Artigo de método

Projetando microfluídicos para Estudar respostas celulares Sob único ou coexistindo Chemical / Elétrica / tensão de cisalhamento Estímulos

DOI:

10.3791/54397

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13 de agosto de 2016

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1Department of Agricultural Chemistry, National Taiwan University, 2Department of Physics, Fu-Jen Catholic University, 3Research Center for Applied Sciences, Academia Sinica

Neste artigo

Resumo

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Dispositivos microfabricados integrados com componentes fluídicos fornecem uma plataforma in vitro para estudos celulares que imitam o microambiente in vivo. Desenvolvemos chips microfluídicos à base de polimetilmetacrilato para estudar as respostas celulares sob estímulos de estresse químico/elétrico/de cisalhamento únicos ou coexistentes.

Resumo

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microcanais são capazes de criar um micro-ambiente celular preciso e controlável do pH, temperatura, concentração de sal, e outros estímulos físicos ou químicos. Eles têm sido comumente utilizado para estudos in vitro de células, fornecendo in vivo como arredores. Especialmente, como as células resposta a gradientes químicos, campos elétricos e tensões de cisalhamento tem atraído muitos interesses uma vez que estes fenómenos são importantes para compreender as propriedades e funções celulares. Estes chips de microfluidos pode ser feita de substratos de vidro, pastilhas de silício, polímeros de polidimetilsiloxano (PDMS), polimetilmetacrilato (PMMA), substratos ou substratos de tereftalato de polietileno (PET). Fora destes materiais, substratos de PMMA são baratos e podem ser facilmente tratados com ablação a laser e escrita. Embora alguns dispositivos microfluídicos foram projetados e fabricados para gerar múltiplos, coexistindo estímulos químicos e elétricos, nenhum deles foi consideradosuficientemente eficaz na redução repetições experimentais, em particular para fins de triagem. Neste relatório, nós descrevemos nosso projeto e fabricação de dois chips microfluídicos à base de PMMA para investigar respostas celulares, na produção de espécies reativas de oxigênio e a migração, sob / elétricos estímulos de estresse / cisalhamento químicas únicas ou coexistentes. O primeiro chip gera cinco concentrações relativas de 0, 1/8, 1/2, 7/8, 1 e nas regiões de cultura, juntamente com um gradiente de tensão de corte produzida dentro de cada uma destas áreas. O segundo chip gera as mesmas concentrações relativas, mas com cinco diferentes intensidades de campo elétrico criado dentro de cada área de cultura. Estes dispositivos não só proporcionar células com um, controlável micro-ambiente precisa, mas também aumentar grandemente a taxa de transferência experimental.

Introdução

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Em células in vivo estão rodeados por uma variedade de biomoléculas, incluindo matriz extracelular (ECM), hidratos de carbono, lípidos, e outras células. Eles funcionalizar por responder a estímulos micro-ambientais, tais como as interacções com o ECM e as respostas aos gradientes químicos de vários factores de crescimento. Tradicionalmente, os estudos in vitro de células são realizadas em pratos de cultura de células, onde o consumo de células e reagentes é grande e as células crescem num estática (não-circulantes) ambiente. Recentemente, os dispositivos micro fabricado com componentes integrados fluídicos forneceram uma plataforma alterna....

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Protocolo

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1. Chip projeto e fabricação

  1. Desenhar padrões a ser cauterizado em substratos de PMMA e fitas dupla face usando software comercial 24.
    1. Para estudar os efeitos de concentrações químicas e tensões de cisalhamento, desenhar um padrão de "árvore de Natal" com uma largura variando em sua extremidade em cada uma das cinco áreas de cultura (Figura 1A e 1B).
    2. Para estudar os efeitos de concentrações de produtos químicos e campos elétricos, desenhar um padrão de "árvore de Natal" com dois canais fluídicos mais para pontes de sal (Figura 2A e 2B).
  2. Scr....

