A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
* These authors contributed equally
يتم هنا عرض بروتوكول لمقايسة وظيفية ديناميكية متعددة المعلمات للصفائح الدموية باستخدام مستشعر حيوي سعوي. يوفر هذا النهج ، المصمم داخل بيئة مكروية شبه صلبة لتعزيز الأهمية الفسيولوجية ، ثلاث معلمات إخراج حساسة لعدد الصفائح الدموية ، وقوة التحفيز ، ومسارات التنشيط.
تلعب الصفائح الدموية دورا أساسيا في تخثر الدم من خلال سلسلة من الاستجابات المنظمة ، بما في ذلك الالتصاق والانتشار والإفراز الحبيبي والتراكم وتقلص الهيكل الخلوي. ومع ذلك ، تقتصر المقايسات الحالية على التحليل الجزئي لوظيفة الصفائح الدموية في ظل ظروف غير فسيولوجية. وبالتالي ، من الضروري إجراء فحص محسن يعكس الطبيعة الديناميكية والمتعددة الأوجه لوظيفة الصفائح الدموية في الإعدادات الفسيولوجية. في هذا السياق ، يتم تقديم نهج جديد لقياس العديد من المعلمات الرئيسية المتعلقة بوظيفة الصفائح الدموية في بيئة مكروية شبه صلبة خارج الجسم الحي أكثر صلة من الناحية الفسيولوجية مقارنة بالمقايسات التقليدية. تستخدم هذه الطريقة مستشعر حيويا كهربائيا متقدما ، وهو مستشعر السعة الغشائية (MCS) ، والذي يوفر رؤى فريدة لعملية التخثر من خلال ثلاث قراءات متميزة. هذه القراءات حساسة للغاية للاختلافات في عدد الصفائح الدموية وشدة التحفيز ومسارات التنشيط المحددة. كمنصة استشعار كهربائية بحتة ، تظهر MCS إمكانات كبيرة كأداة تشخيصية للكشف عن اضطرابات وظائف مرقئ الأولية ، وتقييم فعالية العلاجات العلاجية ، وتعزيز الفهم الأوسع لأدوار الصفائح الدموية في الإرقاء والتخثر.
الصفائح الدموية ، خلايا الدم المتخصصة ، محورية في تنظيم استجابة مرقئ لوقف النزيف بعد الإصابة وفي تسهيل التئام الأوعيةالدموية 1. بالإضافة إلى ذلك ، فهي تعمل أيضا كوسطاء أساسيين في تجلط الدم ، وهو سبب رئيسي للوفيات المرتبطة بمرض الجلطات الدموية على مستوىالعالم 2،3،4،5،6. عند حدوث إصابة في الأوعية الدموية ، تخضع الصفائح الدموية لسلسلة من العمليات الوظيفية المعقدة والمنظمة ومتعددة المراحل. وتشمل هذه الالتصاق بالمصفوفة الحميمة ، وتدفق الكالسيوم داخل الخلايا مما يؤدي إلى تغيرات توافقية في الصفائح الدموية ، والتنشيط ، وإفراز الحبيبات ، والتجميع ، وتقلص الهيكل الخلوي ، مما يؤدي في النهاية إلى تشكيل وتثبيت سدادات مرقئ لإغلاق المواقع التالفة ومنع النزيف7،8. على الرغم من التقدم الكبير في الأدوية المضادة للصفيحات والاستراتيجيات العلاجية9،10،11 ، إلا أن خطر تجلط الدم لا يزال قائما. تمثل إدارة العلاج المضاد للصفيحات تحديات ، بما في ذلك خطر النزيف علاجي المنشأ ، وصعوبة تحقيق فعالية مضادة للتخثر مع الحفاظ على الإرقاء ، والتباين في استجابة المريض ، بما في ذلك مقاومة الأدوية12،13.
