June 22nd, 2012
Mikrovasküler ölçekli kanallar (<30 um) ile bir mikroakışkan cihazın bütün iç yüzeyi boyunca kültürün 3B, endotel hücre mono tabakasında için bir yöntem tarif edilmiştir. Bu In vitro Mikrovasküler modeli kan hücreleri, endotelyal hücreler ve kan hastalıkları çözünür faktörler arasında biofiziksel etkileşimlerin çalışma sağlar.
Bu prosedürün genel amacı, endotel hücreleri ile kaplanmış bir mikroakışkan cihaz oluşturmaktır. Bu, önce mikroakışkan kalıbın imal edilmesiyle gerçekleştirilir. İkinci adım, PDMS kanalını oluşturmaktır.
Daha sonra, endotel hücreleri cihaza ekilir. Son adım, cihaz içindeki hücreleri kültürlemektir. Sonuç olarak, endotel hücre kaplı mikroakışkan cihazlar, hücreden hücreye etkileşimleri in vitro olarak göstermek için kullanılır.
Bu tekniğin mevcut yöntemlere göre en büyük avantajı, araştırmacıya biyolojik ve biyofiziksel koşullar üzerinde sıkı kontroller sağlaması ve floresan mikroskobu ile uyumlu olmasıdır. Bu yöntem hematolojik hastalıklarda biyofiziksel hücre hücre etkileşimleri hakkında bilgi sağlayabilse de, lökosit biyolojisi, kanser metastazı ve hematopoetik kök hücre biyolojisi gibi olgulara da uygulanabilir. Genel olarak, bu yönteme yeni olan kişiler mücadele edecektir çünkü başarılı hücre oturması için koşulların sıkı bir şekilde kontrol edilmesi gerekir.
İmalat için hazırlık olarak, Microfluid cihazının bilgisayar destekli tasarım görüntüsünü bir dış maske satıcısına göndererek bir fotoğraf maskesi oluşturur. Maske alındıktan sonra soda kireç camı üzerinde bir krom tabakadan oluşur. Burada mikro akışkan kanal genişliği 30 mikrondur.
Mikroakışkan cihazın imalatına başlamak için, çıplak bir silikon gofreti piranha ile 15 dakika temizleyin, ardından 10 saniye boyunca deiyonize su ile durulayın. Daha sonra silikon gofreti 30 saniye hidroflorik aside batırın ve yaklaşık 10 saniye deiyonize su ile durulayın. Daha sonra, dakikada 3000 dönüşlük bir sıkma hızı kullanarak gofret üzerine 30 mikron yüksekliğe kadar bir spin coter spin micro chem SU 20 25 foto direnci kullanın.
Fazla çözücüyü çıkarmak için SU 8 20 25 kaplamalı gofreti beş dakika boyunca 95 santigrat dereceye ayarlanmış bir sıcak plakaya yerleştirin. Bu adım için bir fırın önerilmez. Şimdi, fotoğraf maskesini gofretin üzerine yerleştirin ve SU 8 20 25 fotoğraf direncini çapraz bağlamak için bir maske astarı içinde UV ışığına maruz bırakın.
Çapraz bağlamadan sonra, gofreti beş dakika daha 95 santigrat derecede sıcak plakaya geri koyun. SU 8 20 25'in polimerizasyonunu daha da hızlandırmak için foto direnç. Daha sonra gofret, dört dakika boyunca esas olarak PGME-A'dan oluşan SU sekiz geliştiriciye daldırın.
Bu işlem, çapraz bağlı olmayan SU 8 20 25 fotoğrafını kaldıracaktır. Direnmek. Yeni geliştirilen gofretleri %100 izopropil alkol ile 10 saniye durulayın, ardından basınçlı nitrojen kullanarak veya çözücünün temiz bir çeker ocakta gofretten birkaç dakika buharlaşmasına izin vererek kurutun. Şimdi, kurutulmuş gofreti Petri kabının ortasına bantlayın ve bandı gofretin kenarlarına yerleştirmeye dikkat edin.
Son olarak, gofret üzerine 500 mikrolitre sigma coat pipetleyin. Petri kabını kapakla örtün ve ardından gofretin tamamen kaplanmasını sağlamak için kabı döndürün. Kapağı çıkarın ve tüm çözücü buharlaşana kadar gofretin birkaç dakika kurumasını bekleyin.
