Fabrication and Operation of an Oxygen Insert for Adherent Cellular Cultures 

Oxygen is a key modulator of many cellular pathways, but current devices permitting in vitro oxygen modulation fail to meet the needs of biomedical ...

University of Illinois

&#x63A7;&#x5236;&#x6C27;&#x6D53;&#x5EA6;&#x5728;&#x5FAE;&#x578B;&#x4E00;&#x7EA7;&#x53EF;&#x4EE5;&#x53D7;&#x76CA;&#x5B9E;&#x9A8C;&#x8C03;&#x67E5;&#x6D89;&#x53CA;&#x6C27;&#x5316;&#x5E94;&#x6FC0;&#x3001; &#x7F3A;&#x8840;&#x548C;&#x6D3B;&#x6027;&#x6C27;&#x7269;&#x79CD; (ROS) &#x4ECB;&#x5BFC;&#x7684;&#x7EC6;&#x80DE;&#x901A;&#x8DEF;&#x3002;&#x5728;&#x8FD9;&#x91CC;&#xFF0C;&#x6211;&#x4EEC;&#x62A5;&#x544A;&#x5728;&#x6253;&#x5F00;&#x4E95;&#x6587;&#x5316;&#x6A21;&#x578B;&#x4E2D;&#xFF0C;&#x6E10;&#x53D8;&#x7684;&#x6C14;&#x4F53;&#x901A;&#x8FC7;&#x6269;&#x6563;&#x901A;&#x8FC7;&#x6C14;&#x4F53;&#x7684;&#x900F;&#x6C34;&#x886C;&#x5E95;&#x7EC6;&#x80DE;&#x5206;&#x5F00;&#x4E0B;&#x9762;&#x7684;&#x6C14;&#x4F53;&#x5FAE;&#x6D41;&#x63A7;&#x6E10;&#x53D8;&#x4EE3;&#x7684;&#x5E94;&#x7528;&#x7A0B;&#x5E8F;&#x3002;&#x901A;&#x8FC7;&#x4F7F;&#x7528;&#x6269;&#x6563;&#x6765;&#x672C;&#x5730;&#x5316;&#x6C27;&#x6C14;&#xFF0C;&#x6C27;&#x6C14;&#x6D53;&#x5EA6;&#x7684; microgradients &#x53EF;&#x4EE5;&#x8FC5;&#x901F;&#x548C; controllably &#x5E94;&#x7528;&#x800C;&#x66B4;&#x9732;&#x4E8E;&#x673A;&#x68B0;&#x5E94;&#x529B;&#x7684;&#x5355;&#x5143;&#x683C;&#xFF0C;&#x6216;&#x51CF;&#x5C11;&#x6587;&#x5316;&#x5377;&#x5185;&#x5FAE;&#x6D41;&#x63A7;&#x6587;&#x5316;&#x5206;&#x5EAD;&#x3002;&#x6B64;&#x5916;&#xFF0C;&#x6211;&#x4EEC;&#x901A;&#x8FC7;&#x5E94;&#x7528;&#x8FD9;&#x4E9B;&#x6C27; microgradients &#x8868;&#x660E;&#x6885;&#x4E01;&#x8FBE;&#x6BD4;&#x72AC;&#x80BE; () &#x7EC6;&#x80DE;&#x80DE;&#x5185;&#x6D3B;&#x6027;&#x6C27;&#x6C34;&#x5E73;&#x7684;&#x8C03;&#x8282;&#x3002;&#x6D3B;&#x6027;&#x6C27;&#x6C34;&#x5E73;&#x4E0E;&#x6C27;&#x5316;&#x5E94;&#x6FC0;&#x548C;&#x4F4E;&#x6C27;&#x66B4;&#x9732;&#x4E00;&#x81F4;&#x4E0A;&#x5347;&#x5728;&#x7EC6;&#x80DE;&#x4E2D;&#x3002;&#x6D4B;&#x91CF;&#x7684;&#x6D3B;&#x6027;&#x6C27;&#x589E;&#x52A0;&#x4E86;&#x76F8;&#x5F53;&#x4E8E; 100 microM &#x8FC7;&#x6C27;&#x5316;&#x6C22;&#x66DD;&#x5149;&#x63A7;&#x5236;&#x6BD4;&#x8F83;&#x8D77;&#x6765;&#xFF0C;&#x8FD9;&#x662F;&#x6807;&#x51C6;&#x7684;&#x6D3B;&#x6027;&#x6C27;&#x8BF1;&#x5BFC;&#x65B9;&#x6CD5;&#x7684;&#x8303;&#x56F4;&#x5185;&#x3002;&#x5B75;&#x5316;&#x4E0E; 200 microM &#x7EF4;&#x751F;&#x7D20; C &#x662F;&#x80FD;&#x591F;&#x89E3;&#x8C03;&#x4E24;&#x7F3A;&#x6C27;&#x6D3B;&#x6027;&#x6C27;&#x53CD;&#x5E94;&#x548C;&#x9AD8;&#x6C27;&#x66B4;&#x9732;&#x3002;&#x901A;&#x8FC7;&#x63D0;&#x4F9B;&#x5FAE;&#x6D41;&#x63A7;&#x63A7;&#x5236;&#x6E10;&#x53D8;&#x3001; ROS &#x7684;&#x7ECF;&#x5E38;&#x63A5;&#x89E6;&#x548C;&#x5F00;&#x653E;&#x526A;&#x65E0;&#x4E95;&#x8BBE;&#x8BA1;&#xFF0C;&#x6781;&#x5927;&#x5730;&#x8FD9;&#x91CC;&#x4ECB;&#x7ECD;&#x7684;&#x8BBE;&#x5907;&#x6539;&#x8FDB;&#x6807;&#x51C6;&#x57FA;&#x4E8E;&#x6C27;&#x7684;&#x683D;&#x57F9;&#x65B9;&#x6CD5;&#x3002;

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Controlling oxygen concentration at a microscale level can benefit experimental investigations involving oxidative stress, ischemia, and reactive oxygen species (ROS) mediated cellular pathways. Here, we report the application of microfluidic gradient generation in an open-well culture model, in which a gradient of gas is delivered via diffusion through a gas permeable substrate that separates cells from the gas microchannels below. By using diffusion to localize oxygen delivery, microgradients of oxygen concentrations can be rapidly and controllably applied without exposing cells to mechanical stresses or reducing culture volumes inside microfluidic culture chambers. Furthermore, we demonstrate the modulation of intracellular ROS levels in Madin-Darby Canine Kidney (MDCK) cells by applying these oxygen microgradients. Increases in ROS levels consistent with both oxidative stress and hypoxic exposures were observed in MDCK cells. The measured ROS increases were comparable to 100 microM hydrogen peroxide exposure in a control comparison, which is within the range of standard ROS induction methods. Incubation with 200 microM vitamin C was able to demodulate the ROS response at both hypoxic and hyperoxic exposures. By providing microfluidic controlled gradients, constant ROS exposure, and a shear-free open well design, the devices introduced here greatly improve upon standard oxygen-based culturing methods.