على الرغم من أن الآليات الجزيئية التي تحكم مراحل استجابة الصفائح الدموية موثقة جيدا ، إلا أن الطرق الحالية لاختبار وظيفة الصفائح الدموية لا تزال دون المستوى الأمثل. غالبا ما تكون الاختبارات التقليدية القائمة على المختبر قاصرة لأنها تقيم فقط جوانب محدودة من نشاط الصفائح الدموية في المرحلة المبكرة إلى المتوسطة ، مثل الالتصاق أو التجميع أو لزوجةالجلطة 7،14،15،16،17،18. يمكن أن يؤدي هذا التحليل الجزئي إلى عدم كفاية المعلومات. علاوة على ذلك ، لا تقدم هذه الاختبارات تقييما متزامنا ومستمرا وسريعا للعديد من العناصر الوظيفية الحاسمة للصفائح الدموية في اختبار واحد. وبالتالي ، فإن هذا القيد يعيق التقدم في كل من أمراض الدم السريرية والتجريبية. بمرور الوقت ، تم تطوير عدد كبير من أجهزة الاستشعار المعوقة أو السعوية لمختلف التطبيقات الطبية الحيوية19،20،21،22،23،24،25،26،27،28.
هنا ، نقدم بروتوكول تقييم وظيفة الصفائح الدموية متعددة الإرسال باستخدام مستشعر حيوي سعوي. يوفر النهج المقترح ميزة جذابة من خلال المراقبة الديناميكية بحساسية في مجموعة واسعة من وظائف الصفائح الدموية على المستوى الخلوي. يستخدم النهج المقدم مستشعر حيويا يتكون من شريحتين دقيقتين: شريحة سيليكون علوية ، يمكن التخلص منها ، وتتميز بعينة جيدة للبلازما الغنية بالصفائح الدموية الاستقراضية وقطب استشعار مطلي بفيبرونيكتين بشري لتسهيل التصاق الصفائح الدموية ، جنبا إلى جنب مع شريحة سيليكون سفلية قابلة لإعادة الاستخدام تحتوي على قطب مرجعي. يتيح القياس المستمر لتغيرات السعة الديناميكية أثناء عملية التخثر بأكملها ، بما في ذلك التصاق الصفائح الدموية ، والتنشيط ، وما بعد التنشيط ، التحليل الحساس المرتبط بالاختلافات في عدد الصفائح الدموية ، ومستويات تنشيط الصفائح الدموية ، وتثبيط مسارات التنشيط. تم عرض الجدوى السريرية وفائدة هذه الطريقة باستخدام عينات البلازما البشرية ذات الصلة ، مما يؤكد قدرتها على تقييم قوي لوظيفة الصفائح الدموية في البيئات السريرية.
تمت الموافقة على اقتراح الدراسة من قبل قسم الموضوعات البشرية (HSD) في مجلس المراجعة الداخلية بجامعة واشنطن (UW-IRB; معرف الدراسة: STUDY00005211). قدم جميع الأشخاص المتطوعين الذين شاركوا في الدراسة موافقة خطية مستنيرة. تفاصيل الكواشف والمعدات المستخدمة في هذه الدراسة مدرجة في جدول المواد.
1. خطوات تصنيع المستشعر السعوي الغشائي (MCS)
ملاحظة: تم تصنيع مستشعر MCS باستخدام تقنيات التصنيع الدقيق التقليدية. يتكون هذا المستشعر الحيوي من شريحة سعة غشائية علوية (T-) وسفلية (B-) (MCC). باختصار ، يتم عرض خطوات التصنيع في الشكل 1.
2. الوظيفة الحيوية للمستشعر السعوي
ملاحظة: باختصار ، تتعلق هذه الخطوة بطلاء قطب T-MCC ب Human Fibronectin (Fn) لتسهيل توصيل الصفائح الدموية بالمستشعر.
3. إعداد مستشعر السعة
ملاحظة: يمثل الشكل 2 صورة الإعداد التجريبي.
4. تحضير البلازما الغنية بالصفائح الدموية (c-PRP)
ملاحظة: كانت جميع عينات الدم من متطوعين شاركوا في هذا البحث. لم يكن لدى أي من المشاركين شذوذ أو اضطراب تخثر معروف سابقا في الصفائح الدموية ، ولم يتناولوا أي أدوية للصفائح الدموية ، بما في ذلك الأدوية غير الستيرويدية المضادة للالتهابات (NSAIDs) ، في الأسبوعين اللذين سبقا جمع العينات. أجرى أخصائي الفصد المرخص سحب دم باستخدام إبرة 21 جم إلى أنابيب سترات قياسية 3.2٪. تم التخلص من أول 1 مل لتجنب تلوث عامل الأنسجة. تم نقل العينات في حاوية من البوليسترين ، وتم إجراء جميع القياسات في غضون 6 ساعات من سحب الدم.
