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Após uma semana (7-10 dias) no chip com meios de diferenciação, as NSCs diferenciam-se em neurônios e projeções neuronais entram no compartimento axonal (Figura 3). Dentro do chip, os neurônios se unem e distribuem uniformemente dentro do compartimento somático. Em comparação, os neurônios em dispositivos PDMS Clump/agregado tão cedo quanto 5 dias após a adição de meios de diferenciação, levando à saúde celular comprometida como pode ser visto na Figura 3B (dia 13 imagem ampliada). Os neurônios nas microplaquetas olham saudáveis com axônios empacotados. Os neurônios saudáveis podem ser mantidos dentro dos chips por 4-5 semanas.
Para visualizar a maturação do neurônio e o desenvolvimento da coluna dendrítica, o vírus da raiva modificado foi entregue ao compartimento axonal no dia 29 para os neurônios de rótulo retrógrado, incluindo espinhos dendríticos, com proteína fluorescente de mCherry. Quatro dias após a infecção do vírus da raiva, os neurônios que estendem axônios no compartimento axonal expressaram mCherry. Os neurônios no dia de diferenciação 33 mostraram formação de espinhas dendríticas (Figura 4). Visualização de espinhos dendríticos demonstra que os neurônios derivados do NSC diferenciados dentro dos chips formam sinapses maduros.
A microplaqueta do multi-compartimento é igualmente compatível com o Immunocytochemistry para visualizar a localização celular da proteína. Após 26 dias de manutenção dos neurônios em meios de diferenciação, os neurônios foram rotulados para o marcador sináptico excitatória, vGlut1 (Figura 5). Estes resultados mostram que os neurônios virally etiquetados colocalizam com vGlut1 (Figura 5E) e marcador específico do neurônio, β-TUBULIN III (Figura 5F-H).
A capacidade de criar microambientes distintos isolados aos axônios também foi demonstrada usando Alexa fluor 488 hidrazida, um corante fluorescente de baixo peso molecular (Figura 6).
Os estudos de ferimento de AXON são executados geralmente dentro dos dispositivos compartimentada. Um experimento de prova de princípio foi realizado para ferir seletivamente os axônios de neurônios diferenciados com o chip COC pré-montado (Figura 7). Os resultados foram equivalentes aos dispositivos de silicone compartimentalizados6,13,14.

Figura 1: o COC pré-montado, chip microfluídico multicompartimento. (A) um desenho da microplaqueta que identifica os poços superiores e mais baixos. O tamanho da microplaqueta é 75 milímetros x 25 milímetros, o tamanho de corrediças padrão do microscópio. (B) um zoom na região que mostra os canais e ranhuras separando os canais. Detalhes adicionais são fornecidos em Nago et al.12. (C) esta fotografia ilustra a criação de microambientes isolados dentro de cada compartimento com corante alimentar. Este número inteiro foi reproduzido de 12. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 2: revestimento compartimentalizado plástico da microplaqueta e linha do tempo do chapeamento de pilha de NSC. (A) as microplaquetas plásticas do multicompartimento foram revestidas com uma solução do pre-revestimento, e então poli-L-ornithine e laminina antes de pre-condicionamento com meios de NSC. (B) as NSCS foram banhadas com 7 x 104 células no compartimento somático do chip. As células foram cultivadas em mídia NSC por 24 h e, em seguida, a mídia foi substituída por meios de diferenciação neural. Os neurônios diferenciados foram observados por 7-10 dias após a diferenciação. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 3: comparação do crescimento do hSC-Neuron em chips e dispositivos PDMS. (A) uma imagem de contraste de fase de HSC-neurônios cultivadas aos 13 dias após a diferenciação no chip multicompartimento de plástico. (B) um ampliada na região de HSC-neurônios cultivados dentro da caixa branca em (a) e uma região equivalente dentro de um dispositivo PDMS (direito). hSC-neurônios dentro dos chips anexar bem. Clusters de Neurons agregados formam em dispositivos baseados em PDMS. Representante de 2 experimentos independentes. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 4: neurônios derivados do NSC humano mostram morfologia da coluna dendrítica. Retrógrado rotulado neurônio mcherry no dia de diferenciação 33 cresceu dentro do chip. A região ampliada delineada em vermelho, destaca a presença de espinhos dendríticos, que fornecem evidências que apoiam o desenvolvimento de sinapses glutamatérgicas maduras. As setas vermelhas apontam para espinhas dendríticas. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 5: neurônios derivados do NSC humano cultivados dentro de fichas exibem sinapses excitatórias. A imunocoloração foi realizada no dia 26 de diferenciação. A imagem latente do Neuron foi executada no compartimento somático. A) vGlut1 (verde) e (B) DAPI (azul) Immunolabeling. (C) neurônios rotulados com mcherry (vermelho) retrógrado rotulado usando um vírus da raiva modificado. (D) uma micrografia fluorescente mesclada de (A-C). (E) espinhos dendríticos e Puncta vGlut1 positivo colocalizados com dendritos mcherry-positivos, mostrados em uma região ampliada de (D). Micrografias da imunofluorescência de (F) marcador específico do neurônio, β-tubulin III (magenta), e (G) vGlut1 (verde). (H) sobreposição de β-TUBULINA III e vGlut1. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 6: os neurônios virally Transvitimados de mCherry estendem projeções em um microambiente localizado no axônio estabelecido dentro do chip COC pré-montado. (A) o neurônio etiquetado mcherry estende axônios através dos ranhuras da microplaqueta e em um compartimento isolado do AXON. A isolação do compartimento do AXON é visualizada usando o hydrazide de Alexa fluor 488. A imagem latente dos neurônios ocorreu na diferenciação dia 26 e 3 dias após a infecção com o vírus de raiva modificado. (B) a imagem de fluorescência em (a) é mesclada com uma imagem DIC. Anote a localização das microranhuras. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 7: Axotomia realizada no chip multicompartimento COC. (A) mcherry rotulados neurônios no dia de diferenciação 33 foram imaged antes da axotomia. Tabela de look-up de cor ' Fire '. (B) imediatamente após a axotomia, mostrando que os axônios estão completamente cortados. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
| Microplaquetas plásticas do multi-compartimento | Dispositivos multicompartimentos PDMS |
| isolar axônios | isolar axônios |
| estabelecer microambientes | estabelecer microambientes |
| neurônios axotomize | neurônios axotomize |
| opticamente transparente | opticamente transparente |
| compatível com imagem de alta resolução | compatível com imagem de alta resolução |
| compatível com microscopia de fluorescência | compatível com microscopia de fluorescência |
| totalmente montados | montagem à carcaça exigida |
| axônios saudáveis > 21 dias | axônios saudáveis > 14 dias |
| hidrofílico cultivando superfície | Hidrofóbico |
| gás impermeável | gás permeável |
| microranhuras arredondadas e canais | microranhuras retas |
| Não compatível com ablação a laser | Pode ser usado para a ablação do laser quando as câmaras de PDMS são montadas em corrediças compatíveis da ablação do laser especial. |
| dispositivo não pode ser alterado para remover | a parte superior é removível para manchar dentro dos ranhuras |
| Não é compatível com óleos minerais de imersão à base de óleo (óleos à base de silicone são finos) | compatível com óleos minerais de imersão à base de óleo |
| impermeáveis a pequenas moléculas e solventes orgânicos | absorção de pequenas moléculas & solventes orgânicos |
| Sem problemas de vazamento com o chip | revestimento com poli-L-ornitina e laminina fazer os dispositivos de vazamento |
| os neurônios diferenciados permanecem distribuídos uniformente (> 4 semanas) nas densidades testadas da pilha | os neurônios diferenciados começam a agregar após 3-4 dias na cultura nas densidades testadas da pilha |
Tabela 1: comparision de chips COC multicompartimento e dispositivos de silicone para a cultura de neurônios