Geração de Condições Ambientais Dinâmicas usando um dispositivo microfluido de alto rendimento

Summary

Apresentamos um sistema microfluido para estudos de alto rendimento em máquinas de vida complexas, que consiste em 1500 unidades culturais, uma matriz de bombas peristálticas aprimoradas e um módulo de mistura no local. O chip microfluido permite a análise das condições microambientais altamente complexas e dinâmicas in vivo.

Abstract

Imitar condições ambientais in vivo é crucial para estudos in vitro sobre máquinas de vida complexas. No entanto, as técnicas atuais voltadas para células e órgãos vivos são altamente caras, como a robótica, ou não têm volume de nanoliter e precisão de tempo de milissegundos na manipulação líquida. Nós apresentamos aqui o design e a fabricação de um sistema microfluido, que consiste em 1.500 unidades culturais, uma matriz de bombas peristálticas aprimoradas e um módulo de mistura no local. Para demonstrar as capacidades do dispositivo microfluido, as esferas de células-tronco neurais (NSC) são mantidas no sistema proposto. Observamos que quando a esfera NSC é exposta à CXCL no primeiro dia e eGF no dia 2, a conformação em forma redonda é bem mantida. A variação na ordem de entrada de 6 medicamentos causa alterações morfológicas na esfera NSC e no marcador representativo do nível de expressão para a hasteza NSC (ou seja, Hes5 e Dcx). Esses resultados indicam que as condições ambientais dinâmicas e complexas têm grandes efeitos na diferenciação e autoconexão do NSC, e o dispositivo microfluido proposto é uma plataforma adequada para estudos de alto rendimento sobre as máquinas de vida complexa.

Introduction

Técnicas de alto rendimento são cruciais para estudos biomédicos e clínicos. Ao conduzir paralelamente milhões de testes químicos, genéticos ou de células vivas e organoides, os pesquisadores podem identificar rapidamente genes que modulam uma via bio molecular e personalizar a entrada de drogas sequenciais às necessidades específicas. Os chips robóticos¹ e microfluidic em combinação com um programa de controle de dispositivos permitem que procedimentos experimentais complexos sejam automatizados, abrangendo manipulação celular/tecido, manuseio líquido, imagem e processamento/controle de dados^2,

Protocol

1. Design de chips microfluidos

1. Projete o multiplexer microfluido composto por 18 entradas, cada uma controlada por uma válvula individual e uma bomba peristáltica. Para aumentar o volume líquido impulsionado por um ciclo de bombeamento, faça com que a bomba peristáltica seja composta por 3 canais de controle, que foram propositalmente ampliados para 200 μm, e 10 linhas de fluxo conectadas.
2. Projete a câmara de cultura sem tesouras. A replicação da unidade de cultura de 2 níveis é composta por uma câmara de cultura celular inferior (400 μm x 400 μm x 150 μm) e uma camada tampão mais alta (400 μm x 400 μm x 75 μm), que previne o estresse indesejado d....

Results

A bomba peristáltica convencional foi descrita pela primeira vez por Stephen Quake em 2000, usando a qual a peristalse foi acionada pelo padrão 101, 100, 110, 010, 011, 001 ^8,10. Os números 0 e 1 indicam "abrir" e "fechar" as 3 linhas de controle horizontal. Estudos com mais de 3 válvulas (por exemplo, cinco) também foram relatados¹¹. Embora a bomba peristáltica composta por 3 linhas de controle e 3 linhas de fluxo forneça precisão de nano.......

Discussion

Vários dispositivos microfluidos foram desenvolvidos para realizar experimentos multiplexados e complexos^17,18,19,20. Por exemplo, microwells feitas de uma matriz de recessos topológicos podem prender células individuais sem o uso de força externa, mostrando caracteres vantajosos, incluindo pequeno tamanho amostral, paraleloização, menor custo de material, resposta mais rápida, alta sensibilida.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
2713 Loker Avenue West	Torrey pinheiros científicos
AZ-50X	AZ Materiais Eletrônicos, Luxemburgo
Clorotrimetilsilano (TMCS) 92360-25mL	Sigma
CO2 Incubadora HP151	Heal Force
Desktop Hole Puncher para chips PDMS WH-CF-14	Suzhou Wenhao Microfluic Technology Co., Ltd.
DMEM (L-glutamina, glicose alta, henol vermelho)	Balança eletrônica Invitrogen
UTP-313 Max: 600g, e: 0,1g, d: 0,01g	Shanghai Hochoice Apparatus Manufacturer Co., LTD.
FBS	Sigma
Fibronection 0,25 mg/mL	Millipore, Incubadora
Nikon Model Eclipse Ti2-E	Nikon
Pen/Strep 10 Unidades/mL Penicilina 10 ug/mL Estreptomicina	Invitrogen
Limpador de plasma PDC-002	Harrick Plasma
polidimetilsiloxano(PDMS)	Polilisina momentiva
0,01%	Sigma
Spin coater ARE-310	Awatori Rentaro
Spin coater TDZ5-WS	Cence
Spin coater WH-SC-01	Suzhou Wenhao Microfluidic Technology Co., Ltd.
SU-8 3025	MicroChem, Westborough, MA, EUA
SU-8 3075	MicroChem, Westborough, MA, EUA