Nous présentons une plate-forme microfluidique basée sur l’électronique pour le phénotypage mécanique de cellules individuelles. Plus précisément, nous mesurons les propriétés élastiques et visqueuses d’une seule cellule à un débit allant jusqu’à 10 cellules par seconde. Notre méthode nécessite une préparation minimale des échantillons, utilise une mesure électronique simple, remplaçant le matériel optique coûteux et l’analyse d’images complexes, et est non destructive, ce qui signifie que notre approche est compatible avec les analyses en aval.
Le mécano-NPS a été appliqué à de nombreux types de cellules, y compris les échantillons primaires, et a mesuré l’effet des composants subcellulaires sur la viscoélasticité d’une seule cellule. Il pourrait être utilisé pour comprendre le comportement cellulaire, déterminer la progression de la maladie ou surveiller la réponse aux médicaments. Pour commencer, retirez les composants traités au plasma de la chambre à plasma.
Pipeter une solution deux pour un de méthanol et d’eau désionisée sur le substrat de verre avec des électrodes préfabriquées. Placez ensuite le moule PDMS avec le côté caractéristique vers le bas sur le substrat en verre. Placez l’appareil sous le stéréoscope pour ajuster l’alignement.
Faites cuire l’appareil aligné pour terminer la fabrication de l’appareil. Préparez la source de pression, le circuit imprimé, le matériel de paillasse et le logiciel d’acquisition de données. Ensuite, alignez les broches d’en-tête des pinces avec les trous du circuit imprimé et alignez les broches chargées par ressort des pinces avec les plaquettes de contact des électrodes sur le dispositif microfluidique.
Insérez ensuite les goupilles d’en-tête des pinces dans les trous du circuit imprimé, en vous assurant que les broches chargées par ressort restent alignées avec les plaquettes de contact des électrodes. Configurez et connectez le matériel électronique. Ensuite, définissez les valeurs pour initialiser la session d’acquisition de données et définissez la fréquence d’échantillonnage pour l’acquisition.
Culture et préparation des cellules selon le protocole de culture cellulaire approprié de la lignée cellulaire de choix. Ensuite, mettez les cellules en suspension dans une solution préparée de 2% FBS et 1X PBS à une concentration comprise entre 100 000 et 500 000 cellules par millilitre. Gardez les cellules sur la glace pendant toute la durée des expériences.
Pour charger les cellules dans le dispositif microfluidique, coupez 30 centimètres de tube en polytétrafluoroéthylène avec une lame de rasoir. Utilisez une seringue pour déposer l’échantillon de cellule à l’extrémité du tube et connectez la même extrémité à l’entrée de l’appareil. Enfin, connectez l’extrémité opposée du tube au régulateur de pression microfluidique.
Pour exécuter l’expérience, réglez la pression motrice constante souhaitée sur le logiciel du régulateur de pression et laissez l’échantillon remplir le dispositif. Si des bulles se forment dans les canaux microfluidiques, utilisez un remplissage sans issue. Branchez la prise de l’appareil et appliquez une faible pression à l’entrée pour forcer l’air à sortir à travers le PDMS perméable aux gaz.
Réglez ensuite la tension souhaitée en tournant le bouton de tension sur l’alimentation et activez la tension en appuyant sur le bouton marche. Allumez le préamplificateur de courant et réglez la sensibilité aussi faible que possible. Vous pouvez également régler le gain aussi haut que possible sans surcharger le préamplificateur ou dépasser la tension d’entrée analogique maximale du DAQ.
Appuyez sur le bouton vert Exécuter dans le menu du ruban MATLAB pour lancer le script d’acquisition de données NPS. m, et commencez à échantillonner et à enregistrer les données. Pour terminer l’expérience, appuyez sur le bouton Stop dans le coin inférieur gauche de la fenêtre de tracé en direct pour terminer le script d’acquisition de données.
Désactivez ensuite la sortie du bloc d’alimentation en appuyant sur le bouton On. Enfin, réglez la source de pression sur zéro pression dans le logiciel du régulateur de pression. Pour l’analyse des données, le signal brut doit avoir un rapport signal sur bruit suffisant pour filtrer le bruit et extraire les composants significatifs.
De manière critique, l’élévation du signal de courant à partir de chaque nœud doit être suffisamment robuste pour que les sous-impulsions puissent être facilement identifiées à partir du signal de différence. Les cellules malignes MCF-7 ont une plus grande distribution wCDI que les cellules MCF-10A non malignes, ce qui indique que les cellules malignes MCF-7 sont plus molles que leurs homologues MCF-10A non malignes. Les cellules MCF-10A et MCF-7 traitées avec de la latrunculine montrent une augmentation de l’ICDw.
Une distribution distincte wCDI différenciant les deux types de cellules primaires indique que les cellules LEP sont plus molles que les cellules MEP. Les MCF-10A non malins et les MCF-10A et MCF-7 non traités ont une plus grande proportion de cellules qui se rétablissent instantanément, ce qui indique une viscosité inférieure à celle de leur homologue malin ou traité à la latrunculine. Si la lecture du courant en direct semble anormale, arrêtez votre expérience et inspectez le canal microfluidique.
Assurez-vous qu’il n’y a pas de bulles d’air et pas de sabots tels que les cellules circulent librement de l’entrée à la sortie. Parce que notre méthode ne nuit pas aux cellules, des analyses en aval comme le séquençage de l’ARN ou l’immunofluorescence peuvent être effectuées. Cela pourrait aider à découvrir certaines raisons sous-jacentes pour lesquelles les cellules ont des phénotypes mécaniques distincts.
