A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
ووضعت دوامة ميكروفلويديك منصة Electroporation للمساعدة للتسليم متتابعة من الجزيئات متعددة في السكان الخلية متطابقة مع التحكم جرعة دقيقة ومستقلة. حجم استنادا خطوة تنقية الخلية المستهدفة Electroporation للسبقت النظام ساعد على تعزيز كفاءة تسليم الجزيئية وبقاء الخلية المصنعة.
تلقت Electroporation للباهتمام متزايد في السنوات الماضية، لأنها هي تقنية قوية جدا لإدخال جسديا تحقيقات الجزيئية الخارجية غير نفيذ في الخلايا. تقارير هذا العمل منصة Electroporation للميكروفلويديك قادرة على أداء العديد تسليم جزيء إلى خلايا الثدييات مع مراقبة دقيقة والمعلمة الجزيئية التي تعتمد على. قدرة النظام على عزل الخلايا مع توزيع حجم موحد يسمح لأقل من التباين في كفاءة Electroporation للفي نظرا لقوة الحقل الكهربائي. وبالتالي تعزيز قابلية العينة. وعلاوة على ذلك، تتيح ميزة عملية التصور من أجل مراقبة عملية امتصاص الجزيئية فلوري في الوقت الحقيقي، والذي يسمح الجزيئية التعديلات المعلمة التسليم الفوري في الموقع لتعزيز الكفاءة. لإظهار قدرات العظمى من منصة عنها، الجزيئات ذات أحجام مختلفة والشحنات الكهربائية (مثل ديكستران مع ميغاواط من 3،000 و 70،000 دا) كانتتسليمها إلى خلايا سرطان الثدي النقيلي مع الكفاءات تسليم عالية (> 70٪) لجميع الجزيئات التي تم اختبارها. وقد أثبتت منصة وضعت إمكاناتها لاستخدامها في توسيع مجالات البحث حيث Electroporation للتقنيات يمكن أن تكون مفيدة على رقاقة.
في السنوات الأخيرة، أصبح استخدام النبضات الكهربائية لتسهيل تسليم عصاري خلوي من الجزيئات خارج الخلية وسيلة جذابة بالتلاعب خلايا الثدييات. 1 هذه العملية، التي تعرف أيضا باسم Electroporation لل، permeabilizes عكسية الغشاء الخلوي، مما يسمح للجزيئات الغشاء بطبيعتها غير منفذة للوصول الوسط بين الخلايا إلى الخلايا. لأنه يمكن إدخال تقريبا أي جزيء في العصارة الخلوية عبر خلق المسام مؤقتة في غشاء من أي نوع من الخلايا باستخدام Electroporation لل، تم الإبلاغ عن هذه التقنية بأنها أكثر استنساخه، قابلة للتطبيق عالميا، وأكثر كفاءة من الطرق الأخرى بما في ذلك بوساطة فيروس والكيميائية والنهج البصرية. 2-3 وقد استخدمت هذه التقنية لإدخال جزيئات الفلورسنت، 4 5 المخدرات والأحماض النووية 6-7 مع الحفاظ على خلايا قابلة للحياة وسليمة. ونظرا لهذه الفوائد، اعتمد Electroporation للباعتباره العمل المشتركatory تقنية الحمض النووي لترنسفكأيشن، في الجسم الحي العلاج الجيني 8 والدراسات التطعيم الخلية. هو عليه، ومع ذلك، لا يزال من الصعب على Electroporation للأنظمة التقليدية في وقت واحد لتحقيق الكفاءة والجدوى العملية للعينات مع عدم تجانس كبير الحجم بسبب قوة الحقل الكهربائي اللازمة ل electroporation الناجح يرتبط بشكل وثيق مع قطر الخلية. وعلاوة على ذلك، تلك النظم لا تسمح مراقبة دقيقة من المبالغ الجزيئية متعددة يجري تسليمها بسبب الاعتماد على السائبة العشوائية عملية التسليم الجزيئية. 