Harris</td><td>Uni-Core 15072</td><td></td></tr><tr><td>Laboratoryjne urządzenie do traktowania koronowego</td><td>Electro-Technic Products Inc.</td><td>BD-20AC, SKU 12051A</td><td></td></tr><tr><td>Lamelki szklane</td><td>Złota Pieczęć</td><td>3010</td><td></td></tr><tr><td>Aquapel</td><td>PPG Industries</td><td></td><td>Strategia alternatywna</td></tr><tr><td>Mikrosfery polistyrenowe, 9,9 &amp;mu;m</td><td>Thermo Fisher Scientific, Inc.</td><td>G1000</td><td></td></tr><tr><td>OptiPrep</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>D1556</td><td>Nie wykazano</td></tr><tr><td>Strzykawki Luer-Lok</td><td>BD Biosciences</td><td>1 ml: 309628 3 ml: 309585</td><td></td></tr><tr><td>Olej fluorowęglowy FC-40</td><td>3M Inc.</td><td>Sigma Aldrich, F9755</td><td></td></tr><tr><td>Fluorosurfaktant PFPE-PEG</td><td>RainDance Technologies</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Lekki olej mineralny</td><td>Odczynniki chemiczne PTI Process Chemicals</td><td>08042-47-5</td><td>Strategia alternatywna</td></tr><tr><td>Surfaktant do oleju mineralnego</td><td>Evonik Goldschmidt Corporation</td><td>ABIL EM 90</td><td>Strategia alternatywna</td></tr><tr><td>Przewody PVC Tygon</td><td>Small Parts, Inc.</td><td>TGY-010</td><td></td></tr><tr><td>igła do strzykawki Luer-Lok 30 G, 1/2 cala&quot;</td><td>Small Parts, Inc.</td><td>NE-301PL-C</td><td></td></tr><tr><td>Mikroskop odwrócony</td><td>Obrazowanie Carl Zeiss</td><td>Axio Observer.Z1</td><td></td></tr><tr><td>Kamera wysokich prędkości</td><td>Badania nad wzrokiem</td><td>Phantom V310</td><td></td></tr><tr><td>Pompy strzykawkowe (2)</td><td>Chemyx Inc.</td><td>Nexus 3000</td><td></td></tr><tr><td>Olej silikonowy</td><td>Dow Corning</td><td>200 płynu, 10 cSt</td><td>Opcjonalne dla przechowywania emulsji</td></tr></tbody></table>

