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.
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.
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 dados2,3. Portanto, centenas e milhares de condições experimentais podem ser mantidas em um único chip, de acordo com o rendimento desejado4,5.
Neste protocolo, descrevemos o procedimento de design e fabricação de um dispositivo microfluido, que consiste em 1500 unidades culturais, uma matriz de bombas peristálticas aprimoradas e módulos de mistura no local. A câmara de cultura celular de 2 níveis previne uma tesoura desnecessária durante a troca média, o que garante um ambiente cultural não perturbado para imagens de células vivas de longo prazo. Os estudos demonstram que o dispositivo microfluido proposto é uma plataforma adequada para estudos de alto rendimento sobre as complexas máquinas de vida. Além disso, as características avançadas do chip microfluido permitem a reconstituição automatizada de condições microambientais altamente complexas e dinâmicas in vivo, como as composições de citocinas e ligantes em troca6,7,a conclusão das quais leva meses para plataformas convencionais como placa de 96 poços.
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 sens…
The authors have nothing to disclose.
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).
2713 Loker Avenue West | Torrey pines scientific | ||
AZ-50X | AZ Electronic Materials, Luxembourg | ||
Chlorotrimethylsilane(TMCS) 92360-25mL | Sigma | ||
CO2 Incubator HP151 | Heal Force | ||
Desktop Hole Puncher for PDMS chips WH-CF-14 | Suzhou Wenhao Microfluidic Technology Co., Ltd. | ||
DMEM(L-glutamine, High Glucose, henol Red) | Invitrogen | ||
Electronic Balance UTP-313 Max:600g, e:0.1g, d:0.01g | Shanghai Hochoice Apparatus Manufacturer Co.,LTD. | ||
FBS | Sigma | ||
Fibronection 0.25 mg/mL | Millipore, Austria | ||
Glutamax 100x | Gibco | ||
Heating Incubator BGG-9240A | Shanghai bluepard instruments Co.,Ltd. | ||
Nikon Model Eclipse Ti2-E | Nikon | ||
Pen/Strep 10 Units/mL Penicillin 10 ug/mL Streptomycin | Invitrogen | ||
Plasma cleaner PDC-002 | Harrick Plasma | ||
polydimethylsiloxane(PDMS) | Momentive | ||
polylysine 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, USA | ||
SU-8 3075 | MicroChem, Westborough, MA, USA |