Method Article

Çok derinlemesine Dairesel kesit Endothelialized mikro kanallar-on-a-chip Geliştirme Prosedürü

DOI:

10.3791/50771

⸱

October 21st, 2013

 ,  ,  , 
1Lane Department of Computer Science and Electrical Engineering, West Virginia University, 2Department of Cell Biology and Neuroscience, University of California at Riverside

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Bir mikro-on-a-chip platformu fotolitografik reflowable ışığa tekniği, yumuşak litografi ve Mikroakiskan kombinasyonu tarafından geliştirilmiştir. Endothelialized mikro platformu, in vivo mikrodamar içinde üç boyutlu (3D) geometrisi ile taklit eden sürekli perfüzyon kontrollü akış altında çalışan, yüksek kaliteli ve gerçek zamanlı görüntü sağlar ve mikrovasküler araştırma için uygulanabilir.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

In vivo hayvan çalışmaları daha zaman alıcı, pahalı ve gözlem ve miktar çok zor olduğu, çünkü çabaları mikrodamarlar çalışma için in vitro tayinlerde geliştirmeye odaklanmıştır. Üç boyutlu (3D) geometrisi ile ilgili in vivo kılcal temsil eden ve sürekli sıvı akışı sağlayan Ancak, in vitro mikro-damar tahlillerde geleneksel sınırlamaları vardır. Fotolitografik reflowable fotorezist tekniği, yumuşak litografi ve Mikroakiskan bir arada kullanarak, bir çok derinlemesine dairesel kesit endothelialized geliştirdik kontrollü sürekli perfüzyon altında in vivo mikrodamarlar içinde 3 boyutlu geometri taklit ve çalışan, mikro--a-chip akış. Pozitif reflowable ışığa yarım daire kesit Mikrokanallı ağı ile bir ana kalıp imal etmek kullanıldı. Repl iki polidimetilsiloksan (PDMS) mikro uyum ve yapıştırma tarafındanana kalıp gili, silindirik bir Mikrokanallı ağ oluşturuldu. Mikrokanalların çapları iyi kontrol edilebilir. Buna ek olarak, bir çip içerisinde tohumlanmıştır Primer insan göbek bağı damarı endotel hücrelerinin (HUVEC'ler) sonra hücreler, 4 gün ile 2 hafta arasında bir süre boyunca sürekli olarak kontrol edilen perfüzyon altında mikro iç yüzeyi kaplı olduğunu gösterdi.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Mikrodamarlar, dolaşım sisteminin bir parçası olarak, kan ve dokular arasındaki etkileşimi aracılık metabolik faaliyetlerini desteklemek, doku mikro tanımlamak, ve birçok sağlık ve patolojik durumlarda önemli bir rol oynamaktadır. In vitro fonksiyonel mikrodamarlar tekrarlama kompleks vasküler olayların çalışma için bir platform sağlayabilir. Ancak, bu tür endotelyal hücre göçü deneyleri, endotel tüp oluşumu deneyleri, sıçan ve fare aort halkası tahlilleri gibi in vitro mikro-damar deneyleri, geleneksel üç boyutlu (3D) geometrisi ve sürekli bir akış kontrolü ile ilgili olarak, in vivo olarak yeniden kılcal mümkün değildir 1-8.....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. Fotorezist Usta Kalıp Fotolitografi Fabrikasyon

Aşağıdaki protokol, 30-60 mikron arasında çaplara sahip mikro imal etmek için işlemleri gösterir. Daha küçük bir çapı (en az 30 mikron), çeliğin tek bir spin kaplama olan bir mikrokanal elde etmek için gereklidir.

  1. Kullanmadan önce temiz oda, 24 saat için 4 ° C sıcaklıkta buzdolabında gelen yeniden akış fotorezist aktarın ve bu sırada oda sıcaklığına ısınmasına izin verir.
  2. Bir silikon yonga temiz ve kurutmak için izin vermek için 150 ° C de bir saat boyunca pişirin. Dehidrasyon silikon substrat için ışığa yapışma yardımcı olacaktır.
  3. Spin-kat fotorezist ilk ka....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Çok derinlemesine Mikrokanallı ağ imal yaklaşımımız mikro kesitler 15 yuvarlak var olduğu, in vivo mikrodamarlar içinde karmaşık 3D geometrileri taklit eder. Ayrıca, ana dallanma kanallarının çapları ve kızı kanalları yaklaşık genel kanal direnci düşüktür ve akım hızları ağ 16-18 boyunca daha düzgün böylece gerekli düzeyde sıvı akışı korumak için Murray yasası uyun. Yarım daire şeklinde bir fotorezist ana kalıp, imalat ve dairesel bir yarı kesit PDMS mikrokanal ağı için süreçler v.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. Ana kalıp imalat