wysokoprzepustowa mikroenkapsulacja pojedynczych komórek i wielu komórek

High Throughput Single-cell and Multiple-cell Micro-encapsulation

Metody enkapsulacji mikrofluidycznej były wcześniej wykorzystywane do przechwytywania komórek w wodnych, monodyspersyjnych kroplach o skali pikolitra, zapewniając izolację od środowiska cieczy objętościowej, z zastosowaniami w wysokoprzepustowym przesiewaniu, cytometrii i spektrometrii mas. Opisujemy metodę, która pozwala nie tylko na enkapsulację pojedynczych komórek, ale także na powtarzalne przechwytywanie określonej liczby komórek (w niniejszej pracy demonstrujemy enkapsulację jednej i dwóch komórek), aby badać zarówno izolację, jak i interakcje między komórkami w grupach o kontrolowanych rozmiarach. Poprzez połączenie technik generowania kropli z uporządkowaniem komórek i cząstek, demonstrujemy kontrolowaną enkapsulację cząstek o rozmiarach komórek w celu uzyskania wydajnej, ciągłej enkapsulacji. Wykorzystując wodną zawiesinę cząstek i niemieszalny olej fluorowęglowy, generujemy krople wodne w oleju za pomocą dyszy skupiającej przepływ. Natężenie przepływu fazy wodnej jest wystarczająco wysokie, aby stworzyć uporządkowanie cząstek, które docierają do dyszy z częstotliwościami będącymi wielokrotnościami całkowitymi częstotliwości generowania kropli, co pozwala na enkapsulację kontrolowanej liczby komórek w każdej kropli. W celu uzyskania reprezentatywnych wyników, jako zamienniki komórek wykorzystano cząstki polistyrenu o rozmiarze 9,9 μm. Badanie to wykazuje wydajność enkapsulacji pojedynczych cząstek Pk=1 na poziomie 83,7% oraz wydajność enkapsulacji podwójnych cząstek Pk=2 na poziomie 79,5%, w porównaniu do ich odpowiednich wydajności Poissona wynoszących odpowiednio 39,3% i 33,3%. Wykazano, że efekt stałego stężenia komórek i cząstek ma kluczowe znaczenie dla wydajnej enkapsulacji; omówiono również przejścia z trybu kroplowania do trybu strumieniowania. 
Wstęp
Ciągłe zawiesiny komórek w środowisku wodnym dzielą wspólne środowisko płynne, co umożliwia równoległe oddziaływanie komórek oraz homogenizuje wpływ poszczególnych komórek na pomiary z medium. Wysokoprzepustowa enkapsulacja komórek w kroplach o skali pikolitrowej ogranicza próbki, chroniąc krople przed kontaminacją krzyżową, umożliwiając pomiar różnorodności komórkowej w obrębie próbek, zapobiegając rozcieńczaniu reagentów i ekspresjonowanych biomarkerów oraz wzmacniając sygnały z produktów bioreaktora. Krople zapewniają również możliwość ponownego łączenia kropel w większe próbki wodne lub z innymi kroplami w celu badania sygnalizacji międzykomórkowej.1,2 Zmniejszenie rozcieńczenia oznacza silniejsze sygnały detekcji dla pomiarów o wyższej dokładności, a także możliwość ograniczenia potencjalnie kosztownych objętości próbek i reagentów.3 Enkapsulację komórek w kroplach wykorzystywano w celu poprawy detekcji ekspresji białek,4 przeciwciał,5,6 enzymów,7 oraz aktywności metabolicznej8 w badaniach wysokoprzepustowych; może ona również służyć do usprawnienia wysokoprzepustowej cytometrii.9 Dodatkowe badania przedstawiają zastosowania w bio-elektrosprayingu kropel zawierających komórki dla spektrometrii mas10 oraz w ukierunkowanych powłokach komórkowych powierzchni.11 Niektóre zastosowania były jednak ograniczone przez brak możliwości kontrolowania liczby komórek enkapsulowanych w kroplach. Przedstawiamy tutaj metodę uporządkowanej enkapsulacji12, która zwiększa wykazaną wydajność enkapsulacji dla jednej i dwóch komórek i może zostać ekstrapolowana na enkapsulację większej liczby komórek.
Aby uzyskać monodyspersyjną generację kropli, mikrofluidyczne „ogniskowanie przepływu” (flow focusing) umożliwia tworzenie kropli o kontrolowanej wielkości jednego płynu (wodnej mieszaniny komórek) wewnątrz innego (ciągłej fazy olejowej) przy użyciu dyszy, w której strumienie zbiegają się.13 Dla danej geometrii dyszy częstotliwość generowania kropli f oraz ich rozmiar można zmieniać poprzez regulację przepływów fazy olejowej i wodnej Qoil oraz Qaq. Wraz ze wzrostem szybkości przepływu może nastąpić przejście z generowania kropli do niestabilnego strumieniowania cieczy wodnej z dyszy.14 