9 ومن أجل معالجة هذه القضايا، وضعت العديد من المجموعات منصات Electroporation للميكروفلويديك، وتقدم ميزة انخفاض الفولتية poration، أفضل كفاءة ترنسفكأيشن، وتخفيض كبير في معدل وفيات خلية، والقدرة على تقديم جزيئات متعددة وأدلى 10-13 هذه المزايا من الممكن نظرا لآثار أقدام صغيرة من أنظمة Electroporation للالميكروسكيل الذين الملعب قطب كهربائيأطوال هي ملليمتر الفرعية، والحد بشكل كبير الفولتية المطلوبة للتسليم ناجحة. وعلاوة على ذلك، يمكن لهذه النظم Electroporation للالميكروسكيل تحقيق توزيع الحقل الكهربائي موحد وسريع تبديد الحرارة المتولدة، مما أسفر عن انخفاض معدل وفيات خلية مع تعزيز كفاءة التسليم. استخدام مواد شفافة لهذه الرقائق مزيد يسمح الرصد الموقعي لعملية Electroporation للللتعديلات المعلمة سريعة في. 2،12 ومع ذلك، ومراقبة دقيقة والجرعة الجزيئي والخلوي التي تعتمد على السيطرة المعلمة، اللازمة لالناشئة البحوث والتطبيقات العلاجية، 6، 14-16 لا تزال دون حل.
ويعرض هذا العمل نظام Electroporation للميكروفلويديك بمساعدة دوامة، قادرة على تقديم جزيئات متعددة بالتتابع إلى السكان متطابقة سبق اختيارهم من الخلايا المستهدفة. يتم عزل الخلايا مع توزيع حجم موحدة قبل Electroporation للاستخدام الاشتراكية عنها سابقا-زي انتقائية آلية محاصرة. 17-18 من خلال وجود توزيع موحد الحجم والتباين أقل في الكفاءة وتعزيز Electroporation للبقاء في نظرا لقوة الحقل الكهربائي تحققت 19 وعلاوة على ذلك، التحريض باستمرار خلايا المحاصرين باستخدام الدوامات الميكروسكيل سمحت للتسليم موحد للجزيئات عبر العصارة الخلوية بأكملها، بالاتفاق مع النتائج المعلنة سابقا باستخدام منصة أخرى بمساعدة دوامة Electroporation لل20 لإثبات أن هذا النظام سيكون ينطبق على مجموعة واسعة من الجزيئات المستخدمة عادة في التطبيقات البيولوجية والجزيئات مع مجموعة واسعة من الأوزان الجزيئية تم تسليمها إلى خلايا سرطان الثدي النقيلي. بالإضافة إلى ذلك، مع المعونة من عملية الرصد في الوقت الحقيقي، وهذا العمل يوفر المزيد من الأدلة لوضع حد للجدل منذ وقت طويل بشأن آلية تسليم الجزيئي خلال electrporation، ويجري في الغالب الكهربائي بوساطة مقابل بوساطة نشر 14 خلافا للأنظمة Electroporation للأخرى، وهذا يوفر منصة فريدة المزايا مجتمعة من الدقيق تسليم متعددة الجزيء، وارتفاع كفاءة الجزيئية التسليم، الحد الأدنى من الوفيات الخليوي، وتمتد واسعة من حجم والرسوم جزيئات تسليمها، فضلا عن التصور في الوقت الحقيقي من Electroporation لل العملية. ونظرا لهذه الإمكانات، ونظام Electroporation للالمتقدمة لديها امكانات العملية كأداة تنوعا للدراسات إعادة برمجة الخلايا، وتطبيقات تسليم المخدرات 10،19 6،14،21-22 والتطبيقات التي تتطلب لفهم متعمق من الآليات الجزيئية Electroporation للتسليم.
1. خلية التحضير
2. تصميم وتصنيع جهاز
ملاحظة: قناع، افتراءات القالب الرئيسي وعملية أرفق متناهية هي التي ستجرى داخل غرفة نظيفة بينما يمكن تنفيذ polydimethylsiloxane (PDMS) متناهية عملية الصب على الفوق المختبر منتظم.
