Механо-узловое измерение пор: быстрая платформа без меток для многопараметрических одноэлементных вязкоупругих измерений

Мы представляем микрофлюидную платформу на основе электроники для механического фенотипирования отдельных клеток. В частности, мы измеряем упругие и вязкие свойства одной ячейки с пропускной способностью до 10 клеток в секунду. Наш метод требует минимальной подготовки образцов, использует простое электронное измерение, заменяя дорогостоящее оптическое оборудование и сложный анализ изображений, и является неразрушающим, что означает, что наш подход совместим с последующим анализом.

Механо-NPS был применен ко многим типам клеток, включая первичные образцы, и измерил влияние субклеточных компонентов на вязкоупругость одной клетки. Он может быть использован для понимания поведения клеток, определения прогрессирования заболевания или мониторинга реакции на лекарства. Для начала удалите обработанные плазмой компоненты из плазменной камеры.

Пипетка два к одному раствора метанола и деионизированной воды на стеклянную подложку с помощью сборных электродов. Затем поместите форму PDMS стороной вниз поверх стеклянной подложки. Поместите устройство под стереоскоп, чтобы отрегулировать выравнивание.

Выпекайте выровненное устройство для полного изготовления устройства. Подготовьте источник давления, печатную плату, настольное оборудование и программное обеспечение для сбора данных. Затем выровняйте штифты коннектора зажимов с отверстиями на печатной плате и выровняйте подпружиненные штифты зажимов с контактными накладками электродов на микрофлюидном устройстве.

Затем вставьте штифты коннектора зажимов в отверстия печатной платы, убедившись, что подпружиненные штифты остаются выровненными с контактными прокладками электродов. Настройте и подключите электронное оборудование. Затем задайте значения для инициализации сеанса сбора данных и установите частоту дискретизации для сбора.

Культивируйте и подготавливайте клетки в соответствии с соответствующим протоколом клеточной культуры клеточной линии выбора. Затем суспендировать клетки в приготовленном растворе 2% FBS и 1X PBS в концентрации от 100 000 до 500 000 клеток на миллилитр. Держите клетки на льду на время экспериментов.

Чтобы тензодатчики попали в микрофлюидное устройство, вырежьте 30 сантиметров политетрафторэтиленовой трубки лезвием бритвы. Используйте шприц, чтобы поместить образец ячейки в конец трубки и подключить тот же конец к входному отверстию устройства. Наконец, подключите противоположный конец трубки к микрофлюидному регулятору давления.

Чтобы запустить эксперимент, установите нужное постоянное давление привода на программное обеспечение контроллера давления и позвольте образцу заполнить устройство. Если пузырьки образуются в микрофлюидных каналах, используйте тупиковое наполнение. Подключите выходное отверстие устройства и приложите низкое давление к входному отверстию, чтобы вытеснить воздух через газопроницаемую PDMS.

Затем установите нужное напряжение, вращая ручку напряжения на блоке питания и включите напряжение, нажав кнопку включения. Включите текущий предусилитель и установите чувствительность как можно ниже. В качестве альтернативы, установите коэффициент усиления как можно выше, не перегружая предусилитель и не превышая максимальное аналоговое входное напряжение DAQ.

Нажмите зеленую кнопку Выполнить в меню ленты MATLAB, чтобы начать NPS сценария сбора данных. m, и начать выборку и сохранение данных. Чтобы завершить эксперимент, нажмите кнопку Стоп в левом нижнем углу окна динамической диаграммы, чтобы завершить сценарий сбора данных.

Затем отключите выход блока питания, нажав кнопку Вкл. Наконец, установите источник давления на нулевое давление в программном обеспечении контроллера давления. Для анализа данных необработанный сигнал должен иметь достаточное отношение сигнал/шум для фильтрации шума и извлечения значимых компонентов.

Критически важно, что текущий подъем сигнала от каждого узла должен быть достаточно надежным, чтобы подпульсы можно было легко идентифицировать по разностному сигналу. Злокачественные клетки MCF-7 имеют большее распределение wCDI, чем незлокачественные клетки MCF-10A, что указывает на то, что злокачественные клетки MCF-7 мягче, чем их незлокачественные аналоги MCF-10A. Клетки MCF-10A и MCF-7, обработанные латрункулином, показывают увеличение wCDI.

Отчетливое распределение wCDI, дифференцирующее два основных типа клеток, указывает на то, что клетки LEP мягче, чем клетки MEP. Незлокачественные MCF-10As и необработанные MCF-10A и MCF-7 имеют большую долю клеток, которые восстанавливаются мгновенно, что указывает на более низкую вязкость, чем их злокачественный или латрункулиновый аналог. Если показания тока в реальном времени кажутся ненормальными, остановите эксперимент и осмотрите микрофлюидный канал.

Убедитесь, что нет пузырьков воздуха и засоров, чтобы клетки свободно текли от входа к выходу. Поскольку наш метод не наносит вреда клеткам, могут быть выполнены последующие анализы, такие как РНК-seq или иммунофлуоресценция. Это может помочь раскрыть некоторые основные причины, по которым клетки имеют различные механические фенотипы.