Gdy roztwór wodny zawiera zawieszone cząsteczki, zostają one zamknięte w kropelkach i odizolowane od siebie na dyszy. W przypadku generowania kropelek z losowo rozłożonej wodnej zawiesiny komórek, średnia frakcja kropelek Dk zawierających k komórek jest określana przez statystykę Poissona, gdzie Dk = λk exp(-λ)/(k!) oraz λ jest średnią liczbą komórek na kropelkę. Frakcja komórek, które trafią do „poprawnie” zamkniętych kropelek, jest obliczana za pomocą wzoru Pk = (k x Dk)/Σ(k' x Dk'). Subtelna różnica między tymi dwoma miernikami polega na tym, że Dk odnosi się do wykorzystania cieczy wodnej i ilości sortowania kropelek, które musi zostać przeprowadzone po enkapsulacji, natomiast Pk odnosi się do wykorzystania próbki komórek. Przykładowo, można użyć rozcieńczonej zawiesiny komórek (niskie λ), aby tworzyć kropelki, w których większość kropelek zawierających komórki posiadałaby tylko jedną komórkę. Choć wskaźnik wydajności Pk byłby wysoki, większość kropelek byłaby pusta (niskie Dk), co wymagałoby zastosowania mechanizmu sortującego w celu usunięcia pustych kropelek, co z kolei obniżałoby przepustowość.15
Połączenie generowania kropel z uporządkowaniem bezwładnościowym umożliwia enkapsulację kropel z bardziej przewidywalną liczbą komórek na kroplę oraz wyższą przepustowością niż w przypadku enkapsulacji losowej. Fokuzowanie bezwładnościowe zostało po raz pierwszy odkryte przez Segre i Silberberga16 i odnosi się do tendencji cząstek o skończonej wielkości do migrowania do bocznych pozycji równowagi w przepływie w kanale. Uporządkowanie bezwładnościowe odnosi się do tendencji cząstek i komórek do pasywnej organizacji w równomiernie rozstawione, przesunięte, pociągi o stałej prędkości. Zarówno fokuzowanie, jak i uporządkowanie wymagają wystarczająco wysokich szybkości przepływu (wysoka liczba Reynoldsa) oraz rozmiarów cząstek (wysoka liczba Reynoldsa dla cząstek).17,18 Tutaj liczba Reynoldsa Re =uDh/ν oraz liczba Reynoldsa dla cząstek Rep =Re(a/Dh)2, gdzie u jest charakterystyczną prędkością przepływu, Dh [=2wh/(w+h)] jest średnicą hydrauliczną, ν jest lepkością kinematyczną, a to średnica cząstki, w to szerokość kanału, a h to wysokość kanału. Empirycznie długość wymagana do uzyskania w pełni uporządkowanych pociągów maleje wraz ze wzrostem Re i Rep. Należy zauważyć, że wysokie wymagania dotyczące Re i Rep (w niniejszym badaniu odpowiednio rzędu 5 i 0,5) mogą kolidować z potrzebą utrzymania niskich szybkości przepływu fazy wodnej, aby uniknąć przejścia w tryb strumieniowy przy dyszy generującej krople. Ponadto wysokie szybkości przepływu prowadzą do wyższych naprężeń ścinających działających na komórki, czego nie omówiono w niniejszym protokole. Poprzednie badanie nad uporządkowaną enkapsulacją wykazało, że ponad 90% pojedynczo enkapsulowanych komórek HL60 w warunkach przepływu podobnych do tych w niniejszym badaniu zachowało integralność błony komórkowej.12 Jednak wpływ wartości i skal czasowych naprężeń ścinających będzie musiał zostać starannie rozważony przy ekstrapolacji na inne typy komórek i parametry przepływu. Nakładanie się ograniczeń szybkości przepływu fazy wodnej dla uporządkowania komórek, generowania kropel i żywotności komórek zapewnia idealny reżim operacyjny dla kontrolowanej enkapsulacji pojedynczych i wielu komórek.
Ponieważ bardzo niewiele badań dotyczy odstępów między rzędami cząstek,19,20 określenie tych odstępów najłatwiej przeprowadzić empirycznie, a wynik będzie zależał od geometrii kanału, szybkości przepływu, wielkości cząstek i ich stężenia. Niemniej jednak równomierne odstępy boczne między rzędami oznaczają, że komórki docierają w przewidywalnych, stałych odstępach czasu. Gdy generowanie kropel odbywa się z taką samą częstotliwością, z jaką uporządkowane komórki docierają do dyszy, komórki zostają zamknięte w kropli w sposób kontrolowany. Technika ta została wykorzystana do enkapsulacji pojedynczych komórek z wydajnością rzędu 15 kHz,12 co stanowi znaczną poprawę w stosunku do wcześniejszych badań, w których zgłaszano szybkości enkapsulacji rzędu 60-160 Hz.4,15 W badaniach nad kontrolowaną enkapsulacją ponad 80% kropel zawierało dokładnie jedną komórkę, co stanowi znaczną poprawę wydajności w porównaniu ze statystyką Poissona (losową), która przewiduje średnią wydajność poniżej 40%.12
W poprzednich badaniach nad kontrolowaną enkapsulacją,12 średnia liczba cząstek na kroplę λ była dostrajana w celu zapewnienia enkapsulacji pojedynczych komórek. Hipotezyzujemy, że poprzez regulację szybkości przepływu możemy efektywnie enkapsulować dowolną liczbę komórek na kroplę, gdy λ jest równa lub bliska pożądanej liczbie komórek na kroplę. Podczas gdy enkapsulacja pojedynczych komórek jest cenna przy określaniu indywidualnych reakcji komórkowych na bodźce, enkapsulacja wielu komórek dostarcza informacji dotyczących interakcji kontrolowanej liczby i rodzajów komórek. Przedstawiamy tutaj protokół, reprezentatywne wyniki z wykorzystaniem mikrosfer polistyrenowych oraz dyskusję dotyczącą kontrolowanej enkapsulacji wielu komórek przy użyciu pasywnego kanału uporządkowania inercyjnego i dyszy do generowania kropli.

