Un dispositivo a microfluidi con pattern Groove per studiare il comportamento cellulare

Biology

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Summary

Abbiamo descritto un protocollo per la fabbricazione di dispositivi microfluidici che può consentire la cattura delle cellule e della cultura. In questo approccio microstrutture modellata come scanalature all'interno dei canali microfluidica sono utilizzati per creare le regioni a basso sforzo di taglio all'interno del quale cellula possono attraccare.

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Chung, B. G., Manbachi, A., Khademhosseini, A. A Microfluidic Device with Groove Patterns for Studying Cellular Behavior. J. Vis. Exp. (7), e270, doi:10.3791/270 (2007).

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Abstract

Descriviamo un dispositivo a microfluidi con modelli microgrooved per studiare il comportamento cellulare. Questa piattaforma microfluidica consiste in un canale superiore fluidico e un substrato di fondo microgrooved. Per fabbricare i canali microgrooved, un top poli (dimetilsiloxano) (PDMS) muffa contenente l'impressione dei canali microfluidica era allineato e legato ad un substrato microgrooved. Utilizzando questo dispositivo, le cellule di fibroblasti del mouse sono stati immobilizzati e fantasia all'interno di substrati microgrooved (25, 50, 75 e 100 micron di larghezza). Per studiare l'apoptosi in un dispositivo a microfluidi, supporti contenenti perossido di idrogeno, annessina V e ioduro di propidio è stato perfuso nel canale fluidico per 2 ore. Abbiamo trovato che le cellule esposte a stress ossidativo è diventato apoptotico. Queste cellule apoptotiche sono state confermate da annessina V che si lega alla fosfatidilserina al foglietto esterno della membrana plasmatica durante il processo di apoptosi. L'utilizzo di questo dispositivo a microfluidi con motivi microgrooved, il processo di apoptosi è stata osservata in tempo reale e analizzati utilizzando un microscopio invertito che contiene una camera di incubazione (37 ° C, 5% CO 2). Pertanto, questo dispositivo a microfluidi incorporato con substrati microgrooved potrebbe essere utile per studiare il comportamento cellulare e l'esecuzione di high-throughput screening di stupefacenti.

Protocol

Microfabrication A. del dispositivo a microfluidi

  1. 4-pollici wafer Si è trattata con plasma di ossigeno reattivo (5 min a 30 W, Harrick scientifico, NY).
  2. Photoresist negativo (SU-8 2015, MicroChem, MA) è spin-rivestito a 900 rpm per 1 minuto su un wafer di silicio.
  3. Il wafer è morbido al forno a 95 ° C per 6 minuti su una piastra ed è esposto alla luce UV (200W) per 4 minuti attraverso un film maschera contenente microcanali.
  4. Il wafer è post forno a 95 ° C per 6 minuti ed è stato sviluppato utilizzando SU-8 sviluppatore photoresist.
  5. Il wafer photoresist fantasia contenente microcanali è posto in un piatto di Petri-.
  6. Stampi poli (dimetilsiloxano) (PDMS) (Sylgard 184) sono fabbricati da elastomero di silicone di miscelazione e catalizzatore (10:1 ratio).
  7. La miscela PDMS si versa nello stampo e maestro Si è posto su un essiccatore a vuoto per rimuovere le bolle.
  8. PDMS è curata a 70 ° C per 1 ~ 2 ore.
  9. Stampi PDMS sono poi staccate dallo stampo maestro Si.

B. Montaggio del dispositivo

  1. 40 micron di spessore superiore canali fluidici e 40 micron di spessore inferiore canali microgrooved (25, 50, 75 e 100 μ m di larghezza) sono ottenuti da due diversi stampi Si maestro.
  2. Canale di ingresso e uscita del dispositivo fluidici sono perforate.
  3. Fluidico canali e canali microsolco sono irreversibilmente legati dal plasma di ossigeno reattivo (5 min a 30 W, Harrick scientifico, NY).
  4. Matrice extracellulare (ECM) (ossia fibronectina) è rivestito all'interno di dispositivo a microfluidi per 1 ora in incubatore (37 ° C).

C. semina cellulare e sperimentale

  1. NIH-3T3 fibroblasti di topo sono coltivate in un pallone di coltura di tessuti utilizzando Dulbecco Modified Eagle Media (DMEM) contenente 10% siero fetale bovino (FBS).
  2. Le cellule sono trypsinized e dissociato.
  3. Cellule dissociate vengono caricati nei canali microsolco alla densità cellulare di 3 × 10 6 cellule / ml (Figura 1).

    Figura 1
    Figura 1

  4. 2 media ml, 100 mm H 2 O 2, e il dosaggio apoptosi (20 microlitri annessina V e ioduro di propidio 40 microlitri, Invitrogen, CA) sono infuso in un canale utilizzando una pompa a siringa (1 ml / min).
  5. Le cellule sono monitorate in tempo reale utilizzando un microscopio invertito (Nikon TE 2000).

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Discussion

Le cellule sono state immobilizzate e fantasia all'interno di substrati microgrooved in un dispositivo a microfluidi. Il processo di apoptosi delle cellule esposte al perossido di idrogeno è stata osservata in tempo reale e analizzato utilizzando annessina V e ioduro di propidio. Quindi, questo dispositivo a microfluidi contenenti canali microsolco potrebbe essere utile per high-throughput screening di stupefacenti.

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Materials

Name Type Company Catalog Number Comments
PDMS Reagent K.R. Anderson Co. 2065622 Poly(dimethylsiloxane), Dow Corning Sylgard 184 (8.6 lb)
DMEM medium Invitrogen 11965 Dulbecco’s Modified Eagle’s Media
FBS serum Invitrogen 10082-147 Fetal Bovine Serum
Hydrogen peroxide Reagent Sigma-Aldrich H1009
Apoptosis assay Invitrogen V13242 Annexin A, propidium iodide
Negative photoresist MicroChem Corp. SU-8 2015
Si wafer Tool 4 inch silicone wafer
Reactive oxygen plasma Reagent Harrick Scientific Products, Inc. treat wafer 5 min at 30W
inverted microscope Tool Nikon Instruments TE 2000

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References

  1. 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).
  2. Khademhosseini, A., Yeh, J., Eng, G., Karp, J., Kaji, H., Borenstein, J., Farokhzad, O. C., Langer, R. Cell docking inside microwells within reversibly sealed microfluidic channels for fabricating multiphenotype cell arrays. Lab Chip. 5, 1380-1386 (2005).
  3. Whittemore, E. R., Loo, D. T., Watt, J. A., Cotman, C. W. A detailed analysis of hydrogen peroxide-induced cell death in primary neuronal culture. Neuroscience. 67, 921-932 (1995).

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