PDMS polimerini ve sertleştirme maddesini ağırlık başına 10'a bir ağırlık oranında karıştırdıktan sonra, mevcut vakum sisteminin gücüne bağlı olarak birkaç dakika ila bir saat boyunca bir vakumlu kurutucu kullanarak hava kabarcıklarını çıkarın. Tüm hava kabarcıkları çıkarıldıktan sonra, karışımı tabağa dökün, böylece gofret ve tabağın yüzeyi kaplanır. Yaklaşık beş milimetre kalınlığında bir PDMS tabakası oluşturmak için.
Ayrıca bir milimetre kalınlığında ince, özelliksiz bir PDMS parçası oluşturun. Daha sonra karışımı gece boyunca 60 derecelik bir fırında kürleyin. Ertesi gün, gofretin etrafını kesmek için bir bıçak veya neşter kullanın ve birden fazla PDMS mikroakışkan cihazını çıkarın.
Ardından, tek tek cihazları izole etmek için sayfayı kesin. PDMS tabakasını mikroakışkan cihazdan biraz daha büyük kesin. Şimdi, mikroakışkan cihazda giriş ve çıkış delikleri oluşturmak için bir pim yardımcısı, Harris, tek boynuzlu at veya benzeri bir cihaz kullanın.
Ardından, mikroakışkan cihazın ve tabakanın yüzeylerini bant kullanarak temizleyin. Ardından, mikroakışkan cihazın ve PDMS tabakasının yüzeylerini 30 saniye boyunca oksijen plazmasına maruz bırakmak için bir plazma temizleyici kullanın. Oksijen plazması, PDMS'nin açıkta kalan yüzeyinde, fiziksel temasa getirildiğinde bağlanan reaktif türler oluşturur.
Daha sonra, mililitre başına 50 mikrogram olan 20 gauge künt uçlu bir iğne ile donatılmış bir mililitrelik bir şırıngayı doldurun. PBS'deki insan plazmasından gelen fibronektin daha sonra iğnenin üzerine uzun bir boru sığdırın. İki boru parçası arasında bir sürtünme uyumu oluşturmak için ilk boru parçasına bir parça daha ince boru yerleştirin.
Ardından, daha ince boru parçasının diğer ucunu mikroakışkan cihazın girişine takın. Kanalları tamamen fibronektin solüsyonu ile doldurmak için şırıngaya basınç uygulayın ve kanalların ıslak kalmasını sağlamak için görünüm portunda 100 mikrolitrelik küçük bir damla oluşturun. Şimdi, mikroakışkan cihazı nemlendirilmiş bir inkübatörde 37 santigrat derecede 40 ila 60 dakika inkübe edin.
İnkübasyonun ardından, künt uçlu iğneye PBS ile doldurulmuş taze bir şırınga bağlayın. Mikroakışkan cihazı PBS ile yıkamak için basınç uygulayın. İnsan göbek damarı endotel hücrelerinin mililitresi başına 500.000 ila 2 milyon hücre hazırlayın veya% 8 dekstran içeren endotelyal büyüme ortamına sahip olun.
Dekstran ilavesi, hücrelerin mikroakışkan cihaz içinde başarılı bir şekilde yapışma ve kültürlenme olasılığını arttırır. Künt uçlu bir iğne ve hücre süspansiyonu ile daha geniş boru ile donatılmış temiz şırıngayı doldurun ve yaklaşık bir metre uzunluğunda daha uzun bir boru uzunluğu bağlayın. Herhangi bir bağlantı arasındaki sızıntıyı önlemek için borunun sıkı bir şekilde oturduğundan emin olmak çok önemlidir.
Sistemin performansını optimize etmek için şırıngada veya hortumların herhangi birinde kabarcık bulunmadığından emin olarak boruyu hücre çözeltisiyle doldurun. Bu noktada herhangi bir sızıntı veya kabarcık oluşmasını önlemek çok önemlidir. Ortamda herhangi bir çözelti sızıntısı veya kabarcıkların varlığı, endotel hücrelerinin başarılı bir şekilde oturmasını önleyecektir.
Tüm kabarcıklar giderildikten ve tüm boru uzunluğu hücre süspansiyonu ile doldurulduktan sonra, şırıngayı pompaya yerleştirin ve diğer ucunu mikroakışkan girişe takın. Şırınga pompası, mikroakışkan cihazla aynı yüksekliğe ayarlanmıştır. Uzun boru uzunluğu, cihazla temas etmeden önce hücrelerin ve ortamın yeterince ısınmasını sağlamak için inkübatör içinde dikkatlice sarılır.
Daha sonra hücre süspansiyonu, sistemimizde 37 santigrat derece ve% 5 karbondioksitte iki saat boyunca dakikada 1.23 mikrolitre hacimsel akış hızında mikroakışkan cihaza infüze edilir. Dakikada 1.23 mikrolitrelik hacimsel grip hızı, en küçük kanallarda saniyede bir milimetrelik bir orta akış hızına karşılık gelir. Bu, tam kan kullanan bu kanallarda santimetre kare başına bir kuruşluk bir duvar kesme gerilimine yaklaşır.
Hücre süspansiyon infüzyonu tamamlandıktan sonra, taze büyüme ortamını dakikada 1.23 mikrolitre hızında iki ila sekiz gün boyunca infüze etmek için aynı şırınga pompasını ve daha büyük bir şırınga ile uzun boruyu kullanın. Hücre tek tabakası istenen birleşme seviyesinde olduğunda, deney için sisteme kan veya hücre süspansiyonu enjekte edin. Burada, endotelizasyondan önce mikro akışkan cihaz gösterilmektedir.
Mikroakışkan cihaz, damar sisteminin fizyolojisini taklit eden cihazın boyutunu, ölçeğini ve genel tasarımını göstermek için gıda boyası ile aşılanmıştır. Brightfield mikroskobu, bir mikroakışkan cihazın endotelizasyonunu ortaya çıkarır. Bu görüntü, tarif edilen protokol kullanılarak tohumlamadan 48 saatten daha kısa bir süre sonra elde edildi, optimize edilmiş perfüzyon tekniği, endotel hücrelerinin mikroakışkan sistemin tüm iç yüzeyini akıcı bir şekilde kültürlemesine izin verdi.
Hücre tohumlamasından sonraki 24 ila 48 saat içinde. Bu konfokal görüntüde gösterildiği gibi, mikro kanallı bir çip üzerindeki mikrovasküler tümör, çoğu orak hücreli mikrovasküler obstrüktif olayın gerçekleştiği yer olan 30 mikron boyutundaki post kapiller veleye yaklaşır. Bu deneyde, sağlıklı hastalardan alınan tam kan, oksijensiz koşullarda bir çip cihaz üzerindeki bir mikro damar sistemine infüze edilir.
Bu film, endotelyal mikroakışkan sistemimizdeki tam kan akışının düzenli, pürüzsüz ve sürekli olduğunu ve hiçbir mikrokanal tıkanıklığı alanı olmadığını göstermektedir. Burada, orak hücre hastalığı olan hastalardan alınan tam kan, bir çip cihazı üzerindeki mikro damar sistemine infüze edilir. Oksijensiz koşullarda, birkaç kanalda tam tıkanıklıklar ile kan akışında önemli değişiklikler görülür.
Bu prosedürü denerken, boruyu değiştirirken hava kabarcıkları oluşturmamayı unutmamak önemlidir. Bitmiş cihaz, floresan mikroskobu ile uyumludur ve geleneksel floresan tahlillerine uyarlanabilir. Bu teknik, deneysel hematologların kontrollü bir biyofiziksel ve hemodinamik ortamda tek hücreleri kullanarak deneyler yapmalarının yolunu açar.
Baloncuk yok.
View the full transcript and gain access to thousands of scientific videos
Bu makale, mikrovasküler boyutlu kanallara sahip bir mikroakışkan cihazda bir endotel hücre monokatmanının kültürlenmesi yöntemini açıklamaktadır. Bu in vitro model, hematolojik hastalıklarda kan hücreleri, endotel hücreleri ve çözünür faktörler arasındaki etkileşimlerin çalışılmasını kolaylaştırır.
This endothelialized microfluidic platform addresses a critical gap in hematologic disease research by enabling precise control of microvascular hemodynamic and biophysical conditions. It provides a reproducible in vitro system to study pathogenic cell-endothelial interactions under flow, supporting mechanistic de-risking in target validation and assay development. The model enhances predictive confidence for hematologic therapeutic candidates by replicating post-capillary venule-scale pathophysiology relevant to vaso-occlusive crises.
The method fits within the discovery continuum from target hypothesis screening to preclinical efficacy testing, particularly for hematologic agents targeting microvascular adhesion or endothelial activation.