Łącząc generowanie monodyspersyjnych kropli z inercyjnym porządkowaniem komórek i cząsteczek, opisujemy metodę enkapsulacji pożądanej liczby komórek lub cząsteczek w pojedynczej kropli z częstotliwością rzędu kHz. Wykazujemy wydajność dwukrotnie przekraczającą wydajność enkapsulacji nieuporządkowanej w przypadku kropli z jedną lub dwiema cząsteczkami.

Wysokoprzepustowa mikroenkapsulacja pojedynczych komórek i wielu komórek

Metody enkapsulacji mikroprzepływowej były wcześniej wykorzystywane do wychwytywania komórek w wodnych, monodyspersyjnych kroplach o skali pikolitrów, zapewniając ograniczenie...

Zastosowania wykorzystujące komórki zamknięte w niewielkich kroplach o objętości piko-litrów były często ograniczone przez brak możliwości kontrolowania liczby komórek w pojedynczej kropli. Niniejszy protokół przedstawia metodę kontroli enkapsulacji komórek poprzez połączenie dwóch odrębnych zjawisk mikrofluidycznych: hydrodynamicznego uporządkowania komórek oraz generowania kropel w mikro-dyszy z ogniskowaniem przepływu. W kanale dopływowym zapewniono odpowiednio wysoką szybkość przepływu roztworu wodnego z zawies진ymi komórkami lub cząstkami, co prowadzi do powstania szeregów o równomiernych odstępach w kierunku przepływu w dół strumienia.Dysza do generowania kropel z ogniskowaniem przepływu jest wykorzystywana do tworzenia kropel wodnych z częstotliwością rzędu kilohertz w dopuszczalnym olejowym płynie nośnym stabilizowanym surfaktantem. Uporządkowane pociągi cząsteczek w komórkach są następnie łączone z generowaniem kropel poprzez dostrojenie szybkości przepływu fazy wodnej i olejowej, aby zapewnić szybkość generowania kropel zsynchronizowaną z docieraniem podłużnie uporządkowanych komórek lub cząsteczek do dyszy generującej krople, przy czym cząsteczki są wykorzystywane jako substytuty komórek. Aby zademonstrować ten protokół, szybkości przepływu muszą być wystarczająco małe, aby ograniczyć płyn.Naprężenia ścinające działające na komórki biologiczne, nakładanie się procesów generowania kropli z uporządkowaniem komórek oraz żywotność komórek. Ograniczenia dotyczące natężenia przepływu fazy wodnej zapewniają idealny reżim operacyjny dla kontrolowanej enkapsulacji pojedynczych i wielu komórek. Analiza danych z mikroskopii wideo wykazuje, że wydajność enkapsulacji pojedynczych i podwójnych komórek lub cząstek przewyższa wydajność enkapsulacji losowej i znacznie redukuje liczbę kropli, które nie zawierają pożądanej liczby komórek lub cząstek.Ograniczenie przestrzeni komórek i kropel ogranicza rozcieńczenie wydzielin komórkowych, uwydatnia heterogenność komórek, a także kontroluje sygnały międzykomórkowe w porównaniu z zawiesiną masową. Wydajne metody enkapsulacji tych komórek w kroplach stanowią cenne narzędzie dla badaczy biologii. Aby rozpocząć tę procedurę, zaprojektuj wzór mikrokanału przedstawiony na tej figurze w oprogramowaniu AutoCAD.Długi odcinek kanału przedstawia kanał porządkujący przepływ fazy wodnej o szerokości 27 mikronów. Powiększony schemat dyszy pokazuje równe szerokości kanałów wynoszące 27 mikronów dla kanału porządkującego fazę wodną oraz kanału olejowego, po których następuje zwężenie dyszy do 22 mikronów i gwałtowne rozszerzenie do szerszego kanału o szerokości 61 mikronów. Wysokość urządzenia wynosi 52 mikrony.Zarówno wloty wodne, jak i olejowe są wyposażone w duże filtry do zanieczyszczeń z przerwami o wielkości zbliżonej do szerokości kanału porządkującego, co zilustrowano na tym powiększonym schemacie wlotu olejowego. Tutaj przedstawiono rzeczywisty obraz kanału porządkującego oraz dyszy z wstrzykniętym barwnikiem. Należy zlecić zewnętrznemu producentowi wydruk maski przezroczystości o wysokiej rozdzielczości na folii Mylar lub kwarcu, w której kanały