5. الفحص الوظيفي للصفائح الدموية
ملاحظة: يظهر التخطيطي للمقايسة الوظيفية للصفائح الدموية المقدمة في الشكل 3.
6. البيانات والتحليل الإحصائي لعلامات الإشارة
ملاحظة: يتم قياس السعة بشكل مستمر من الخطوات 5.2-5.5.
تهدف هذه الدراسة إلى إجراء تقييم ديناميكي لوظيفة الصفائح الدموية. باتباع البروتوكول الموضح أعلاه ، تم تحضير محلول c-PRP ، وتم زرع الصفائح الدموية على القطب الكهربائي المطلي بالجبهة الوطنية في T-MCC. تم غسل الصفائح الدموية العائمة بحرية من خلال خطوة الغسيل ، وتمت إضافة ناهض ل...
كانت هذه الدراسة رائدة في طريقة جديدة قائمة على السعة لتقييم وظيفة الصفائح الدموية ، والتي تقيم كلا من ديناميكيات الصفائح الدموية الالتصاقية وما بعد التنشيط داخل جهاز واحد ، مما يمثل أول مثال تم الإبلاغ عنه لمثل هذا النهج. يقدم البروتوكول التجريبي الجديد تقنية مباشرة ن?...
ويعلن أصحاب البلاغ عدم وجود مصالح متضاربة.
يعرب المؤلفون عن امتنانهم للدكتور موريتز ستولا والدكتور جيسون أكير على مناقشاتهما القيمة ومساعدتهما الفنية. كما أنهم يعترفون بمرفق التصوير البيولوجي في جامعة واشنطن لبنيتها التحتية ودعمها. تلقى هذا العمل تمويلا جزئيا من صندوق CoMotion للابتكار في جامعة واشنطن (المنحة رقم 682548 ، D.Y.G.).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
1-Dodecanethiol | Sigma-Aldrich, MO, U.S.A | 471364-100ML | 1 mM |
200-proof ethanol | Sigma-Aldrich, MO, U.S.A | EX0276-1 | |
3D printer | Shenzhen Creality 3D Technology Co, Ltd. | Ender-3 V3 | |
3D printing material | HATCHBOX 3D, CA, U.S.A | 3D PLA-1KG-1.75 | |
Adenosine 5′-diphosphate | Sigma Aldrich, U.S.A | 01905-250MG-F | ADP |
Aspirin | Sigma-Aldrich, MO, U.S.A | A2093-100G | |
Deep Reactive Ion Etching | Omega Engineering, Inc. | SPTS Rapier DRIE | |
Dimethyl Sulfoxide | Sigma-Aldrich, MO, U.S.A | D8418-50ML | DMSO |
High Vacuum Deposition Systems | CHA | SEC-600 | |
Human Fibronectin | Sigma-Aldrich, MO, U.S.A | CLS356008-1EA | Fn |
KOH | Sigma-Aldrich, MO, U.S.A | P1767-250G | |
LCR meter | Keithley Instruments, Inc., OH, U.S.A | Keithley EL 4980AL | |
LCR meter holders | Signatone Corporation, CA, U.S.A | SCA-50-4 | |
Mask Aligner System | ABM, U.S.A, Inc. | ABM/6/350/NUV/DCCD/SA | |
Micro-positioners | Signatone, CA, U.S.A | S-725 | |
needle probe | Signatone Corporation, CA, U.S.A | SCAT5T-4 | 12.5 μm radius |
Phosphate Buffered Saline | Sigma-Aldrich, MO, U.S.A | P4474-1L | PBS, pH 7.4 |
Reactive Ion Etching | Plasma-Therm,U.S.A | RIE Vision 320 | |
silicon substrate | Wafer World Inc | SKU# 1766 | |
Standard 3.2% citrate tubes | Tiger Medical, NJ, U.S.A. | Covidien / Cardinal Health 8881340478 Monoject | |
Thrombin | Enzyme Research Laboratories, U.S.A | HT 1002a | |
Ticagrelor | Sigma-Aldrich, MO, U.S.A | PHR2788-400MG | |
Tyrode’s buffer | Boston Bioproducts, U.S.A | BSS-375 | |
UV photoresist | AZ electronic materials, NC, U.S.A. | AZ 9260 | 15um |
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