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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 alternativa para estudos de células de uma forma mais controlável. Tais dispositivos são capazes de criar um micro-ambiente precisa de estímulos químicos e físicos, enquanto minimizando o consumo de reagentes e células. Estes chips de microfluidos pode ser feita de substratos de vidro, pastilhas de silicone, polímeros de polidimetilsiloxano (PDMS), polimetilmetacrilato (PMMA) substratos, ou polyethylenetereftalato (PET) substratos 1-3. dispositivos baseados no PDMS é transparente, biocompatível, e permeável aos gases, tornando-os adequados para a cultura de células a longo prazo e estudos. substratos de PMMA e PET são baratos e fáceis de ser processados usando ablação a laser e escrita.
microcanais deve fornecer células com um micro-meio ambiente estável e controlável quando as células são sujeitas a diferentes estímulos químicos e físicos. Por exemplo, chips de microfluidos são usados para estudar a quimiotaxia de células. Em vez de métodos tradicionais que empregam câmara de Boyden e capilar 4,5 esses dispositivos fluídicos miniaturizados pode gerar gradientes químicos precisos para estudar comportamentos das células 1,6,7. Outro exemplo é o de estudar a migração direcional das células sob a campos elétricos (EFS), fenômeno chamado electrotaxis. Foram relatados comportamentos Electrotactic de células para ser relacionada com a regeneração do nervo 8, 9, o desenvolvimento embrionário,e cicatrização de feridas 10,11. E muitos estudos foram realizados para investigar a electrotaxis de vários tipos de células, incluindo células cancerosas 12,13, 14,15 linfócitos, células de leucemia 11, 16 e as células-tronco. Convencionalmente, placas de Petri e óculos de cobertura são usados para construir câmaras electrotactic para gerar FE 17. Tais configurações simples levantam problemas de evaporação média e FE imprecisos, mas eles podem ser superados por meio de dispositivos microfluídicos de canais fluídicos fechado, bem definidas 12,18,19.
Para estudar sistematicamente respostas celulares sob estímulos químicos e eléctricos precisas, controláveis, seria de grande utilidade para desenvolver dispositivos de microfluidos, capazes de produzir células com vários estímulos, ao mesmo tempo. Por exemplo, Li et al. relatado um dispositivo microfluídico baseado no PDMS para a criação de simples ou coexistindo gradientes químicos e EFS 20. Kao et al. devfugiu um chip microfluídico semelhante para modular a quimiotaxia de células de câncer de pulmão pelo EFS 6. Além disso, para aumentar o rendimento, Hou et al. projetou e fabricou um chip multicanal-dual-campo elétrico à base de PMMA para fornecer células com 8 diferentes estímulos combinados, (concentrações 2 pontos fortes EF x 4 químicos) sendo 21. Para aumentar ainda mais a todo e adicione o estímulo tensão de cisalhamento, foram desenvolvidos dois dispositivos microfluídicos à base de PMMA para estudar as respostas celulares em / elétricos estímulos de estresse / cisalhamento químicos simples ou coexistindo.
Relatado por Lo et al. 22,23, estes dispositivos contêm cinco canais de cultura de células independentes sujeitos a contínuo fluxo de fluidos, imitando o sistema circulatório in vivo. No primeiro chip (chip-química tensão de corte ou o chip CSS), cinco concentrações relativas de 0, 1/8, 1/2, 7/8, e 1 são gerados nas regiões de cultura, e um gradiente de tensão de corte é produced dentro de cada uma das cinco áreas de cultura. No segundo chip (chip químico-elétrico campo ou o chip CEF), usando um único conjunto de eletrodos e 2 bombas de seringa, cinco pontos fortes EF são gerados além de cinco concentrações químicas diferentes dentro dessas áreas de cultura. Cálculos numéricos e simulações são realizadas para uma melhor concepção e operar estes chips, e células cancerosas de pulmão cultivadas dentro destes dispositivos são sujeitos a estímulos simples ou coexistentes de observação das suas respostas com respeito à produção de espécies reactivas de oxigénio (ROS), a taxa de migração, e a direcção da migração. Esses chips são demonstrado ser, de alto rendimento e dispositivos confiáveis para investigar como as células respondem a vários estímulos micro-ambientais de poupança de tempo.