są przezroczyste na ciemnym tle.Następnie przygotuj matrycę z krzemu i fotorezystu SU-8 do odlewania replik. Przymocuj matrycę taśmą do dna szalki Petriego w celu wykonania repliki z PDMS. Po zakończeniu procesu odlewania i wycięciu obrysu urządzenia, użyj wycinaka do biopsji o średnicy zewnętrznej 0,75 mm, aby wykonać porty płynowe w trzech okrągłych obszarach pokazanych na tej figurze. Przyklej taśmę klejącą do strony z wzorem PDMS i odklej ją, aby usunąć wszelkie zanieczyszczenia po wiązaniu plazmowym.PDMS do czystego szklanego przedmiotu szkiełka. Umieść całe urządzenie w piekarniku i stopniowo podgrzewaj go do 120 °C. Pozostaw urządzenie w piekarniku w temperaturze 120 °C przez noc, aby zakończyć proces wiązania i przywrócić PDMS jego pierwotny stan hydrofobowy.Alternatywną metodą nadania powierzchni szklanej kanału właściwości hydrofobowych jest wstrzyknięcie powłoki, takiej jak Aquapel, do portów płynowych, a następnie przedmuchanie ich powietrzem. Używając strzykawki o pojemności 1 ml i igły, należy pobrać kilkaset µL powietrza, a następnie niewielką ilość Aquapel, wystarczającą jedynie do wypełnienia metalowej końcówki igły. Należy ostrożnie, lecz zdecydowanie wstrzyknąć Aquapel, a następnie przedmuchać porty płynowe powietrzem. Należy robić to uważnie, aby nie doprowadzić do gwałtownego zerwania wiązania między PDMS a szkłem.Powtórz przedmuchanie powietrzem wszystkich portów wlotowych i wylotowych, wycierając nadmiar wody, aby uniknąć powstania osadów, które po wyschnięciu mogłyby zapchać kanały. Kontrola stężenia komórek jest niezbędna do uzyskania odpowiedniej liczby komórek w każdej kropli. Proces ten składa się z dwóch trudnych etapów.Pierwszym aspektem jest wcześniejsze oszacowanie odpowiedniego stężenia, a drugim utrzymanie tego stężenia podczas eksperymentu. W przypadku urządzenia zastosowanego w niniejszym badaniu, komórki lub cząstki o rozmiarze od 8 do 15 µm powinny być odpowiednie do kontrolowanej enkapsulacji. W tej demonstracji jako substytuty komórek zostaną użyte mikrosfery z polistyrenu o rozmiarze 9,9 µm. Aby przygotować stężenie wodnej zawiesiny cząstek pozwalające na osiągnięcie idealnej enkapsulacji, należy rozpocząć od stężenia roztworu podstawowego mikrosfer wynoszącego 1% ciał stałych wagowo, opierając się na poprzednich danych dotyczących pełnego uporządkowania. W ramach wskazówek, zwiększ stężenie do 1,5% ciał stałych poprzez delikatne odwirowanie 1 mL próbki podstawowej, usunięcie 250 µL nad supernatu i ponowne zawieszenie cząstek za pomocą mieszania w wortexie lub łagodniejszego mieszania.W przypadku użycia komórek, zarówno komórki, jak i cząsteczki polistyrenu mają gęstość większą niż jeden, choć nie pokazano tego w tym filmie. W przypadku długotrwałych eksperymentów trwających od wielu minut do wielu godzin, można wyrównać wyporność roztworu poprzez dodanie substancji rozpuszczonej, takiej jak chlorek wapnia dla cząsteczek lub opti prep dla komórek. Po przygotowaniu zawiesiny komórek lub cząsteczek, należy przygotować 10 mililitrów próbki ciągłej fazy olejowej fluorowęglowej w 15 mililitrowej probówce do wirowania i wymieszać ją w wstrząsarzu typu vortex.Wymieszaj surfaktant i olej fluorowęglowy w stosunku około 2,5% wagowo. W tym przypadku otrzymaliśmy mieszaninę o stężeniu 2,4% wagowo, co jest wartością dopuszczalną do przeprowadzenia eksperymentu z mikroenkapsulacją. Najpierw włącz zasilanie odwróconego mikroskopu optycznego oraz kamery wysokich prędkości.Skup się na warstwie mikrokanałów i sprawdź, czy kanały nie są zapchane lub czy nie znajdują się w nich zanieczyszczenia, które mogłyby zostać oderwane. Wybierz kanał wolny od dużych zanieczyszczeń lub wyraźnych zatorów. Odetnij trzy odcinki półprzezroczystej rurki PVC typu tigon dla wlotu fazy wodnej, wlotu oleju i wylotu emulsji, aby zminimalizować objętość martwą.Odetnij odpowiednią długość rurki, aby sięgała od pomp strzykawkowych do mikroskopu. Końce odciętych rurek przytnij pod kątem 45 stopni. Aby ułatwić wprowadzenie do portów płynowych, użyj pęsety, aby wcisnąć końce rurek w porty. Następnie wciśnij stalową igłę strzykawkową z tępym końcem o rozmiarze 30 gauge w wolny koniec rurki wlotowej dla roztworu wodnego.Powtórz tę procedurę dla rurki wlotowej oleju. Przenieś urządzenie i przymocuj rurki do stolika mikroskopu, używając obiektywu 20x, a następnie ustaw i ustaw ostrość na dyszy urządzenia. Ręcznie wyreguluj mikroskop zgodnie z zasadą oświetlenia Köhlera, aby zapewnić optymalne doświetlenie w płaszczyźnie ogniskowania.Używając oprogramowania kamery wysokich prędkości, przytnij pole widzenia wokół dyszy, aby umożliwić zastosowanie wyższych częstotliwości klatek, a następnie ustaw częstotliwość klatek, czas ekspozycji oraz inne ustawienia kamery zgodnie z wymaganiami dla optymalnego nagrywania. Następnie napełnij strzykawkę o pojemności 1 ml wcześniej przygotowanym, dobrze wymieszanym roztworem fazy wodnej. Napełnij strzykawkę o pojemności 3 ml roztworem fazy olejowej.Przechyl jedną z napełnionych strzykawek pionowo i stuknij w nią, aby przesunąć pęcherzyki powietrza do otworu wylotowego strzykawki. Trzymając strzykawkę pionowo, powoli naciskaj tłok przez czas wystarczający do wypchnięcia powietrza do czubka strzykawki. Połącz strzykawkę z odpowiednią igłą już przymocowaną do urządzenia.Naciśnij tłok, aby przepchnąć powietrze przez przestrzeń martwą igły strzykawki, aż ciecz zostanie wypchnięta przez cewkę niemal do urządzenia; bezpiecznie zamocuj strzykawkę do pompy strzykawkowej i zablokuj tłok. Powtórz połączenia dla drugiej strzykawki i zamocuj ją do drugiej pompy strzykawkowej, następnie włącz każdą z pomp i zaprogramuj je. Zgodnie z protokołami producenta, ustaw początkowe prędkości przepływu na 50 µL/min dla fazy olejowej oraz 5 µL/min.W przypadku rozpoczęcia fazy wodnej pompy czekają, aż każdy płyn wpłynie do urządzenia i wypełni kanały, wypychając pozostałe pęcherzyki powietrza. Przy zastosowaniu początkowych prędkości przepływu może to zająć kilka minut. Obserwuj tworzenie się kropli przy dyszy.Powoli zwiększaj szybkość przepływu fazy wodnej, aby zaobserwować uporządkowanie cząstek w długim kanale z roztworem wodnym. Podczas zwiększania szybkości przepływu nie doprowadź do momentu, w którym w dyszy zostanie wywołany strumień cieczy wodnej, jak pokazano w tym przykładzie; korzystając z innej dyszy do generowania kropel, zwróć uwagę na niestabilny przepływ i niespójną kroplę. Jeśli stężenie cząstek jest zbyt niskie, aby zapewnić naprzemienne szeregi z niewielką liczbą brakujących cząstek, a próbka nie została dopasowana pod kątem wyporności, fizycznie przechyl pompę strzykawkową w stronę wylotu strzykawki, aby zapewnić stopniowe osiadanie cząstek w kierunku wylotów strzykawki.Po uzyskaniu odpowiedniego uporządkowania, dostosuj szybkość przepływu oleju, aby nastroić częstotliwość generowania oraz rozmiar kropel. Iteracyjnie reguluj obie szybkości przepływu, aby osiągnąć pożądane stopnie enkapsulacji i objętości kropel. Po potwierdzeniu stabilnej, uporządkowanej enkapsulacji, przenieś rurkę wylotową z zasobnika na odpady do zasobnika zbiorczego w celu późniejszego wykorzystania.Wysoką wydajnością można osiągnąć enkapsulację pojedynczych i podwójnych cząsteczek lub komórek. Zastosowanie niniejszego protokołu pozwoliło uzyskać reprezentatywny wynik enkapsulacji pojedynczych cząsteczek przy szybkości przepływu fazy olejowej wynoszącej 60 µL/min oraz szybkości przepływu fazy wodnej wynoszącej 9 µL/min. Lambda, czyli średnia liczba cząsteczek na kroplę, wynosi 0,95.Odstępy między cząsteczkami w kierunku przepływu wynoszą około 17 do 18 mikronów dla w pełni uporządkowanych cząsteczek naprzemiennych. Szybkość generowania kropel w tym przykładzie wynosi 6,1 kilohertz przy średniej wielkości kropli 24,4 picoliters. Histogram porównuje wydajność enkapsulacji cząsteczek w kroplach dla kolejności enkapsulacji pojedynczej cząsteczki z plus.W odniesieniu do statystyki, przy losowej enkapsulacji dla wielkości próbki wynoszącej 517 kropli, średnia frakcja kropli zawierających jedną cząsteczkę wynosi 79,5%, w przeciwieństwie do przewidywanej frakcji enkapsulacji losowej wynoszącej 36,7%. Zaobserwowano, że frakcja cząsteczek, które znalazły się w prawidłowo zamkniętych kroplach, wyniosła 83,7% dla wielkości próbki 491 cząsteczek, podczas gdy frakcja enkapsulacji losowej wyniosła 37,3%. Enkapsulację podwójnych cząsteczek osiąga się po prostu poprzez zmniejszenie szybkości przepływu fazy olejowej do 30 µL/min przy zachowaniu szybkości przepływu fazy wodnej na poziomie dziewięciu µL/min. W tym przypadku lambda, czyli średnia liczba cząsteczek na kroplę, wynosi 1,8. Jest to analogiczne do enkapsulacji pojedynczych cząsteczek.Odstępy między cząsteczkami w kierunku przepływu wynoszą około 17 do 18 mikronów dla całkowicie uporządkowanych cząsteczek naprzemiennych. Większe krople mają średnią wielkość 39,8 piko-litrów i powstawały z częstotliwością 3,8 kiloherca w porównaniu do przypadkowej enkapsulacji. Dla próby obejmującej 383 krople, średnia frakcja kropli o uporządkowanej enkapsulacji zawierających dwie cząsteczki wynosi 71,5%, w przeciwieństwie do przewidywanej frakcji dla enkapsulacji przypadkowej wynoszącej 26,8%. Zaobserwowano, że frakcja cząsteczek, które znalazły się w prawidłowo enkapsulowanych kroplach, wynosiła 79,5% dla próby 689 cząsteczek, podczas gdy frakcja enkapsulacji przypadkowej wynosiła 33,4%.Łącznie wyniki te pokazują, że wydajność enkapsulacji pojedynczych i podwójnych cząstek jest ponad dwukrotnie wyższa niż w przypadku enkapsulacji losowej i znacznie zmniejsza liczbę kropel, które nie zawierają pożądanej liczby komórek lub cząstek. Znaczenie odpowiednich stężeń cząstek lub komórek dla wysokiej wydajności enkapsulacji zostało zilustrowane w tym przebiegu eksperymentalnym. Podczas gdy prędkości przepływu fazy olejowej i wodnej są takie same jak w poprzednio pokazanym przebiegu enkapsulacji podwójnej cząstki, średnia liczba komórek na kroplę lambda została zmniejszona do 1,57.W konsekwencji nie dochodzi do pełnego uporządkowania, przez co w szeregach powstają luki, a w wyniku czego krople zawierają mniej cząstek niż przewidywano. Niniejszy histogram przedstawia obniżoną wydajność enkapsulacji dwóch cząstek ze względu na niższą wartość Lambda. Dla próby obejmującej 324 krople średnia frakcja kropel zawierających dwie cząstki wynosiła 55,9%, przy czym liczba kropel z jedną cząstką była niemal tak samo wysoka, jak liczba kropel z dwiema cząstkami.Wskazuje to, że wartość Lambda powinna być równa lub zbliżona do pożądanej liczby komórek na kroplę, aby zmaksymalizować liczbę prawidłowo enkapsulowanych cząsteczek lub komórek; dokładną wartość lambdy należy dobrać w zależności od tego, czy dopuszczalna jest mniejsza, czy większa liczba komórek na kroplę. W niniejszej demonstracji wykorzystujemy różnice w wyporności, aby umożliwić kontrolę stężenia w czasie rzeczywistym podczas eksperymentu. Jednak w przypadku eksperymentów długoterminowych zaleca się dopasowanie wyporności, aby uzyskać bardziej spójne wyniki po enkapsulacji komórek w kroplach wodnych.Eksperymenty zależne od czasu można przeprowadzać w probówce do wirowania lub pod mikroskopem, poprzez ponowne wstrzykiwanie kropel do macierzy mikroprzepływowych.