Oxygen gradients for open well cellular cultures via microfluidic substrates.

Contr&#xF4;le de la concentration en oxyg&#xE8;ne &#xE0; un niveau microscopique peut b&#xE9;n&#xE9;ficier des recherches exp&#xE9;rimentales impliquant un stress oxydatif, l&#x26;#39;isch&#xE9;mie, et les esp&#xE8;ces r&#xE9;actives de l&#x26;#39;oxyg&#xE8;ne (ROS) m&#xE9;di&#xE9;es voies cellulaires. Nous rapportons ici l&#x26;#39;application de g&#xE9;n&#xE9;ration de gradient microfluidique dans un mod&#xE8;le de culture ouverte, eh bien, dans lequel un gradient de gaz est livr&#xE9; par diffusion &#xE0; travers un substrat perm&#xE9;able aux gaz qui s&#xE9;pare les cellules des microcanaux de gaz ci-dessous. En utilisant la diffusion de localiser l&#x26;#39;apport d&#x26;#39;oxyg&#xE8;ne, microgradients de concentrations d&#x26;#39;oxyg&#xE8;ne peuvent &#xEA;tre rapidement et de mani&#xE8;re contr&#xF4;l&#xE9;e appliqu&#xE9;e sans exposer les cellules &#xE0; des contraintes m&#xE9;caniques ou de r&#xE9;duire les volumes de culture &#xE0; l&#x26;#39;int&#xE9;rieur de chambres de culture microfluidiques. En outre, nous d&#xE9;montrons la modulation des taux de ROS intracellulaires dans Canine Kidney Madin-Darby (MDCK) par l&#x26;#39;application de ces microgradients oxyg&#xE8;ne. L&#x26;#39;augmentation des niveaux compatibles avec ROS fois le stress oxydatif et les expositions hypoxiques ont &#xE9;t&#xE9; observ&#xE9;s dans les cellules MDCK. Les augmentations mesur&#xE9;es ROS &#xE9;taient comparables &#xE0; une exposition de 100 de peroxyde d&#x26;#39;hydrog&#xE8;ne microM dans une comparaison de contr&#xF4;le, qui se situe dans la gamme des m&#xE9;thodes standard d&#x26;#39;induction de ROS. L&#x26;#39;incubation avec 200 C microM vitamine &#xE9;tait capable de d&#xE9;moduler la r&#xE9;ponse aux deux expositions ROS hypoxiques et hyperoxique. En fournissant microfluidiques gradients contr&#xF4;l&#xE9;s, une exposition constante ROS, et un sans cisaillement conception ouverte et, les appareils pr&#xE9;sent&#xE9;s ici grandement am&#xE9;liorer les m&#xE9;thodes standard de culture &#xE0; base d&#x26;#39;oxyg&#xE8;ne.

D&#xE9;grad&#xE9;s oxyg&#xE8;ne pour Open cultures cellulaires bien l&#x26;#39;interm&#xE9;diaire de substrats microfluidiques

Steuern der Sauerstoffkonzentration auf Microscale Ebene kann experimentelle Untersuchungen betreffend, oxidativer Stress, Isch&auml;mie und reaktive Sauerstoff Spezies (ROS) vermittelten zellul&auml;ren Wege profitieren. Hier berichten wir &uuml;ber die Anwendung der Microfluidic gradient Generation in einem &ouml;ffnen-Well-Kultur-Modell, in dem ein Gef&auml;lle von Gas &uuml;ber Diffusion durch eine Gas-durchl&auml;ssigen Substrat geliefert wird, die Zellen von der Gas-Mikrokan&auml;len unten trennt. Mit Verbreitung um Sauerstoffzufuhr zu lokalisieren, kann Microgradients der Sauerstoffkonzentrationen rasch und Seilbremsen angewendet werden ohne Zellen, mechanische Belastungen auszusetzen oder Kultur-B&auml;nde in mikrofluidische Kultur Kammern zu reduzieren. Dar&uuml;ber hinaus zeigen wir die Modulation der intrazellul&auml;ren ROS-Ebenen in Madin Darby Canine Kidney (MDCK) Zellen durch diese Sauerstoff-Microgradients anwenden. Die Anstiege in einem ROS mit oxidativem Stress und Hypoxie Forderungen wurden in MDCK-Zellen. Die gemessenen ROS-Zuw&auml;chse waren vergleichbar mit 100 MicroM-Wasserstoffperoxid-Exposition in einem Steuerelement-Vergleich, die innerhalb des Bereichs von Standardmethoden der ROS-Induktion ist. Inkubation mit 200 MicroM Vitamin C konnte die ROS-Reaktion auf Hypoxie demodulieren und Hyperoxic Forderungen. Durch die Bereitstellung mikrofluidische kontrolliert Farbverl&auml;ufe, konstanter ROS-Exposition und ein Scheren-freie offene gut Design, verbessern die Ger&auml;te eingef&uuml;hrt hier stark auf Sauerstoff basierenden culturing Standardmethoden.

Sauerstoff-Gradienten f&uuml;r offene gut zellul&auml;re Kulturen &uuml;ber mikrofluidische Substrate.

