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.
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Artigo de método
Geração de Condições Ambientais Dinâmicas usando um dispositivo microfluido de alto rendimento
* These authors contributed equally
Neste artigo
Resumo
Resumo
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.
Introdução
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 dados2,
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Protocolo
1. Design de chips microfluidos
- 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.
- 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....
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Resultados
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.......
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Discussão
Vários dispositivos microfluidos foram desenvolvidos para realizar experimentos multiplexados e complexos17,18,19,20. 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.......
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Divulgações
Os autores não têm nada a revelar.
Agradecimentos
Os autores reconhecem o apoio técnico de Zhifeng Cheng da Chansn Instrument (China) LTD. Este trabalho foi apoiado por bolsas (Fundação Nacional de Ciência Natural da China,51927804).
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Materiais
| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
|---|---|---|---|
| 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 |
Referências
- Michael, S., et al. A robotic platform for quantitative high-throughput screening. Assay and Drug Development Technologies. 6 (5), 637-657 (2008).
- Kim, S. J., Lai, D., Park, J. Y., Yokokawa, R., Takayama, S. Microfluidic ....
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Reimpressões e permissões
