ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Авторы не заявляют о наличии конфликта интересов.

Разработке новых терапевтических приложений с помощью microfluidics

Development of New Therapeutic Applications Using Microfluidics

Разработке новых терапевтических приложений с помощью Microfluidics

Меня зовут Мамед Тонер. По образованию я инженер-механик, позже я получил профильное образование в области биомедицинской инженерии и наук. Я являюсь преподавателем в Массачусетской общей больнице, Гарвардской медицинской школе, а также в отделе наук и технологий здравоохранения Гарварда и Массачусетского технологического института (MIT), где я занимаюсь исследованием различных применений биомедицинской инженерии в медицине: от поиска определенных клеток в крови, которые можно обнаружить очень быстро, до изучения изменений в их физиологии, чтобы понять состояние этих клеток при заболевании, например, при воспалении, ожоге или у пациента с травмой.При попытке понять ответ врожденной иммунной системы и механизмы регуляции воспалительного ответа клетками крови в подобных случаях, а также при изучении их геномики и протеомики, возникает необходимость выделить эти клетки, не изменяя их физиологию, уровни экспрессии и прочие характеристики. Таким образом, предметом исследования становится естественная физиология лежащей в основе проблемы, а не артефакт, возникший в результате манипуляций с клетками.Другими областями применения станут устройства для диагностики по месту оказания медицинской помощи, такие как чипы для глобального здравоохранения, которые могли бы измерять количество интересующих клеток для принятия решения о начале терапии, например, уровень CD four-положительных лимфоцитов. В связи с этим мы работаем над созданием чипов на основе микрофлюидной технологии, способных обнаруживать и подсчитывать CD four-положительные клетки. Более сложные области применения будут связаны с тем, что мы называем детекцией редких клеток. В медицине, в клинической практике, мы обычно имеем дело с распространенными типами клеток и пытаемся понять физиологию пациента на их основе.Однако на самом деле многие физиологические или патофизиологические процессы контролируются гораздо более редкими типами клеток, такими как дендритные клетки, стволовые и регуляторные клетки или, в случае рака, циркулирующие опухолевые клетки. Таким образом, нас интересует поиск редких клеток, которые фактически определяют ответ на различные виды лечения, а также могут быть использованы в диагностике. Это очень широкий аспект применения микрофлюидики и размещения клеток на чипах для ряда диагностических и терапевтических целей.Ранние исследования в области микрофлюидики были сосредоточены преимущественно на создании устройств, используя инструменты микросистемных технологий, разработанных для интегральных схем, и применяя миниатюризацию систем для концепций типа «лаборатория на чипе», в рамках которых разрабатывались системы микропроточной цитометрии, микроэлектрофореза и микрохроматографии. Эти исследования по миниатюризации дали нам глубокое понимание того, как объединить биологические системы с микросистемами. Однако до сих пор в данной области не хватало основных приложений — успешных внедрений, которые можно было бы назвать «блокбастерами» или технологиями с высокой клинической значимостью.Поскольку наши лаборатории находятся при крупном научно-исследовательском госпитале, наша деятельность сосредоточена на поиске значимых и перспективных способов применения этих технологий, а также на определении областей, в которых мы сможем решить проблемы, не имевшие ранее решения. Например, в целях глобального здравоохранения для диагностики СПИДа может быть разработан недорогой одноразовый чип, позволяющий выявлять положительные лимфоциты в цельной крови, взятой из пальца, и обладающий характеристиками для использования непосредственно в месте оказания медицинской помощи. В случае успеха эта технология будет доступна миллионам людей.Поэтому производство этих устройств, масштабирование и их применение в высокоэффективных областях стали тем, на чем сосредоточили внимание мы и многие другие специалисты в данной области в последнее время. Именно здесь, по моему мнению, произойдут основные прорывы — в поиске значимых способов применения этих технологий в клинической медицине и биологических науках; те же инструменты оригинальными способами исследуются для изучения фундаментальных биологических процессов, таких как взаимодействие клеток, реакция клеток на внешние стимулы и высокоточный контроль микроокружения клеток и тканей, что в дальнейшем позволяет понять основные процессы, регулирующие биологический ответ. Примером применения подобных подходов являются концепции «живых библиотек», над которыми мы работаем: меченные клоны клеток, сообщающие об экспрессии различных генов, могут быть помещены в сложную микрофлюидную сеть и подвергнуты воздействию тысяч различных условий в рамках одного эксперимента.Кроме того, вы можете отслеживать экспрессию генов в этих клетках в режиме реального времени, поскольку они помечены специфическими маркерами — разные клоны помечены разными генами. На мой взгляд, одной из самых серьезных проблем в этой области является вопрос о том, как перенести результаты фундаментальных исследований или, так сказать, эти впечатляющие технологии в плоскость создания новых методов терапии или значимых биологических приложений; это очень многодисциплинарная область.Вам потребуются инженеры, физики, биологи, нейробиологи — в зависимости от области применения. Поэтому, на мой взгляд, одной из главных проблем стало преодоление разрыва между этими дисциплинами. Большинство ранних открытий были сделаны инженерами и физиками, которые не имели надлежащей подготовки или глубокого понимания биологических проблем.Однако в последнее время биологи также обнаруживают, что разрыв между этими различными дисциплинами значительно сокращается, поскольку как биологи, так и междисциплинарные группы, такие как наша, проявляют большой интерес к применению этих инструментов в клинической медицине и биологии. На мой взгляд, этот междисциплинарный аспект является одним из основных факторов, влияющих на внедрение данных идей. Другим таким фактором является взаимодействие между академической средой и промышленностью.Многие из этих идей рождаются в академической среде, однако они очень сложны и включают в себя работу с клетками, сложные биологические процессы, а также трудности в области проектирования, производства и упаковки. Поэтому перенос этих технологий в коммерческую плоскость требует пристального внимания. Часть этой нагрузки ложится на плечи промышленности.Процесс внедрения фундаментальных прорывов в промышленность не является простым, особенно когда речь идет о клинических исследованиях и биологических образцах. Таким образом, две основные проблемы, которые нам предстоит решить в ближайшие годы, — это мультидисциплинарный характер данной области и переход от академических исследований к промышленному применению. Однако сейчас многие группы работают над этими вопросами, и я вижу весьма многообещающее будущее для применения того, что я называю «крошечными технологиями» — микро- и нанотехнологий в медицине и биологии.

development-of-new-therapeutic-applications-using-microfluidics

Research

JoVE Journal

Biology

Биология

Мы демонстрируем протоколов для производства и автоматизации эластомерных полидиметилсилоксан (PDMS)-основанной microvalve массивы, которые не нуждаются в дополнительной энергии, чтобы закрыть и функция photolithographically определены точные объемы. Параллельно subnanoliter объема смесителя и интегрированные системы микрожидкостных перфузии представлены.

Микрожидкостных фишки Контролируемые с массивами эластомерных Microvalve

В этом интервью, доктор Klapperich обсуждает изготовление термопластичных устройств микрожидкостных и их применение для разработки новых диагностических средств.

Микрожидкостных Заявки на одноразовые диагностики

Millifluidic устройства используются для контролируемого синтеза наноматериалов, с временным разрешением анализа механизмов реакций и непрерывного катализа потока.

Millifluidics для химического синтеза и с временным разрешением механистических исследований

Микроканалов-на-чипе платформа была разработана комбинация фотолитографическая reflowable технику фоторезиста, мягкой литографии и микрофлюидики. Endothelialized платформы микроканалов имитирует трехмерную (3D) геометрии в естественных условиях микрососудов, работает в контролируемых непрерывного потока перфузии, позволяет качественно и изображений в реальном времени и может быть применен для микрососудистых исследований.

Порядок Создание многоуровневой углубленным круглым сечением Endothelialized Микроканалы-на-чипе

Здесь мы представляем протокол для разработки и изготовления пользовательских микрофлюидных устройств с минимальными финансовыми и временные инвестиции. Цель заключается в содействии внедрению микрофлюидных технологий в биомедицинских исследовательских лабораториях и учебных заведениях.

Быстрая изготовление пользовательских микрофлюидных устройств для научно-исследовательских и образовательных приложений

Мы представляем микрофлюидную систему для высокой пропускной способности исследований на сложных жизненных механизмов, которая состоит из 1500 единиц культуры, массив расширенных перистальтических насосов и на месте смешивания модуль. Микрофлюидный чип позволяет проводить анализ очень сложных и динамичных микро-экологических условий in vivo.

Поколение динамических экологических условий с использованием микрофлюидного устройства с высокой пропускной способностью

Предусмотрен протокол культивирования и манипуляции эмбриональной тканью мыши на микрофлюидном чипе. Применяя импульсы модуляторов пути, эта система может быть использована для внешнего управления сигнальными колебаниями для функционального исследования мышиного сомитогенеза.

Микрофлюидический подход к функциональному исследованию сигнальных колебаний, управляющих сомитогенезом

Целью этого протокола является объяснение и демонстрация разработки трехмерной (3D) микрофлюидной модели высокоровневой сердечной ткани человека, состоящей из кардиомиоцитов, полученных из стволовых клеток, совместно культивируемых с сердечными фибробластами (FF) в биомиметическом гидрогеле на основе коллагена, для применения в инженерии сердечной ткани, скрининге лекарств и моделировании заболеваний.

Разработка 3D-организованной сердечной ткани человека в рамках микрофлюидной платформы

Представлено изготовление двухслойного устройства на основе полидиметилсилоксана (PDMS) для получения комбинаторных библиотек в водомасляных эмульсиях (пробках). Необходимое аппаратное и программное обеспечение, необходимое для автоматизации производства свечей, подробно описано в протоколе, а также демонстрируется производство количественной библиотеки флуоресцентных свечей.

Двухслойное микрофлюидное устройство для производства комбинаторных пробок

В этом протоколе подробно описывается проектирование и изготовление микрофлюидного устройства, пригодного для исследования механики полимеров микротрубочек. Синтез методов микропроизводства, автоматизированного управления потоком и компьютерного моделирования позволяет создать гибкую систему, идеально подходящую для зондирования клеточного цитоскелета in vitro.

Разработка подхода на основе микрофлюидики для исследования механики полимеров микротрубочек

Изучите применение микрофлюидики в биомедицинской инженерии для анализа физиологии кровяных клеток и изучения врождённого иммунного ответа. Этот метод позволяет исследовать воспалительные процессы без изменения естественного состояния клеток.

Разработке новых терапевтических приложений с помощью Microfluidics

Больше видео