Controllo della concentrazione di ossigeno a livello di Microscala indagini sperimentali che coinvolgono lo stress ossidativo, ischemia e ossigeno reattivo specie (ROS) mediate cellulare percorsi pu&ograve; trarre vantaggio. Riportiamo l&#39;applicazione di microfluidica generazione gradiente in un modello di cultura open-bene, in cui viene consegnato un gradiente di gas tramite diffusione attraverso un substrato permeabile a gas che separa le celle dal gas microcanali qui sotto. Mediante diffusione di localizzare la consegna dell&#39;ossigeno, microgradients di concentrazioni di ossigeno pu&ograve; essere rapidamente e controllably applicato senza esponendo le cellule a sollecitazioni meccaniche o ridurre i volumi di cultura all&#39;interno di alloggiamenti della coltura microfluidica. Inoltre, dimostriamo la modulazione dei livelli intracellulari di ROS nel rene canino Madin-Darby (MDCK) applicando questi microgradients di ossigeno. Nelle cellule MDCK sono stati osservati aumenti nei livelli di ROS coerenti sia con lo stress ossidativo e le esposizioni ipossiche. Gli aumenti ROS misurati erano paragonabili a 100 microM esposizione di perossido di idrogeno in un confronto di controllo, che &egrave; all&#39;interno della gamma di metodi di induzione standard ROS. Incubazione con 200 microM vitamina C &egrave; stata in grado di demodulare la risposta ROS sia ipossica ed esposizioni hyperoxique. Fornendo gradienti microfluidica controllata, costante esposizione ROS e un design privo di taglio aperto ben, i dispositivi introdotti qui notevolmente migliorano metodi di coltura standard base di ossigeno.

Gradienti di ossigeno per open culture ben cellulare via microfluidica substrati.

&#x30DF;&#x30AF;&#x30ED;&#x30EC;&#x30D9;&#x30EB;&#x3067;&#x306E;&#x9178;&#x7D20;&#x6FC3;&#x5EA6;&#x3092;&#x5236;&#x5FA1;&#x3059;&#x308B;&#x9178;&#x5316;&#x30B9;&#x30C8;&#x30EC;&#x30B9;&#x3001;&#x865A;&#x8840;&#x3001;&#x7D30;&#x80DE;&#x7D4C;&#x8DEF;&#x3092;&#x4EF2;&#x4ECB;&#x6D3B;&#x6027;&#x9178;&#x7D20;&#x7A2E;&#xFF08;ROS&#xFF09;&#x306B;&#x95A2;&#x9023;&#x3059;&#x308B;&#x5B9F;&#x9A13;&#x7684;&#x306A;&#x8ABF;&#x67FB;&#x3092;&#x53D7;&#x3051;&#x308B;&#x3053;&#x3068;&#x304C;&#x3067;&#x304D;&#x307E;&#x3059;&#x3002;&#x3053;&#x3053;&#x3067;&#x306F;&#x3001;&#x30AC;&#x30B9;&#x306E;&#x52FE;&#x914D;&#x306F;&#x4EE5;&#x4E0B;&#x306E;&#x30AC;&#x30B9;&#x306E;&#x30DE;&#x30A4;&#x30AF;&#x30ED;&#x30C1;&#x30E3;&#x30CD;&#x30EB;&#x304B;&#x3089;&#x7D30;&#x80DE;&#x3092;&#x5206;&#x96E2;&#x3059;&#x308B;&#x30AC;&#x30B9;&#x900F;&#x904E;&#x6027;&#x306E;&#x57FA;&#x677F;&#x3092;&#x4ECB;&#x3057;&#x3066;&#x62E1;&#x6563;&#x3092;&#x4ECB;&#x3057;&#x3066;&#x914D;&#x4FE1;&#x3055;&#x308C;&#x3066;&#x3044;&#x308B;&#x30AA;&#x30FC;&#x30D7;&#x30F3;&#x30A6;&#x30A7;&#x30EB;&#x57F9;&#x990A;&#x30E2;&#x30C7;&#x30EB;&#x3067;&#x306F;&#x3001;&#x30DE;&#x30A4;&#x30AF;&#x30ED;&#x6D41;&#x4F53;&#x52FE;&#x914D;&#x306E;&#x4E16;&#x4EE3;&#x306E;&#x30A2;&#x30D7;&#x30EA;&#x30B1;&#x30FC;&#x30B7;&#x30E7;&#x30F3;&#x3092;&#x5831;&#x544A;&#x3059;&#x308B;&#x3002;&#x9178;&#x7D20;&#x904B;&#x642C;&#x3092;&#x30ED;&#x30FC;&#x30AB;&#x30E9;&#x30A4;&#x30BA;&#x3059;&#x308B;&#x305F;&#x3081;&#x306B;&#x62E1;&#x6563;&#x3092;&#x4F7F;&#x7528;&#x3059;&#x308B;&#x3053;&#x3068;&#x306B;&#x3088;&#x308A;&#x3001;&#x9178;&#x7D20;&#x6FC3;&#x5EA6;&#x306E;microgradients&#x306F;&#x6025;&#x901F;&#x306B;&#x3059;&#x308B;&#x3053;&#x3068;&#x304C;&#x3067;&#x304D;&#x3001;&#x5236;&#x5FA1;&#x53EF;&#x80FD;&#x306A;&#x6A5F;&#x68B0;&#x7684;&#x30B9;&#x30C8;&#x30EC;&#x30B9;&#x306B;&#x7D30;&#x80DE;&#x3092;&#x3055;&#x3089;&#x3059;&#x307E;&#x305F;&#x306F;&#x6D41;&#x4F53;&#x6587;&#x5316;&#x5BA4;&#x306E;&#x5185;&#x90E8;&#x306B;&#x6587;&#x5316;&#x306E;&#x30DC;&#x30EA;&#x30E5;&#x30FC;&#x30E0;&#x3092;&#x6E1B;&#x3089;&#x3059;&#x3053;&#x3068;&#x306A;&#x304F;&#x9069;&#x7528;&#x3055;&#x308C;&#x307E;&#x3059;&#x3002;&#x3055;&#x3089;&#x306B;&#x3001;&#x3053;&#x308C;&#x3089;&#x306E;&#x9178;&#x7D20;microgradients&#x3092;&#x9069;&#x7528;&#x3059;&#x308B;&#x3053;&#x3068;&#x306B;&#x3088;&#x308A;&#x3001;Madin-Darby&#x30A4;&#x30CC;&#x814E;&#xFF08;MDCK&#xFF09;&#x7D30;&#x80DE;&#x306E;&#x7D30;&#x80DE;&#x5185;ROS&#x30EC;&#x30D9;&#x30EB;&#x306E;&#x5909;&#x8ABF;&#x3092;&#x793A;&#x3057;&#x3066;&#x3044;&#x307E;&#x3059;&#x3002;&#x9178;&#x5316;&#x30B9;&#x30C8;&#x30EC;&#x30B9;&#x3068;&#x4F4E;&#x9178;&#x7D20;&#x66B4;&#x9732;&#x306E;&#x4E21;&#x65B9;&#x3067;&#x4E00;&#x8CAB;&#x6027;&#x306E;ROS&#x30EC;&#x30D9;&#x30EB;&#x306E;&#x5897;&#x52A0;&#x306F;&#x3001;MDCK&#x7D30;&#x80DE;&#x3067;&#x89B3;&#x5BDF;&#x3055;&#x308C;&#x305F;&#x3002;&#x6E2C;&#x5B9A;&#x3055;&#x308C;&#x305F;ROS&#x306E;&#x5897;&#x200B;&#x200B;&#x52A0;&#x306F;&#x3001;&#x6A19;&#x6E96;&#x7684;&#x306A;ROS&#x306E;&#x8A98;&#x5C0E;&#x6CD5;&#x306E;&#x7BC4;&#x56F2;&#x5185;&#x306B;&#x3042;&#x308B;&#x30B3;&#x30F3;&#x30C8;&#x30ED;&#x30FC;&#x30EB;&#x306E;&#x6BD4;&#x8F03;&#x3001;100&#x30DE;&#x30A4;&#x30AF;&#x30ED;&#x30E2;&#x30EB;&#x306E;&#x904E;&#x9178;&#x5316;&#x6C34;&#x7D20;&#x66DD;&#x9732;&#x3068;&#x540C;&#x7B49;&#x3067;&#x3042;&#x3063;&#x305F;&#x3002; 200&#x30DE;&#x30A4;&#x30AF;&#x30ED;&#x30E2;&#x30EB;&#x30D3;&#x30BF;&#x30DF;&#x30F3;C&#x3068;&#x306E;&#x30A4;&#x30F3;&#x30AD;&#x30E5;&#x30D9;&#x30FC;&#x30B7;&#x30E7;&#x30F3;&#x306F;&#x3001;&#x4F4E;&#x9178;&#x7D20;&#x304A;&#x3088;&#x3073;&#x9AD8;&#x9178;&#x7D20;&#x66B4;&#x9732;&#x306E;&#x4E21;&#x65B9;&#x3067;&#x3001;ROS&#x5FDC;&#x7B54;&#x3092;&#x5FA9;&#x8ABF;&#x3059;&#x308B;&#x3053;&#x3068;&#x304C;&#x3067;&#x304D;&#x307E;&#x3057;&#x305F;&#x3002;&#x30DE;&#x30A4;&#x30AF;&#x30ED;&#x6D41;&#x4F53;&#x5236;&#x5FA1;&#x3055;&#x308C;&#x305F;&#x30B0;&#x30E9;&#x30C7;&#x30FC;&#x30B7;&#x30E7;&#x30F3;&#x3001;&#x4E00;&#x5B9A;&#x306E;ROS&#x306E;&#x9732;&#x51FA;&#x3001;&#x304A;&#x3088;&#x3073;&#x305B;&#x3093;&#x65AD;&#x7121;&#x6599;&#x306E;&#x30AA;&#x30FC;&#x30D7;&#x30F3;&#x3060;&#x3051;&#x3067;&#x306A;&#x304F;&#x30C7;&#x30B6;&#x30A4;&#x30F3;&#x3092;&#x63D0;&#x4F9B;&#x3059;&#x308B;&#x3053;&#x3068;&#x306B;&#x3088;&#x308A;&#x3001;&#x30C7;&#x30D0;&#x30A4;&#x30B9;&#x306F;&#x975E;&#x5E38;&#x306B;&#x9178;&#x7D20;&#x30D9;&#x30FC;&#x30B9;&#x306E;&#x6A19;&#x6E96;&#x7684;&#x306A;&#x57F9;&#x990A;&#x65B9;&#x6CD5;&#x3092;&#x6539;&#x826F;&#x3053;&#x3053;&#x3067;&#x7D39;&#x4ECB;&#x3059;&#x308B;&#x3002;

&#x30DE;&#x30A4;&#x30AF;&#x30ED;&#x30D5;&#x30EB;&#x30A4;&#x30C7;&#x30A3;&#x30AF;&#x30B9;&#x57FA;&#x677F;&#x7D4C;&#x7531;&#x306E;&#x30AA;&#x30FC;&#x30D7;&#x30F3;&#x3082;&#x643A;&#x5E2F;&#x96FB;&#x8A71;&#x6587;&#x5316;&#x306E;&#x9178;&#x7D20;&#x52FE;&#x914D;

Microscale &#xC218;&#xC900;&#xC5D0;&#xC11C; &#xC0B0;&#xC18C; &#xB18D;&#xB3C4; &#xC81C;&#xC5B4; &#xC2E4;&#xD5D8; &#xC870;&#xC0AC; &#xC0B0;&#xD654; &#xC2A4;&#xD2B8;&#xB808;&#xC2A4;, &#xD5C8; &#xD608;, &#xACE0; &#xBC18;&#xC751;&#xC131; &#xC0B0;&#xC18C; &#xC885; (&#xC120;&#xC0DD;&#xB2D8;) &#xC911;&#xC7AC; &#xC140;&#xB8F0;&#xB7EC; &#xACBD;&#xB85C; &#xAD00;&#xB828; &#xB41C; &#xD61C;&#xD0DD;&#xC744; &#xB204;&#xB9B4; &#xC218; &#xC788;&#xC2B5;&#xB2C8;&#xB2E4;. &#xC5EC;&#xAE30;, &#xC6B0;&#xB9AC;&#xB294; &#xBBF8;&#xC138; &#xADF8;&#xB77C;&#xB370;&#xC774;&#xC158; &#xC0DD;&#xC131; &#xAC00;&#xC2A4;&#xC758; &#xADF8;&#xB77C;&#xB370;&#xC774;&#xC158; &#xAC00;&#xC2A4; microchannels &#xC544;&#xB798;&#xC5D0;&#xC11C; &#xC138;&#xD3EC;&#xB97C; &#xBD84;&#xB9AC; &#xD558;&#xB294; &#xAC00;&#xC2A4; &#xD22C;&#xACFC;&#xC131; &#xAE30;&#xD310;&#xC744; &#xD1B5;&#xD574; &#xD655;&#xC0B0;&#xC744; &#xD1B5;&#xD574; &#xC804;&#xB2EC; &#xB429;&#xB2C8;&#xB2E4; &#xC624;&#xD508; &#xC798; &#xBB38;&#xD654; &#xBAA8;&#xB378;&#xC5D0;&#xC11C;&#xC758; &#xC751;&#xC6A9; &#xD504;&#xB85C;&#xADF8;&#xB7A8;&#xC744; &#xBCF4;&#xACE0; &#xD569;&#xB2C8;&#xB2E4;. &#xC0B0;&#xC18C; &#xACF5;&#xAE09;&#xC744; &#xC9C0;&#xC5ED;&#xD654; &#xD558;&#xB824;&#xBA74; &#xD655;&#xC0B0;&#xC744; &#xC0AC;&#xC6A9; &#xD558; &#xC5EC; microgradients &#xC0B0;&#xC18C; &#xB18D;&#xB3C4;&#xC758; &#xC2E0;&#xC18D; &#xD558; &#xACE0; controllably &#xC54A;&#xACE0; &#xC801;&#xC6A9; &#xB420; &#xC218; &#xC140; &#xAE30;&#xACC4;&#xC801; &#xC2A4;&#xD2B8;&#xB808;&#xC2A4;&#xC5D0; &#xB178;&#xCD9C; &#xB610;&#xB294; &#xBBF8;&#xC138; &#xBB38;&#xD654; &#xCC54;&#xBC84; &#xB0B4;&#xBD80; &#xBB38;&#xD654; &#xBCFC;&#xB968; &#xAC10;&#xC18C;. &#xB610;&#xD55C;, &#xC774;&#xB7EC;&#xD55C; &#xC0B0;&#xC18C; microgradients&#xB97C; &#xC801;&#xC6A9; &#xD558; &#xC5EC; Madin-&#xB2E4; &#xBE44; &#xC1A1;&#xACF3; &#xB2C8; &#xC2E0;&#xC7A5; (MDCK) &#xC138;&#xD3EC;&#xC5D0;&#xC11C; &#xC138;&#xD3EC;&#xB0B4; &#xC120;&#xC0DD;&#xB2D8; &#xB808;&#xBCA8; &#xBCC0;&#xC870;&#xB97C; &#xC2DC;&#xC5F0; &#xD569;&#xB2C8;&#xB2E4;. &#xC120;&#xC0DD;&#xB2D8; &#xC218;&#xC900; &#xC0B0;&#xD654; &#xC2A4;&#xD2B8;&#xB808;&#xC2A4;&#xC640; &#xC0B0;&#xC18C; &#xB178;&#xCD9C;&#xC744; &#xC77C;&#xCE58;&#xC758; &#xC99D;&#xAC00; MDCK &#xC138;&#xD3EC;&#xC5D0;&#xC11C; &#xAD00;&#xCC30; &#xB418;&#xC5C8;&#xB2E4;. &#xCE21;&#xC815; &#xB41C; &#xC120;&#xC0DD;&#xB2D8; &#xC99D;&#xAC00; 100 microM &#xACFC;&#xC0B0;&#xD654; &#xC218;&#xC18C; &#xB178;&#xCD9C; &#xC81C;&#xC5B4; &#xBE44;&#xAD50; &#xD45C;&#xC900; &#xC120;&#xC0DD;&#xB2D8; &#xC720;&#xB3C4; &#xBC29;&#xBC95;&#xC758; &#xBC94;&#xC704; &#xB0B4;&#xC5D0;&#xC11C; &#xBE44;&#xAD50; &#xD588;&#xB2E4;. 200 MicroM &#xBE44;&#xD0C0;&#xBBFC; C&#xC640; &#xD568;&#xAED8; &#xBD80; &#xD654;&#xB294; &#xBAA8;&#xB450; hypoxic &#xC120;&#xC0DD;&#xB2D8; &#xC751;&#xB2F5; &#xBCF5;&#xC870; &#xD560; &#xC218; &#xBC0F; hyperoxic &#xB178;&#xCD9C;. &#xBBF8;&#xC138; &#xC81C;&#xC5B4; &#xADF8;&#xB77C;&#xB514;&#xC5B8;&#xD2B8;, &#xC0C1;&#xC218; &#xC120;&#xC0DD;&#xB2D8; &#xB178;&#xCD9C; &#xBC0F; &#xC804;&#xB2E8; &#xBB34;&#xB8CC; &#xC624;&#xD508; &#xC798; &#xB514;&#xC790;&#xC778; &#xD568;&#xC73C;&#xB85C;&#xC368; &#xD06C;&#xAC8C; &#xC5EC;&#xAE30;&#xC5D0;&#xC11C; &#xC18C;&#xAC1C; &#xD558;&#xB294; &#xC7A5;&#xCE58; &#xD45C;&#xC900; &#xC0B0;&#xC18C; &#xAE30;&#xBC18; &#xC790;&#xB780; &#xBC29;&#xBC95;&#xC744; &#xD5A5;&#xC0C1;.

&#xC0B0;&#xC18C; &#xADF8;&#xB77C;&#xB514;&#xC5B8;&#xD2B8; &#xBBF8;&#xC138; &#xAE30;&#xD310; &#xD1B5;&#xD574; &#xC624;&#xD508; &#xC798; &#xD734;&#xB300;&#xD3F0; &#xBB38;&#xD654;&#xC5D0; &#xB300; &#xD55C;.

El control de la concentraci&#xF3;n de ox&#xED;geno en un nivel micro se pueden beneficiar las investigaciones experimentales sobre el estr&#xE9;s oxidativo, la isquemia, y las especies reactivas del ox&#xED;geno (ROS), mediada por las v&#xED;as celulares. Aqu&#xED;, se presenta la aplicaci&#xF3;n de generaci&#xF3;n de gradiente de microfluidos en un modelo de cultivo libre as&#xED;, en el cual se entrega un gradiente de gas a trav&#xE9;s de difusi&#xF3;n a trav&#xE9;s de un sustrato permeable a los gases que separa las c&#xE9;lulas de los microcanales de gas por debajo. Mediante el uso de la difusi&#xF3;n para localizar el suministro de ox&#xED;geno, microgradients de las concentraciones de ox&#xED;geno puede ser r&#xE1;pida y controladamente aplicarse sin exponer las c&#xE9;lulas a las tensiones mec&#xE1;nicas o la reducci&#xF3;n de los vol&#xFA;menes de la cultura dentro de las c&#xE1;maras de cultivo de microfluidos. Por otra parte, se demuestra la modulaci&#xF3;n de los niveles intracelulares de ROS en el ri&#xF1;&#xF3;n canino Madin-Darby (MDCK) mediante la aplicaci&#xF3;n de estas microgradients ox&#xED;geno. Los aumentos en los niveles de ROS en consonancia tanto con el estr&#xE9;s oxidativo y las exposiciones hip&#xF3;xicas se observaron en las c&#xE9;lulas MDCK. Los incrementos medidos ROS eran comparables a 100 microM exposici&#xF3;n per&#xF3;xido de hidr&#xF3;geno en una comparaci&#xF3;n de control, que est&#xE1; dentro del rango de m&#xE9;todos est&#xE1;ndar de inducci&#xF3;n ROS. La incubaci&#xF3;n con 200 microM vitamina C era capaz de demodular la respuesta de ROS, tanto en las exposiciones de hipoxia y la hiperoxia. Al proporcionar gradientes de microfluidos constante y controlada la exposici&#xF3;n Ros, y una cizalla de dise&#xF1;o libre y abierto, los dispositivos presentados aqu&#xED; en gran medida mejorar los m&#xE9;todos est&#xE1;ndar de cultivo basados &#x200B;&#x200B;en ox&#xED;geno.

Gradientes de ox&#xED;geno para Open Culturas Bien celular a trav&#xE9;s de sustratos de microflu&#xED;dica

&#x6C27;&#x5206;&#x538B;&#x662F;&#x5728;&#x5927;&#x91CF;&#x7684;&#x7EC6;&#x80DE;&#x901A;&#x8DEF;&#x7684;&#x5173;&#x952E;&#xFF0C;&#x4F46;&#x5728;&#x7EC6;&#x80DE;&#x57F9;&#x517B;&#x4E2D;&#x5F80;&#x5F80;&#x88AB;&#x5FFD;&#x89C6;&#x3002;&#x539F;&#x56E0;&#x4E4B;&#x4E00;&#x662F;&#x96BE;&#x4EE5;&#x8C03;&#x8282;&#x548C;&#x65E0;&#x5E72;&#x6270;&#x7684;&#x6587;&#x5316;&#x6761;&#x4EF6;&#x8BC4;&#x4F30;&#x6C27;&#x7684;&#x7D27;&#x5F20;&#x5C40;&#x52BF;&#x3002;&#x4E3A;&#x6B64;&#x76EE;&#x7684;&#xFF0C;&#x7B80;&#x5355;&#x7684;&#x65B9;&#x6CD5;&#xFF0C;&#x4EE5;&#x751F;&#x6210;&#x6C27;&#x654F;&#x611F;&#x5FAE;&#x5B54;&#x88AB;&#x53D1;&#x8FBE;&#x56FD;&#x5BB6;&#x901A;&#x8FC7;&#x6D6E;&#x96D5;&#x7EDC;&#x5408;&#x7269;&#x535F;&#x916E; (PtOEPK) &#x8584;&#x819C;&#x548C;&#x805A;&#x82EF;&#x4E59;&#x70EF; (PS)&#x3002;&#x9664;&#x4E86;&#x76D1;&#x6D4B;&#x6C27;&#x5206;&#x538B;&#x3001; &#x5FAE;&#x5B54;&#x88AB;&#x96C7;&#x7528;&#x6765;&#x9694;&#x79BB;&#x7EDF;&#x4E00;&#x96C6;&#x7FA4;&#x7684;&#x5FAE;&#x5B54;&#x4E2D;&#x7684;&#x5355;&#x5143;&#x683C;&#x3002;&#x6DF1;&#x5EA6;&#x548C;&#x5BBD;&#x5EA6;&#x7684;&#x5FAE;&#x5B54;&#x53EF;&#x9002;&#x5E94;&#x4E0D;&#x540C;&#x7684;&#x5B9E;&#x9A8C;&#x53C2;&#x6570;&#x5F88;&#x5BB9;&#x6613;&#x901A;&#x8FC7;&#x6539;&#x53D8;&#x8584;&#x819C;&#x52A0;&#x5DE5;&#x6216;&#x538B;&#x5370;&#x90AE;&#x7968;&#x51E0;&#x4F55;&#x56FE;&#x5F62;&#x3002;&#x8584;&#x6C27;&#x654F;&#x611F;&#x5FAE;&#x5B54;&#x5E95;&#x4E5F;&#x662F;&#x9AD8;&#x653E;&#x5927;&#x500D;&#x6570;&#x7684;&#x6A21;&#x5F0F;&#xFF0C;&#x5982;&#x5171;&#x7126;&#x6210;&#x50CF;&#x4E0E;&#x517C;&#x5BB9;&#x7684;&#x3002;&#x6C27;&#x4F20;&#x611F;&#x5668;&#x7EB3;&#x5165;&#x5FAE;&#x5B54;&#x4EA7;&#x751F;&#x7EC6;&#x80DE;&#x8868;&#x9762;&#x9644;&#x8FD1;&#x7684;&#x6C27;&#x5F20;&#x529B;&#x6D4B;&#x91CF;&#x3002;&#x6C27;&#x6C14;&#x654F;&#x611F;&#x7684;&#x5FAE;&#x5B54;&#x88AB;&#x6821;&#x51C6;&#xFF0C;&#x5E76;&#x7528;&#x4E8E;&#x76D1;&#x6D4B;&#x6C27;&#x7D27;&#x5F20;&#x7684;&#x6885;&#x4E01;&#x8FBE;&#x6BD4;&#x72AC;&#x80BE;&#x7EC6;&#x80DE; (MDCKs) &#x57F9;&#x517B;&#x5728;&#x9AD8;&#x3001; &#x4F4E;&#x5BC6;&#x5EA6;&#x4F5C;&#x4E3A;&#x6982;&#x5FF5;&#x8BC1;&#x660E;&#x3002;&#x76F4;&#x64AD; 330 &#x7EC6;&#x80DE;&#x7684;&#x5E73;&#x5747;&#x76F4;&#x5F84;&#x4E95; 500 &#x5FAE;&#x7C73;&#x5C55;&#x51FA; 12.6%&#x7684;&#x6C27;&#x6C14;&#x6C34;&#x5E73;&#x800C;&#x4E95;&#x79CD;&#x5B50; 20 &#x5E73;&#x5747;&#x7EC6;&#x80DE;&#x6BCF;&#x4E95;&#x5C55;&#x51FA;&#x542B;&#x6C27;&#x91CF;&#x7684; 19.5%&#x3001; 35.7%&#x7684;&#x5DEE;&#x8DDD;&#x3002;&#x6B64;&#x5E73;&#x53F0;&#x4EE3;&#x8868;&#x57F9;&#x517B;&#x7EC6;&#x80DE;&#x7684;&#x5FAE;&#x5B54;&#x9002;&#x4E8E;&#x9AD8;&#x653E;&#x5927;&#x6210;&#x50CF;&#x540C;&#x65F6;&#x76D1;&#x6D4B;&#x6C27;&#x72B6;&#x6001;&#x7684;&#x6587;&#x5316;&#x5A92;&#x4F53;&#x683C;&#x5F0F;&#x4E2D;&#x7684;&#x65B0;&#x5DE5;&#x5177;&#x3002;

&#x6C27;&#x654F;&#x611F;&#x7684;&#x5FAE;&#x5B54;&#x3002;

Oxygen tension is critical in a number of cell pathways but is often overlooked in cell culture. One reason for this is the difficulty in modulating and assessing oxygen tensions without disturbing the culture conditions. Toward this end, a simple method to generate oxygen-sensitive microwells was developed through embossing polystyrene (PS) and platinum(ii) octaethylporphyrin ketone (PtOEPK) thin films. In addition to monitoring the oxygen tension, microwells were employed in order to isolate uniform clusters of cells in microwells. The depth and width of the microwells can be adapted to different experimental parameters easily by altering the thin film processing or embossing stamp geometries. The thin oxygen sensitive microwell substrate is also compatible with high magnification modalities such as confocal imaging. The incorporation of the oxygen sensor into the microwells produces measurements of the oxygen tension near the cell surface. The oxygen sensitive microwells were calibrated and used to monitor oxygen tensions of Madin-Darby Canine Kidney Cells (MDCKs) cultured at high and low densities as a proof of concept. Wells 500 Âµm in diameter seeded with an average of 330 cells exhibited an oxygen level of 12.6% whereas wells seeded with an average of 20 cells per well exhibited an oxygen level of 19.5%, a 35.7% difference. This platform represents a new tool for culturing cells in microwells in a format amenable to high magnification imaging while monitoring the oxygen state of the culture media.

Oxygen sensitive microwells.

Pression partielle d&#x26;#39;oxyg&#xE8;ne est essentiel dans un certain nombre de voies cellulaires, mais est souvent n&#xE9;glig&#xE9; dans la culture cellulaire. Une raison &#xE0; cela est la difficult&#xE9; &#xE0; moduler et d&#x26;#39;&#xE9;valuer les tensions d&#x26;#39;oxyg&#xE8;ne sans perturber les conditions de culture. &#xC0; cette fin, une m&#xE9;thode simple pour g&#xE9;n&#xE9;rer de l&#x26;#39;oxyg&#xE8;ne-sensibles micropuits en polystyr&#xE8;ne a &#xE9;t&#xE9; d&#xE9;velopp&#xE9; par gaufrage (PS) et le platine (ii) c&#xE9;tone octa&#xE9;thylporphyrine (PtOEPK) des films minces. En plus de surveiller la tension d&#x26;#39;oxyg&#xE8;ne, micropuits ont &#xE9;t&#xE9; utilis&#xE9;s afin d&#x26;#39;isoler les clusters uniformes de cellules dans des micropuits. La profondeur et la largeur des micropuits peut &#xEA;tre adapt&#xE9; &#xE0; diff&#xE9;rents param&#xE8;tres exp&#xE9;rimentaux facilement en modifiant le traitement du film mince ou de gaufrage g&#xE9;om&#xE9;tries de timbre. L&#x26;#39;oxyg&#xE8;ne mince sensible substrat micropuits est &#xE9;galement compatible avec les modalit&#xE9;s &#xE0; fort grossissement tels que l&#x26;#39;imagerie confocale. L&#x26;#39;incorporation de la sonde &#xE0; oxyg&#xE8;ne dans le micropuits produit des mesures de la tension d&#x26;#39;oxyg&#xE8;ne &#xE0; proximit&#xE9; de la surface de la cellule. Les micropuits sensibles &#xE0; l&#x26;#39;oxyg&#xE8;ne ont &#xE9;t&#xE9; calibr&#xE9;es et utilis&#xE9;es pour surveiller les tensions d&#x26;#39;oxyg&#xE8;ne de Madin-Darby (cellules r&#xE9;nales canines MDCKs) cultiv&#xE9;es &#xE0; haute densit&#xE9; et basse comme une preuve de concept. Wells 500 um de diam&#xE8;tre ensemenc&#xE9;es avec une moyenne de 330 cellules pr&#xE9;sentaient un niveau d&#x26;#39;oxyg&#xE8;ne de 12,6% alors que les puits ensemenc&#xE9;s avec une moyenne de 20 cellules par puits pr&#xE9;sentait une teneur en oxyg&#xE8;ne de 19,5%, une diff&#xE9;rence de 35,7%. Cette plate-forme repr&#xE9;sente un nouvel outil pour la culture de cellules dans des micropuits dans un format susceptible de l&#x26;#39;imagerie &#xE0; fort grossissement tout en surveillant l&#x26;#39;&#xE9;tat d&#x26;#39;oxyg&#xE8;ne des milieux de culture.

Micropuits sensible &#xE0; l&#x26;#39;oxyg&#xE8;ne

Sauerstoff Spannung ist wichtig in einer Reihe von Zelle Wege aber wird oft &uuml;bersehen, in der Zellkultur. Ein Grund hierf&uuml;r ist die Schwierigkeit bei der Modulierung und Bewertung von Sauerstoff Spannungen ohne zu st&ouml;ren die Kulturbedingungen. Dazu wurde eine einfache Methode zum Generieren von sauerstoffempfindliche Inkubation entwickelt, durch Pr&auml;gung, Polystyrol (PS) und platinum(ii)-Octaethylporphyrin-Keton (PtOEPK)-D&uuml;nnschichten. Zus&auml;tzlich zur &Uuml;berwachung der Sauerstoff-Spannung, waren Inkubation besch&auml;ftigt, um einheitliche Clustern von Zellen in Vertiefungen zu isolieren. Die Tiefe und Breite des die Vertiefungen adaptierbar verschiedener experimenteller Parameter leicht durch &Auml;ndern der D&uuml;nnschicht-Verarbeitung oder Pr&auml;gung Stempel Geometrien. Das d&uuml;nne Sauerstoff-sensible Microwell-Substrat ist auch kompatibel mit hoher Vergr&ouml;&szlig;erung Modalit&auml;ten wie konfokale Bildgebung. Die Einbeziehung der Sauerstoffsensor in die Vertiefungen produziert Messungen der Sauerstoff Spannung nahe der Zellenoberfl&auml;che. Sauerstoff empfindliche Inkubation waren kalibriert und zur &Uuml;berwachung der Sauerstoff-Spannungen von Madin Darby Canine Nierenzellen (MDCKs) kultiviert bei hohen und niedrigen dichten als Proof of Concept. Wells 500 &micro;m Durchmesser mit durchschnittlich 330 Zellen ausges&auml;t ausgestellt ein Sauerstoff-Niveau von 12,6 %, w&auml;hrend die Brunnen mit einem Durchschnitt von 20 ausges&auml;t Zellen pro Well ausgestellt ein Sauerstoff-Niveau von 19,5 %, 35,7 % Unterschied. Diese Plattform stellt ein neues Tool zur Kultivierung von Zellen in Vertiefungen in einem Format, das f&uuml;r hohe Vergr&ouml;&szlig;erung Bildgebung w&auml;hrend der &Uuml;berwachung des Sauerstoff-Status der Kultur Medien zug&auml;nglich.

Sauerstoff empfindliche Inkubation.

Tensione di ossigeno &egrave; fondamentale in un certo numero di percorsi di cella, ma &egrave; spesso trascurato nella coltura delle cellule. Uno dei motivi &egrave; la difficolt&agrave; di modulazione e valutando le tensioni di ossigeno senza disturbare le condizioni di coltura. Verso questo fine, &egrave; stato sviluppato un metodo semplice per generare i micropozzetti sensibili all&#39;ossigeno attraverso la goffratura polistirene (PS) e pellicole sottili acidity octaethylporphyrin chetone (PtOEPK). Oltre al monitoraggio della tensione di ossigeno, i micropozzetti sono stati impiegati al fine di isolare i cluster uniforme delle cellule in micropozzetti. La profondit&agrave; e la larghezza della parete dei pozzetti pu&ograve; essere adattati a diversi parametri sperimentali facilmente alterando la lavorazione del film sottile o goffratura geometrie timbro. Il substrato sensibile microtiter ossigeno sottile &egrave; compatibile anche con le modalit&agrave; ad alto ingrandimento come imaging confocale. L&#39;incorporazione del sensore di ossigeno nei micropozzetti produce le misure della tensione di ossigeno vicino alla superficie delle cellule. L&#39;ossigeno micropozzetti sensibili sono stati calibrati e utilizzati per monitorare le tensioni di ossigeno delle cellule di rene canino Madin-Darby (MDCKs) coltivate in alta e bassa densit&agrave; come un proof of concept. Pozzi 500 &micro;m di diametro seminato con una media di 330 cellule esposte un livello di ossigeno del 12,6%, mentre pozzi seminato con una media di 20 cellule per pozzetto esposto un livello di ossigeno del 19,5%, una differenza di 35,7%. Questa piattaforma rappresenta un nuovo strumento per la coltura di cellule in micropozzetti in un formato assoggettabile a imaging ad alto ingrandimento durante il monitoraggio dello stato di ossigeno di media cultura.

Ossigeno micropozzetti sensibili.

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&#xC0B0;&#xC18C; &#xBBFC;&#xAC10;&#xD55C; microwells&#xC785;&#xB2C8;&#xB2E4;.

La tensi&#xF3;n de ox&#xED;geno es esencial en una serie de v&#xED;as de c&#xE9;lulas, pero a menudo se pasa por alto en cultivo celular. Una raz&#xF3;n para esto es la dificultad en la modulaci&#xF3;n y la evaluaci&#xF3;n de las tensiones de ox&#xED;geno sin perturbar las condiciones de cultivo. Con este fin, un m&#xE9;todo simple para generar sensibles al ox&#xED;geno micropocillos se desarroll&#xF3; a trav&#xE9;s de poliestireno estampado (PS) y platino (II) cetona octaethylporphyrin (PtOEPK) pel&#xED;culas delgadas. Adem&#xE1;s de controlar la tensi&#xF3;n de ox&#xED;geno, micropocillos se emplea con el fin de aislar las agrupaciones uniformes de las c&#xE9;lulas en micropocillos. La profundidad y la anchura de los pocillos se puede adaptar a diferentes par&#xE1;metros experimentales f&#xE1;cilmente mediante la alteraci&#xF3;n del procesamiento de pel&#xED;cula delgada o gofrado geometr&#xED;as de cupones. El sustrato de ox&#xED;geno fina sensibilidad micropocillos tambi&#xE9;n es compatible con las modalidades de gran aumento, tales como la imagen confocal. La incorporaci&#xF3;n del sensor de ox&#xED;geno en el micropocillos produce mediciones de la tensi&#xF3;n de ox&#xED;geno cerca de la superficie celular. Los micropocillos sensibles al ox&#xED;geno se calibra y se utiliza para controlar las tensiones de ox&#xED;geno de Madin-Darby c&#xE9;lulas de ri&#xF1;&#xF3;n canino (MDCKs) cultivadas a densidades altas y bajas como una prueba de concepto. Wells 500 micras de di&#xE1;metro sembradas con un promedio de 330 c&#xE9;lulas exhiben un nivel de ox&#xED;geno de 12,6%, mientras que los pozos se sembr&#xF3; con un promedio de 20 c&#xE9;lulas por pocillo exhibi&#xF3; un nivel de ox&#xED;geno de 19,5%, una diferencia del 35,7%. Esta plataforma representa una nueva herramienta para el cultivo de c&#xE9;lulas en pocillos en un formato susceptible de im&#xE1;genes de gran aumento, mientras que el seguimiento del estado de ox&#xED;geno de los medios de cultivo.

Elly Sinkala

Bioengineering

University of Illinois

Fabrication and Operation of an Oxygen Insert for Adherent Cellular Cultures

Elly Sinkala

.css-o250i3{font-size:18px;font-family:Open Sans,sans-serif;line-height:21.6px;}Bioengineering

University of Illinois

Fabrication and Operation of an Oxygen Insert for Adherent Cellular Cultures

Bioengineering