Vasküler morfometri için tasarımı ve yol gösterici ilkelerinden biri ağ boyunca damar çapları dağılımının minimum enerji dikkate tarafından yönetilir belirten Murray yasası 16, olarak bilinir. Ayrıca bir çatallanma bir ana geminin çaplarının küp kızı gemilerin çapları küp toplamına eşittir belirtiyor ( figure-discussion-1 Buna ek olarak.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Yazarlar hiçbir rakip mali çıkarlarının olmadığını beyan ederim.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Bu araştırma kısmen Ulusal Bilim Vakfı (NSF 1.227.359), sırasıyla Ulusal Bilim Vakfı (EPS-1.003.907), Ulusal Bilim Vakfı (1.007.978) tarafından desteklenen WVU ADVANCE ofis ve WVU PSCoR tarafından finanse WVU EPSCoR programı, tarafından desteklenmiştir. Mikroimalat iş WVU Ortak Araştırma Olanakları (Temiz oda tesisleri) ve Batı Virginia Üniversitesi Chip Laboratuvarı (mikroçip Lab) üzerinde mikroakışkan Bütünleştirici Hücresel Araştırma yapıldı. Konfokal görüntüleme WVU Mikroskop Görüntüleme Tesisleri'nde yapıldı.

....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
Reaktif / Malzeme< / güçlü >
Yeniden akış FotorezistAZ Elektronik MalzemelerAZP4620
GeliştiriciAZ Elektronik MalzemelerAZ 400K
PDMSDow Corning CorporationSylgard 184
MCDB 131 Kültür OrtamıInvitrogen10372-019
NacBlue Çekirdek BoyamaInvitrogenH1399
PKH Kırmızı LekeSigmaMINI26 ve PKH26GL
FibronektinGibcoPHE0023
L-GlutaminSigmaG7513
Fosfat Tamponlu SalinInvitrogen14040-133
HEPES Tamponlu Salin ÇözeltisiLonzaCC-5024
Tripsin / EDTAInvitrogen25300-062
Tripsin Nötralize Edici ÇözeltiLonzaCC-5002
PDMS Kürleme MaddesiDow Corning CorporationSylgard 184
Primer İnsan Göbek Veni Endotel HücreleriLonzaCC-2517
Fetal Sığır SerumuLonza14-501F
Seyreltici CSigmaCGLDIL
Hoechst33342Canlandırıcı, Moleküler ProblarR37605
DekstranSigma95771
%3.5 ParaformaldehitElektron Mikroskobu Bilimi15710-S
Ekipman
SpinnerLaurell Teknolojileri ŞirketiWS-400BZ-6NPP/ LITE
KurutucuBelArt Ürünleri999320237
Ters MikroskopNikonEclipse Ti
Şırınga Pompa SistemiHarvard AparatıPHD Ultra
Laminer Biyogüvenlik BaşlığıThermo Scientific1300 Serisi A2
Planet Santrifüj MikserThinkyARE-310
Isotemp FırınFisher Scientific13-246-516GAQ
Optik MikroskopZeissInvertoskop 40C
Plazma TemizleyiciHarrick PlazmaPDC-32G
Ocak GözüBarnstead/Thermolyne CimarecSP131635
Lazer Taramalı Konfokal MikroskopZeissLSM 510

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Adair, T. H. Angiogenesis: Integrated systems physiology: from molecule to function to disease. , 1st edition, Biota Publishing. (2011).
  2. Goodwin, A. M. In vitro assays of angiogenesis for assessment of angiogenic and anti-angiogenic agents. Microvasc. Res.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Microchannel FabricationPhotolithographic ReflowPDMS MoldingEndothelial Cell SeedingContinuous Perfusion FlowCircular Cross sectionMicrovascular Biomimetic SystemsHUVEC Cell CultureConfocal ImagingSyringe Pump Perfusion

Related Articles