high-throughput-single-cell-and-multiple-cell-micro-encapsulation

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Bioinżynieria

Wysoka wydajność mikroenkapsulacji jednokomórkowej i wielokomorkowej

Opracowaliśmy zautomatyzowaną platformę do hodowli komórek i przesłuchań do eksperymentów stymulacji komórek na mikroskalę.  Platforma oferuje prostą, wszechstronną i precyzyjną kontrolę w hodowli i stymulacji małych populacji komórek oraz odzyskiwaniu lizatów do analiz molekularnych.  Platforma doskonale nadaje się do badań, w których wykorzystuje się cenne komórki i/lub odczynniki.

Wszechstronna, zautomatyzowana platforma do eksperymentów ze stymulacją komórek w mikroskali

Tutaj prezentujemy protokół izolacji i hodowli pojedynczych komórek za pomocą platformy mikroprzepływowej, który wykorzystuje nową koncepcję projektowania mikrostudzienek, aby umożliwić wysokowydajną izolację pojedynczych komórek i długoterminową hodowlę klonalną.

Platforma mikroprzepływowa do wysokowydajnej izolacji i hodowli pojedynczych komórek

Sekwencjonowanie pojedynczych komórek ujawnia niejednorodność genotypową w systemach biologicznych, ale obecnym technologiom brakuje przepustowości niezbędnej do głębokiego profilowania składu i funkcji społeczności. W tym miejscu opisujemy mikroprzepływowy przepływ pracy do sekwencjonowania &gt;50 000 genomów jednokomórkowych z różnych populacji komórek.

Ultraprzepustowa platforma mikroprzepływowa do sekwencjonowania genomu pojedynczej komórki

Ten artykuł przedstawia protokół do zasiewania rzadkiej populacji komórek za pomocą końcówek pipet do kropelkowych urządzeń mikroprzepływowych w celu zapewnienia wyższej efektywności enkapsulacji komórek w kropelkach.

Metoda oparta na końcówkach pipet do wysiewu komórek do kropelkowych platform mikroprzepływowych

Prezentowany tutaj jest protokół użycia alginianu jako polimeru w mikrokapsułkowaniu unieśmiertelnionych komórek w celu długoterminowego dostarczania leków biologicznych do oczu gryzoni.

Technologia komórek kapsułkowanych do dostarczania leków biologicznych do oka myszy

Ten raport opisuje metodę opartą na chipie mikroprzepływowym, która pozwala na przeprowadzenie eksperymentu z pojedynczą hodowlą komórkową, w którym można uzyskać wysokowydajne parowanie i mikroskopową analizę wielu pojedynczych komórek.

Ustanawianie kokultur opartych na pojedynczych komórkach w sposób deterministyczny za pomocą chipa mikroprzepływowego

Ten artykuł opisuje enkapsulację ludzkich pluripotencjalnych komórek macierzystych (hPSC) za pomocą urządzenia do ogniskowania przepływu współosiowego. Wykazaliśmy, że ta technologia enkapsulacji mikroprzepływowej umożliwia efektywne tworzenie sferoid hPSC.

Mikroprzepływowe wytwarzanie mikrokapsułek typu core-shell zawierających sferoidy ludzkich pluripotencjalnych komórek macierzystych

Przedstawiamy metodę izolowania komórek i jąder śródbłonka od światła tętnic szyjnych myszy wystawionych na stabilne lub zaburzone warunki przepływu w celu przeprowadzenia eksperymentów omicznych na pojedynczych komórkach.

Izolacja komórek śródbłonka ze światła tętnic szyjnych myszy do eksperymentów multiomicznych na pojedynczych komórkach

Protokół opisuje zaawansowaną platformę mikroprzepływową do ilościowego pomiaru dynamiki wydzielania cytokin w pojedynczych ludzkich komórkach jednojądrzastych krwi obwodowej. Platforma mierzy równolegle do trzech cytokin (IL-6, TNFα i IL-1β) dla każdej pojedynczej komórki stymulowanej lipopolisacharydem, na przykład.

Podejście mikroprzepływowe do rozwiązywania jednoczesnego i sekwencyjnego wydzielania cytokin w poszczególnych komórkach wielofunkcyjnych

Komórki nowotworowe krążące (CTC) są kluczowe dla badania postępu nowotworów i przerzutów. Niniejszy artykuł przedstawia wysokoprzepustowy, zintegrowany protokół wzbogacania CTC oraz sekwencjonowania pojedynczego CTC, poprawiający efektywność przechwytywania i czystość CTC, jednocześnie zmniejszając koszty zanieczyszczenia i sekwencjonowania, co przyczynia się do rozwoju badań i zastosowań klinicznych w precyzyjnej onkologii.

Technologia sortowania komórek nowotworowych o wysokiej przepustowości i sekwencjonowania pojedynczych komórek oparta na mikrofluidice

Poznaj metodę mikroenkapsulacji komórek z kontrolą liczby komórek na kroplę przy użyciu mikrofluidyki. Technika łączy uporządkowanie komórek z generowaniem kropel, osiągając wysoką wydajność w zakresu kilohercowym.

Wysokoprzepustowa mikroenkapsulacja pojedynczych komórek i wielu komórek

Przeglądaj więcej filmów