As células endoteliais (ECS) que revestem as paredes dos vasos sanguíneos in vivo estão constantemente expostos a fluir, mas ECs cultivadas são cultivadas em condições estáticas e exibem um fenótipo pró-inflamatório 1,2. A tecnologia de microfluidos permite que um fluido controlado com precisão através de uma microescala geometricamente limitado (sub-milímetros) canais 3, o que proporciona a oportunidade para células de cultura, especialmente para células endoteliais vasculares, a crescer sob condições de fluxo desejadas. Estas características tornam as condições de cultura de célula mais perto in vivo do que as culturas de células, 2D estáticos convencionais. Eles são extremamente importantes quando os dispositivos microfluidicos são utilizados para modelar diferentes tipos de vasculaturas e para estudar as respostas a estímulos mecânicos CE e / ou químicos.
Apesar das vantagens demonstradas pela rede de microcanais através de uma cultura de células estática, a adaptação e a aplicação de microfluidos na f biomédicaield permanecem limitados. Relatado por uma revisão recente, a maioria das publicações neste domínio (85%) ainda estão em revistas de engenharia 4. O desempenho de dispositivos de microfluidos não tem sido suficientemente convincente para a maioria dos biólogos para alternar a partir de técnicas correntes, tais como o ensaio Transwell e a corrediça cultura prato / vidro macro-escala para este dispositivo miniaturizado. A microfluídica é um campo multidisciplinar, que requer colaborações interdisciplinares para mover esse campo para a frente. O objetivo deste artigo técnico é reduzir as lacunas de conhecimento entre as disciplinas e fazer os procedimentos de fabricação compreensível por biólogos, ao fornecer aplicação biológica e validação funcional dos microvasos microfluídicos. Os protocolos experimentais visualizadas incluem fabricação de ambos os dispositivos microfluídicos e suas utilidades biológicos, o que representa uma estreita colaboração entre engenheiros e biólogos.
Nós recentemente relataram algumaplicações biológicas usando a rede microvascular in vitro com o dispositivo microfluídico 5. A fim de conceber apropriadamente as dimensões da rede de microcanais e aplicar a tensão de corte desejado, um modelo numérico foi construído com o software de dinâmica de fluido computacional para estimar de perto o perfil do fluxo. Da veia umbilical células endoteliais humanas primárias (HUVECs) foram semeadas em que os microcanais atingiram a confluência, isto é, cobriam a totalidade das superfícies internas do microcanal, em 3-4 dias, com perfusão contínua. A formação da barreira adequada foi demonstrada por coloração com VE-caderina e em comparação com os que são formados sob condições de cultura de células estáticas e em microvasos intactas. Ao aplicar os protocolos experimentais desenvolvidos em microvasos perfundidos intactas individualmente 6-8, que medida quantitativamente as mudanças na CE [Ca2 +] i e óxido nítrico (NO) em resposta a adenosina-trifosfato (ATP) com fluorescente emcadores e confocal e microscopia de fluorescência convencional. Os aumentos induzidos por agonistas em CE [Ca 2+] i ea produção têm sido relatados como sinais intracelulares necessárias para os aumentos inflamatórias induzida pelo mediador na microvasos permeabilidade 6-15. Apesar de alguns estudos anteriores mostrou imagens de dispositivos microfluídicos DAF-2 DA carregados 16,17, análise adequada resolução e dados ainda não tinha alcançado 18. Para nosso conhecimento, este estudo demonstra os primeiros resultados quantitativos de mudança dinâmica induzida por agonista em endotelial [Ca 2+] i e produção de NO utilizando microfluídico sistema baseado.
Técnicas de microfabricação tem a flexibilidade para fabricar microcanais para baixo a alguns microns e permitir o desenvolvimento de padrões complexos para imitar as geometrias de microcirculação in vivo. Aqui nós apresentamos uma rede de microcanais típico com três níveis de ramificação. esterede é fabricada pela combinação de fotolitografia, que é realizado em uma sala limpa microfabricação e litografia macia.