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Resultados

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O estresse químico-cisalhamento (CSS) Chip

O chip CSS é feito de três folhas PMMA, cada um de 1 mm de espessura, ligados em conjunto por meio de duas fitas de duas faces, cada uma espessura de 0,07 milímetros (Figura 1A e 1B). A estrutura de "árvore de Natal" gera cinco concentrações relativas de 0, 1/8, 1/2, 7/8 e 1 nas cinco áreas de cultura. Ao conceber a área de cultura como um triângulo, .......

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Discussão

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fritas à base de PMMA são fabricadas usando ablação a laser e escrita que são métodos mais baratos e mais fáceis quando comparado aos chips baseados em PDMS que exigem litografia macia mais complicado. Após a criação de um chip microfluídico, a fabricação e montagem pode ser feito dentro de apenas 5 min. Existem alguns passos importantes que se deve prestar atenção para na realização do experimento. O primeiro é a questão "montagem". As placas deverão ser adequadamente coladas à camada mais superior do chip. C.......

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Divulgações

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Os autores não têm nada a divulgar.

Agradecimentos

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Este trabalho foi apoiado financeiramente pelo Ministério da Ciência e Tecnologia de Taiwan sob o Contrato nº. MOST 104-2311-B-002-026 (KY Lo), No. MOST 104-2112-M-030-002 (Y. S. Sun) e Projeto de Desenvolvimento de Carreira da Universidade Nacional de Taiwan (103R7888) (K. Y. Lo). Os autores também agradecem ao Centro de Materiais Emergentes e Dispositivos Avançados, da Universidade Nacional de Taiwan, pelo uso da sala de cultura de células.

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Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo
NomeEmpresaNúmero de catálogoComentários
Meio de Águia Modificado de Dulbecco (DMEM)Gibco11965-092Meio de cultura de células
TripsinaGibco25300-054desprende a célula do prato Soro
fetal bovino (FBS)Gibco10082147Meio de cultura de células
10 cm Placa de PetriNunc150350Cultura de células
Bright-Line  HemacitômetroSigmaZ359629Cell Counting Equipment
PMMAPersonalizadoAdaptadorchip microfluídico
Personalizado Chipmicrofluídicopersonalizado
Fita dupla face de 0,07/0,22 mm 3M8018/9088Microfluídico chip
Baixo ponto de fusão agaroseSigmaA9414Ponte salina
2'-7'-diclorodihidrofluorescência diacetatoSigmaD6883Medição de ROS intracelular
Vidro de óxido de índio e estanho (ITO)Aquecedor Merck300739
Controlador proporcional-integral-derivativo Eletrônica Co. de JETECTTM-J4-R-AB Controlador detemperatura
Acoplador térmicoTECPELTPK-02AControlador de temperatura
CO2 scriber a laserFerramentas a laser e Técnica Corp.Fabricação de chips microfluídicosILS2
Bombas de seringaNew EraNE-300Bombeamento de meios e produtos químicos no chip
Fonte de alimentaçãoCiência Principal MP-300VFornecimento de correntes contínuas
Microscópio invertidoOlympusCKX41Monitoramento da migração celular
Microscópio fluorescente invertidoNikonTS-100Monitoramento de imagens celulares e sinais fluorescentes
Câmera DSLRCanon60DGravação de imagens de campo claro 
Câmera CCDNikonDS-Qi1Gravação de imagens fluorescentes 
super cola3M Scotch7004Anexando adaptadores a substratos de PMMA
AutoCADAutodesk Inc.Projetando chips microfluídicos
DMSOSigmaD8418Dissolução DCFDA
ImageJNational Institutes of HealthQuantificando intensidades fluorescentes e migração celular
de personalizado

Referências

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  1. Cheng, J. Y., Yen, M. H., Kuo, C. T., Young, T. H. A transparent cell-culture microchamber with a variably controlled concentration gradient generator and flow field rectifier. Biomicrofluidics. 2, (2008).
  2. Terry, S. C., Jerman, J. H., Angell, J. B.

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Reimpressões e permissões

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Etiquetas

PMMA SubstratesLaser AblationChemical GradientsElectrical FieldsReactive Oxygen SpeciesCell MigrationExperimental Throughput

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