Artigo de método

Espremendo celular como uma plataforma de entrega intracelular Robust Microfluidic

DOI:

10.3791/50980

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7 de novembro de 2013

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1Department of Chemical Engineering, Massachusetts Institute of Technology, 2David H. Koch Institute for Integrative Cancer Research, Massachusetts Institute of Technology

Neste artigo

Resumo

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Deformação mecânica rápida de células surgiu como um método promissor, livre do vector para a entrega intracelular de macromoléculas e nanomateriais. Este protocolo fornece etapas detalhadas sobre como usar o sistema para uma ampla gama de aplicações.

Resumo

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Deformação mecânica rápida de células surgiu como um método promissor, livre do vector para a entrega intracelular de macromoléculas e nanomateriais. Esta tecnologia tem mostrado potencial para enfrentar aplicações previamente desafiantes, incluindo, a entrega de pilhas imunes, reprogramação celular, nanotubos de carbono, e entrega ponto quântico. Esta plataforma de microfluidos livre do vector depende de ruptura mecânica da membrana celular para facilitar a entrega citosólica do material alvo. Relata-se o método detalhado de uso para esses dispositivos microfluídicos, incluindo, a montagem do dispositivo, a preparação celular, e operação do sistema. Esta abordagem requer a entrega de uma breve otimização do tipo de dispositivo e as condições de operação para aplicações previamente não-relatados. As instruções fornecidas são generalizáveis ​​para a maioria dos tipos de células e materiais de entrega, este sistema não requer buffers especializados ou etapas modificação química / conjugação. Este trabalho também fornecers recomendações sobre como melhorar o desempenho do dispositivo e de problemas disparar potenciais problemas relacionados com a obstrução, a eficiência de entrega baixos, ea viabilidade celular.

Introdução

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A entrega de macromoléculas para o citoplasma da célula é um passo crítico para aplicações terapêuticas e de pesquisa. Nanopartículas de entrega mediada, por exemplo, revelou potencial na terapia de genes de 1,2, enquanto que a entrega de proteína é uma forma promissora de afectar a função celular, tanto clínicas e laboratoriais 3 4 configurações. Outros materiais, tais como medicamentos de pequenas moléculas, pontos quânticos, ou nanopartículas de ouro, são de interesse em aplicações que vão desde o tratamento do câncer de 5,6 para 7,8 rotulagem intracelular, e única molécula de rastreamento 9.

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Protocolo

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1. Armazenamento

  1. Armazene os reservatórios, suportes, anéis de vedação e dispositivos microfluídicos em etanol 70%. Use um recipiente (por exemplo, jarra ou copo) que tem uma tampa para evitar a evaporação e contaminação por poeira ou partículas de fora. Colocar os dispositivos em um recipiente (1), reservatórios e os O-rings em um segundo recipiente (2), e os detentores na terceira (3).

Nota: O uso do etanol de 70% para o armazenamento é manter a esterilidade. Se os únicos componentes da solução são o etanol e água (ou seja, sem agentes de desnaturação), todos os componentes do sistema deve ser totalmen....

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Resultados

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A Figura 1 apresenta um esquema descritivo de o sistema de entrega de microfluidos. Figuras 2a-b ilustram os resultados típicos de tratamento de células HeLa com diferentes modelos de dispositivos, na presença de fluorescência 3 conjugado dextrano 20 kDa. Se o procedimento for seguido corretamente, o desempenho do sistema será sensível ao tipo de dispositivo e velocidade de operação. Portanto, deve-se otimizar essas condições para uma determinada aplicação antes de prosseguir.......

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Discussão

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Certos aspectos do procedimento experimental descrito (isto é, com excepção de design de chips e a velocidade de funcionamento factores) pode necessitar de ser optimizada, dependendo do tipo de célula e material de entrega que o sistema é aplicado. A discussão que se segue aborda alguns dos fatores mais comuns a considerar ao projetar experimentos.

Para melhorar o sinal de entrega para compostos marcados com fluorescência, é preciso abordar as fontes de fluorescência de fundo. Super.......

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Divulgações

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Os autores Armon Sharei, Robert Langer e Klavs F. Jensen são acionistas da SQZ Biotechnologies empresa que produz os dispositivos microfluídicos usados ​​neste artigo.

Agradecimentos

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Agradecemos T. Shatova para discussão útil em delineamento experimental e análise de dados. A assistência e competências de G. Paradis, o pessoal da citometria de fluxo do núcleo do Instituto Koch, e os funcionários do Laboratório de Tecnologia Microsystems no Instituto de Tecnologia de Massachusetts estão reconhecido agradecimento. Este trabalho foi financiado pelo National Institutes of Grants Saúde RC1 EB011187-02, DE013023, DE016516, EB000351, e parcialmente pelo Instituto Nacional do Câncer Cancer Center Support (Core) Concede-P30 CA14051 e MPP-09Call-Langer-60.

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Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo
NomeEmpresaNúmero de catálogoComentários
Suporte do dispositivo e Reservatório de plásticoSQZ BiotechnologiesHolder
LSRFortessa AnalyzerBecton DickinsonN/AMáquina de citometria de fluxo usada nas instalações centrais do Koch Institute
Dispositivo microfluídicoSQZ BiotechnologiesCell Squeeze
O-RingsMcMaster9452K311
Sistema de pressão para operar o dispositivoSQZ BiotechnologiesPinças de sistema
Banho
de pressão de ultrassom

Referências

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  1. Schaffert, D., Wagner, E. Gene therapy progress and prospects: synthetic polymer-based systems. Gene. Ther. 15, 1131-1138 (2008).
  2. Whitehead, K. A., Langer, R., Anderson, D. G. Knocking down barriers: advances in siRNA delivery. Nat. Rev. Drug Discov. 8, 129-....

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