3. التجارب التدفق
تسليم electroporator ميكروفلويديك موازية وضعت الجزيئات مع أحجام متنوعة والشحنات الكهربائية في الخلايا الحية سرطان الثدي النقيلي. تم تحديد تسليم الجزيئي الناجح نوعيا من خلال رصد التغيرات في كثافة الفلورسنت من الخلايا التي تدور حول electroporated في الموقع وأكدته القياسات ا?...
مع منصة Electroporation للبشكل متوازي جديدة، وتعزيز 10 أضعاف في الإنتاجية والكفاءة في تقديم متعددة جزيء تم تحقيقه بالإضافة إلى جميع المزايا التي يوفرها نظام غرفة واحدة وضعت سابقا. تشمل 18 المزايا المتاحة سابقا (ط) قبل تنقية استهداف الخلايا مع توزيع موحد لتعزيز حجم جدوى،...
الكتاب ليس لديهم ما يكشف.
ويؤيد هذا العمل من قبل برنامج رولاند زميل جديد. فإن الكتاب أود أن أعرب عن امتناني للعلماء والموظفين في معهد رولاند في جامعة هارفارد: كريس ستوكس لمساعدته في تطوير مبنية خصيصا، بمساعدة الحاسوب الإعداد السيطرة على ضغط، وديان Schaak، دكتوراه لها مدخل للتعامل مع عينة البيولوجي، وينفيلد هيل لتطوير الإعداد الكهربائية، Alavaro سانشيز، دكتوراه لمنح الوصول إلى تدفق عداد الكريات، سكوت بيفيس، كيني روجرز دون سبنسر وبالقطع لمكونات السباكة الميكانيكية اللازمة لإعداد الضغط. ملفقة الماجستير ميكروفلويديك في مركز لأنظمة النانو (CNS) في جامعة هارفارد.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
MDA-MB-231 cancer cell line | American Type Culture Collection (ATCC) | HTB-26 | |
Leibovitz’s L-15 Medium | Cellgro, Mediatech, Inc. | 10-045-CV | |
Fetal bovine serum (FBS) | Gibco, Life Technologies | 16000-044 | |
Penicillin-streptomycin | Sigma-Aldrich | P4333 | |
Dulbecco's phosphate buffered saline (DPBS) | Cellgro, Mediatech, Inc. | 21-030 | |
Trypsin | Gibco, Life Technologies | 25200-056 | |
Flow Cytometer easyCyte HT | Millipore | 0500-4008 | |
Oxygen Plasma Cleaner | Technics Micro-RIE | ||
Dektak 6M surface profiler | Veeco | ||
KMPR 1050 | Microchem | ||
SYLGARD 184 SILICONE ELASTOMER KIT | Dow Corning | ||
Compressed Nitrogen gas | Airgas | NI 300 | |
High Pressure Regulator | McMaster-Carr | 6162K22 | |
Downstream regulator | McMaster-Carr | 4000K563 | |
High-speed 3/2way-8 valve manifold | Festo | ||
Inline Check Valve | Idex Health and Science | CV3320 | |
5/32" OD x 3/32" ID Polyurethan tubes | Pneumadyne | PU-156F-0 | |
1/4" OD X 0.17" ID Polyurethan tubes | Pneumadyne | PU-250PB-4 | |
1/16" PEEK tubings | Festo | P1533 | |
1/32" PEEK tubings | Idex Health and Science | P1569 | |
PEEK tubing unions | Idex Health and Science | P881 | |
Pulse Generator | HP | 8110A | |
Aluminum Wire | Bob Martin Company | 6061 ALUM | |
Oscilloscope | Agilent | DSO3062A | |
50 ml centrifuge tubes | VWR | 21008-178 | |
15 ml centrifuge tube | VWR | 21008-216 | |
T75 culture flask | VWR | 82050-862 | |
Dextran, Tetramethylrhodamine, 3,000 MW, Anionic | Gibco, Life Technologies | D3307 | |
Dextran, Tetramethylrhodamine, 70,000 MW, Neutral | Gibco, Life Technologies | D1819 | |
Dextran, Texas Red, 3,000 MW, Neutral | Gibco, Life Technologies | D3329 |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved