Neste estudo, apresentamos um protocolo para a diferenciação de células neurais e progenitoras (NPCs) induzidas unicamente pela estimulação de pulso de corrente direta (DC) em um sistema microfluido.
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Artigo de método
Neste estudo, apresentamos um protocolo para a diferenciação de células neurais e progenitoras (NPCs) induzidas unicamente pela estimulação de pulso de corrente direta (DC) em um sistema microfluido.
Os campos elétricos fisiológicos (EF) desempenham papéis vitais na migração celular, diferenciação, divisão e morte. Este artigo descreve um sistema de cultura celular microfluidic que foi usado para um estudo de diferenciação celular de longo prazo usando microscopia. O sistema microfluido consiste nos seguintes componentes principais: um chip eletrotático opticamente transparente, um aquecedor transparente de óxido de indium (ITO), uma bomba de enchimento de mídia de cultura, uma fonte de alimentação elétrica, um amplificador de energia de alta frequência, um multiplexer EF, um estágio motorizado X-Y-Z programável e um microscópio de contraste de fase invertido equipado com uma câmera digital. O sistema microfluido é benéfico na simplificação da configuração experimental global e, por sua vez, do reagente e do consumo amostral. Este trabalho envolve a diferenciação de células neurais e progenitoras (NPCs) induzidas pela estimulação de pulso de corrente direta (DC). No meio de manutenção de células-tronco, os NPCs do camundongo (mNPCs) se diferenciam em neurônios, astrócitos e oligodenrócitos após a estimulação do pulso DC. Os resultados sugerem que o simples tratamento de pulso dc poderia controlar o destino dos mNPCs e poderia ser usado para desenvolver estratégias terapêuticas para distúrbios do sistema nervoso. O sistema pode ser usado para a cultura celular em múltiplos canais, para estimulação de EF de longo prazo, para observação morfológica celular e para aquisição automática de imagens de lapso de tempo. Este sistema microfluido não só encurta o tempo experimental necessário, mas também aumenta a precisão do controle sobre o microambiente.
As células precursoras neurais (NPCs, também conhecidas como células-tronco neurais e progenitoras) podem ser como um candidato promissor para a estratégia terapêutica neurodegenerativa1. Os NPCs indiferenciados têm capacidade de autoconexão, multi potência e capacidade proliferativa2,3. Um estudo anterior relatou que a matriz extracelular e os mediadores moleculares regulam a diferenciação do NPC. O fator de crescimento epidérmico (EGF) e o fator básico de crescimento do fibroblasto (bFGF) promovem a proliferação do NPC, mantendo assim o estado indiferenciado4.
Estudos anteriores relataram que a estimulação elétrica pode regular atividades fisiológicas celulares como divisão5,migração6,7,8,diferenciação1,9,10e morte celular11. Os campos elétricos (EFs) desempenham papéis vitais no desenvolvimento e regeneração do desenvolvimento do sistema nervoso central12,13,14. De 2009 a 2019, este laboratório investigou as respostas celulares à aplicação de EF no sistema microfluido1,6,7,8,15,16,17. Um chip eletrostático multicanal, opticamente transparente e eletrotático (MOE) foi projetado para ser adequado para coloração de imunofluorescência para microscopia conocal. O chip tinha alta transparência óptica e boa durabilidade e permitia a condução simultânea de três experimentos independentes de estimulação e várias condições imunossuís em um único estudo. O sistema microfluido é benéfico na simplificação da configuração experimental global e, por sua vez, do reagente e do consumo amostral. Este artigo descreve o desenvolvimento de um sistema de cultura celular microfluidic que foi usado para um estudo de diferenciação celular de longo prazo.
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1. Design e fabricação do chip MOE
2. Revestimento de poli-L-lysina (PLL) no substrato nas regiões de cultura celular
).
).3. Preparação da rede de pontes salgadas
e Figura 4B-
).
).4. Preparação de mNPCs
).5. Instalação do sistema microfluido para estimulação de pulso DC(Figura 6)
6. Ensaios de imunofluorescência de mNPCs após estimulação de DC pulsada
NOTA: Nesta etapa, todo o reagente é bombeado através da entrada média usando uma bomba de seringa.
7. Análise de imagens e processamento de dados
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A configuração detalhada do chip MOE é mostrada na Figura 1. O chip microfluido fornece uma abordagem benéfica para reduzir o tamanho da configuração experimental, o volume da amostra e o volume de reagentes. O chip MOE foi projetado para realizar três experimentos independentes de estimulação de EF e várias condições de imunossuagem simultaneamente em um único estudo(Figura 3). Além disso, o chip MOE, que possui alta transparênc...
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Durante a fabricação do chip MOE, os adaptadores são anexados à Camada 1 do chip MOE com cola cianoacrilato de ação rápida. A cola é aplicada em 4 cantos dos adaptadores e, em seguida, a pressão é aplicada uniformemente sobre os adaptadores. O excesso de cola deve ser evitado para garantir a polimerização completa da cola. Além disso, o conjunto completo de chips MOE é incubado em uma câmara de vácuo. Esta etapa ajuda a remover as bolhas entre a camada PMMA, a fita de dupla face e o vidro de cobertura.
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Os autores não têm nada a revelar.
Os autores agradecem ao professor Tang K. Tang, do Instituto de Ciências Biomédicas da Academia Sinica, por sua ajuda no fornecimento de células neurais neurais e progenitoras de camundongos (mNPCs). Os autores também agradecem ao Professor Tang K. Tang e à Sra. Ying-Shan Lee, por sua valiosa discussão sobre a diferenciação dos MNPCs.
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| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
|---|---|---|---|
| Substratos de PMMA de 1 mm (Camadas 1-3) | BHT | K2R20 | Polimetilmetacrilato (PMMA), http://www.bothharvest.com/zh-tw/product-421076/Optical-PMMA-Non-Coated-BHT-K2Rxx-xx=-thickness-choices.html |
| tubo de plástico de 15 mL | Protech Technology Enterprise Co., Ltd | CT-15-PL-TW | Tubo de fundo cônico com tampa, montado, pré-esterilizado |
| Seringa de 3 mL | TERUMO | DVR-3413 | Seringas orais de 3 mL, sem agulha |
| PMMA de grau óptico de 3 mm (Camada 5) | CHI MEI Corporation | ACRYPOLY Folha | PMMA de grau óptico |
| de 3 vias | NIPRO | NCN-3L | Torneira descartável estéril de 3 vias |
| Seringa de 5 mL | TERUMO | DVR-3410 | Seringas orais de 5 mL, sem agulha |
| Adaptador | Dong Zhong Co., Ltd. | Adaptador PMMA personalizado | |
| Agarose | Sigma-Aldrich | A9414 | Agarose, baixa temperatura de gelificação |
| Amplificador | A.A. Lab Systems Ltd | A-304 | Amplificador de alta tensão |
| AutoCAD | educacional | da Autodesk | Redação |
| Suplemento B-27 | Gibco | 12587-010 | Suplemento B-27 (50x), menos vitamina A |
| Fator básico de crescimento de fibroblastos (bFGF) | Peprotech | AF-100-18B | Também chamado de recombinante humano FGF-básico |
| Bung de borracha preta | TERUMO | DVR-3413 | De seringas orais de 3 mL, sem agulha |
| Albumina de soro bovino (BSA) | Sigma-Aldrich | B4287 | Reagente bloqueador |
| Centrífuga | HSIANGTAI | CV2060 | Centrífuga |
| CO2 laser scriber | Laser Tools and Technics Corp. | ILS-II | Comprado http://www.lttcorp.com/index.htm |
| conector de cone | IDEX Health & Ciência | F-120X | Uma peça à prova de dedos 10-32 cone, para 1/16" OD natural |
| Cone-Luer adaptador | IDEX Health & Science | P-659 | Luer Adapter 10-32 Fêmea para Fêmea Luer, PEEK |
| Microscópio de fluorescência confocal | Leica Microsystems | TCS SP5 | Leica TCS SP5 manual do usuário, http://www3.unifr.ch/bioimage/wp-content/uploads/2013/10/User-Manual_TCS_SP5_V02_EN.pdf |
| Câmera digital | OLYMPUS | E-330 | Aquisição automática de imagem com lapso de tempo |
| Osciloscópio digital | Tektronix | TDS2024 | Meça sinais de tensão ou corrente ao longo do tempo em um circuito ou componente eletrônico para exibir amplitude e frequência. |
| Fita dupla face | 3M | PET 8018 | comprado de http://en.thd.com.tw/ |
| Dulbecco' s Águia modificada' s meio / mistura de nutrientes do presunto F-12 (DMEM / F12) | Gibco | 12400024 | DMEM / F-12, pó, HEPES |
| Solução salina tamponada com fosfato de Dulbecco (DPBS) | Gibco | 21600010 | DPBS, pó, sem cálcio, sem magnésio |
| Multiplexador EF | Asiatic Sky Co., Ltd. | Personalizado | Monitore e controle a corrente elétrica em canais individuais |
| Fator de crescimento epidérmico (EGF) | Peprotech | AF-100-15 | Também chamado de EGF humano recombinante |
| Cola de cianoacrilato de ação rápida | 3M | 7004T | Adesivo instantâneo de força (líquido) |
| Conector de fundo plano | IDEX Health & Science | P-206 | Porca macho sem flange Delrin, 1/4-28 fundo plano, para gerador de função azul de 1/16" OD |
| Agilent Technologies | 33120A | Sintetizado de alto desempenho 15 MHz gerador de funções com capacidade de forma de onda arbitrária integrada | |
| Cabra anti-mouse IgG H & L (Alexa Fluor 488) | Abcam | ab150117 | cabra anti-rato IgG H & L (Alexa Fluor 488) pré-adsorvido |
| Cabra anti-coelho IgG H& L (Alexa Fluor 555) | Abcam | ab150086 | Anticorpo secundário policlonal de cabra para IgG de coelho - H& L (Alexa Fluor 555), pré-adsorvido |
| Hoechst 33342 | Invitrogen | H3570 | Coloração nuclear |
| Software ImageJ | Institutes of Health | 1.48v | Analise as imagens fluorescentes |
| Índio– Estanho– vidro de óxido (ITO) | Merck | 300739 | Para aquecedor ITO |
| Microscópio de contraste de fase invertida | OLYMPUS | CKX41 | Para observação da morfologia celular |
| Termopar tipo K | Tecpel | TPK-02A | Temperatura adaptador Luer de termopares |
| IDEX Health & Ciência | P618-01 | Luer adaptador fêmea Luer para 1/4-28 macho polipropileno | |
| Luer seringa de bloqueio | TERUMO | DVR-3413 | Para pontes de sal de ágar |
| Rato anti-GFAP | eBioscience | 14-9892 | Astrócito marcador |
| Oligodendrócito marcador O4 anticorpo | R& D Systems | MAB1326 | Marcador de Oligodendrócitos |
| Paraformaldeído (PFA) | Sigma-Aldrich | P6148 | Fixação agente |
| Fosfato tampolado com solução salina (PBS) | Basic Life | BL2651 | Solução de lavagem |
| Poli-L-Lisina (PLL) | SIGMA | P4707 | Solução de revestimento |
| Espessura de vidros de cobertura de precisão nº 1.5H | MARIENFELD | 107242 | https://www.marienfeld-superior.com/precision-cover-glasses-thickness-no-1-5h-tol-5-m.html |
| Programável X-Y-Z estágio motorizado | Tanlian Inc | Personalizado | Comprado de http://www.tanlian.tw/ndex.files/motort.htm |
| Proporcional– integral– controlador derivado (PID) | Toho Electronics | TTM-J4-R-AB | Controlador de temperatura |
| Tubo de PTFE | Professional Plastics Inc. Taiwan Branch | Diâmetro externo 1/16 polegadas | Tubo de PTFE translúcido branco |
| Coelho anti-Tuj1 | Abcam | ab18207 | Marcador de neurônio |
| Bomba de seringa | New Era Systems Inc | NE-1000 | NE-1000 bomba de seringa única programável |
| TFD4 detergente | FRANKLAB | TFD4 | Limpador de vidro |
| de cobertura Adesivo térmico | Fornecedor:Kuan-MIN Tech Co. | Comprado de http://kmtco.com.tw/ | |
| Triton X-100 | Sigma-Aldrich | T8787 | Solução permeabilizada |
| Limpador ultrassônico | LEO | LEO-300S | Limpador ultrassônico Câmara de |
| vácuo | DENG YNG INSTRUMENTS CO., Ltd. | DOV-30 | Forno de secagem a vácuo |
| Branco plugue à prova d'água | IDEX Health & Science | P-316 | 1/4-28 Fundo Plano, https://www.idex-hs.com/store/fluidics/fluidic-connections/plug-teflonr-pfa-1-4-28-flat-bottom.html |
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