Summary

Een Gradient-genererende Microfluïdische Device for Cell Biology

Published: August 30, 2007
doi:

Summary

Beschrijven we een protocol voor de microfabricage van de gradiënt-genererende microfluïdische apparaat dat kan genereren ruimtelijke en temporele gradiënten in goed gedefinieerde micro-omgeving. In deze benadering kan de gradiënt-genererende microfluïdische apparaat worden gebruikt om gerichte celmigratie, embryogenese, wondgenezing, en kanker metastase te bestuderen.

Abstract

De fabricage en de werking van een gradiënt-genererende microfluïdische apparaat voor het bestuderen van cellulaire gedrag wordt beschreven. Een microfluïdische platform is een mogelijk experimenteel instrument, want het kan precies manipuleren vloeistof stroomt, zodat high-throughput experimenten, en het genereren van stabiele oplosbare concentratie gradiënten. Vergeleken met conventionele gradiënt generatoren, poly (dimethylsiloxaan) (PDMS)-gebaseerde microfluïdische apparaten kunnen genereren stabiele concentratie gradiënten van groeifactoren met goed gedefinieerde profielen. Hier hebben we eenvoudige gradiënt-genererende microfluïdische apparaten ontwikkeld met drie aparte ingangen. Drie microkanalen gecombineerd in een microkanaal om de concentratie gradiënten te genereren. De stabiliteit en de vorm van groeifactor gradiënten werden bevestigd door fluoresceïne isothyiocyanate (FITC)-dextran met een moleculair gewicht vergelijkbaar met epidermale groeifactor (EGF). Met behulp van deze microfluïdische apparaat, hebben we aangetoond dat fibroblasten blootgesteld aan de concentratie gradiënten van de EFG-gemigreerd naar hogere concentraties. De gerichte oriëntatie van cel-migratie en de beweeglijkheid van de migrerende cellen werden kwantitatief beoordeeld door cell tracking-analyse. Zo zouden deze gradiënt-genererende microfluïdische apparaat nuttig zijn voor het bestuderen en analyseren van het gedrag van migrerende cellen.

Protocol

A. microfabricage van de gradiënt-genererende microfluïdische apparaat De Si wafer is behandeld met reactieve zuurstof plasma (5 min op 30W, Harrick Scientific, NY). Negatieve fotolak (SU-8 50, Microchem, MA) is spin-coating bij 1000 rpm gedurende 1 minuut op een Si wafer. De wafer is zacht gebakken op 65 ° C gedurende 10 min en vervolgens bij 95 ° C gedurende 30 minuten op een kookplaat. De wafer wordt blootgesteld aan UV-licht (200W) voor 3 minuten door middel van een trans…

Discussion

Cellen blootgesteld aan stabiele concentratie gradiënten van het EFG in een microfluïdische apparaat gemigreerd naar hogere concentraties. De gerichte oriëntatie van celmigratie, chemotactische index, de beweeglijkheid van de migrerende cellen werden onderzocht door de cel-tracking analyse. Daarom kan deze gradiënt-genererende microfluïdische platform nuttig zijn voor het bestuderen van kanker metastase, embryogenese, en axon begeleiding.

Materials

Material Name Type Company Catalogue Number Comment
Dextran-FITC Reagent Sigma Aldrich FD10S Fluorescein isothiocyanate (FITC) conjugated-dextran (10kD)
hr-EGF   Invitrogen 13247-051 human recombinant Epidermal growth factor
PDMS   K.R. Anderson Co. Inc. 2065622 Poly(dimethylsiloxane) (PDMS), Dow Corning Sylgard 184 (8.6 lb)
Negative photoresist   Microchem SU-8 50  
Si wafer       silicone wafer, 4 inch
Petri dishes        
Polyethylene tubing   Becton Dickinon PE 20  
PBS   Invitrogen    
Fibronectin        
NIH 3T3 cell-line     fibroblast cells
Inverted microscope   Nikon TE 2000  

References

  1. Jeon, N. L., Baskaran, H., Dertinger, S. K. W., Whitesides, G. M., Van de Water, L., Toner, M. Neutrophil chemotaxis in linear and complex gradients of interleukin-8 formed in a microfabricated device. Nat. Biotechnol. 20, 826-830 (2002).
  2. Lin, F., Nguyen, C. M., Wang, S. J., Saadi, W., Gross, S. P., Jeon, N. L. Effective neutrophil chemotaxis is strongly influenced by mean IL-8 concentration. Biochem. Biophys. Res. Commun. 319, 576-581 (2004).
  3. Chung, B. G., Flanagan, L. A., Rhee, S. W., Schwartz, P. H., Lee, A. P., Monuki, E. S., Jeon, N. L. Human neural stem cell growth and differentiation in a gradient-generating microfluidic device. Lab Chip. 5, 401-406 (2005).
  4. Saadi, W., Wang, S. J., Lin, F., Jeon, N. L. A parallel-gradient microfluidic chamber for quantitative analysis of breast cancer cell chemotaxis. Biomed. Microdevices. 8, 109-118 (2007).
  5. Chung, B. G., Park, J. W., Hu, J. S., Huang, C., Monuki, E. S., Jeon, N. L. A hybrid microfluidic-vacuum device for interfacing with conventional cell culture platform. BMC Biotechnol. 7, (2007).

Play Video

Cite This Article
Chung, B. G., Manbachi, A., Saadi, W., Lin, F., Jeon, N. L., Khademhosseini, A. A Gradient-generating Microfluidic Device for Cell Biology. J. Vis. Exp. (7), e271, doi:10.3791/271 (2007).

View Video