This work was supported by the US Army Medical Research and Materiel Command and by the Small Business Innovation Research and Small Business Technology Transfer program; Contract No. W81XWH-13-C-0093. We would like to thank Dr. Lucy Lee at the University of Fraser for being our RTgill-W1 cell culture mentor, and to acknowledge Dr. Niels Bols of Waterloo University for the development of the RTgill-W1cell line.

시험 재료 1. 준비 주 : 테스트 용 바이오칩을 제조하기 위해, RTgill-W1 셀의 몇몇 융합 플라스크 준비 할 필요가있다. 바이오칩 (16)가 시딩 될 필요 플라스크 수의 양호한 추정 한 합류 T175 플라스크이다. <ol><li> 무균 기술을 사용하여 클래스 II 생물 안전 캐비닛 (biohood)에서 다음 단계를 수행합니다. biohood과 후드에 배치 된 모든 자료를 소독 70 % 에탄올을 사용합니다. <ol><li> 피브로넥틴의 1 mg의 유리 병을 해동 및 10 μg의 / ml의 농도에 대한 멸균 L-15 미디어 100ml에 희석하여 유체 바이오칩에 대한 피브로넥틴 기판을 준비합니다. -20 ° C에서 멸균 50 ML 원뿔 폴리 프로필렌 튜브에 40 ML의 분량 씩 고정. 바이오칩을 파종하기 전에 실온 몇 시간에서 해동. 해동 후 재 냉동하지 않습니다. </li><li> 소 태아 혈청을 50 ㎖, 5 ㎖의 200 mM의 L- 알라 닐 -L- 글루타민 SUP를 첨가하여 세포 배양 배지를 준비영양 보충제 및 L-15 500 mL의 매체에 페니실린 / 스트렙토 마이신 용액 5 ㎖ (페니실린 10000 단위 / ㎖ 10,000 μg의 스트렙토 마이신 / ㎖) 주식. 이는 9 %의 혈청을 함유하는 세포 배양 배지 560 mL로 수득한다. 냉장. 주 :이 배양 플라스크와 바이오칩에 사용되는 전체 세포 배양 배지 일 것이다. </li></ol></li><li> 분말 미디어 폐기 <ol><li> 미리 자동 분말 디스펜서를 사용하여 L-15ex 분말 0.5 % ± 60 ㎎을 함유하는 0.1 DRAM 스냅 캡 튜브를 준비합니다. recloseable 금속 화 폴리 가방 (50 개당) 분말이 분배 된 날짜와 냉장 유리 병에 유리 병 레이블; 각각 포함하는 세 1g 실리카 겔 탈수 팩. 참고 : L-15ex 분말 미디어 병이 만들어 테스트에 앞서 최대 9 개월 동안 저장 될 수있다. </li></ol></li><li> 탈 (DI) 물과 가정용 표백제를 희석하여 100 ml의 20 % 표백제 용액을합니다. 표백제 용액 5 ㎖를 각 쌍에 대해 요구 될 것으로 예상ochip. </li><li> (각 바이오칩 2 섹션이 시드 할) 오토 클레이브 생체 적합성 튜브의 27mm 부분을 절단하여 바이오칩 튜브 어셈블리를 확인하고 폴리 카보네이트 슬립 루어 피팅 튜브의 양단에 맞게. 134 ° C에서 8 분 동안 오토 클레이브 가방 오토 클레이브에 튜브 어셈블리를 놓습니다. 동일한 설정에서 별도의 가방에 또한 오토 클레이브 바이오칩 플러그 (바이오칩 당 2). </li><li> at121 ° C에서 30 분간 고압 DI 물. 참고 :이 물이 시딩 후 바이오칩 세척에 사용됩니다. 10 ml의 각 바이오칩에 필요한 될 것으로 예상된다. 주 : 각 바이오칩 채널의 실제 부피는 2 ㎖의이지만 멸균 물 5 mL를 표백제 용액의 제거 후, ​​각 채널을 통해 세정된다. </li><li> 생체 튜브 27mm의 부분을 절단하고 튜브의 양단 말레 루어 슬립 피팅을 부착하여 주사기 주입 튜브 어셈블리를 만든다. 134 ℃에서 8 분 동안 종이 열 밀봉 멸균 주머니와 오토 클레이브 튜브 조립체를 배치# 176; C. </li></ol> 2. 유체 바이오칩 시드 절차 참고 : 바이오칩 또는 미디어가 무균 기술을 사용하여 클래스 II 생물 안전 캐비닛에 처리됩니다 모든 절차를 수행합니다. <ol><li> 사전 예약 시드에 스물 네 시간은 제조 업체 biohood 포장 및 멸균 플라스틱 악기의 경우 장소에서 바이오칩을 제거합니다. </li><li> 다음 20 % 표백제 용액을 사용하여 바이오칩을 소독 주 : 역사적으로,이 표백 절차는 제조자에 의해 수행 바이오칩의 플라즈마 살균 효과 아니라고시 장기 보존시 바이오칩에 곰팡이 성장을 방지 하였다. <ol><li> 20 ㎖ 주사기 주입 튜브 멸균 주사기 조립체 부착 biohood에서 작업을 사용 바이오칩의 각 채널에 20 % 표백제 용액 2 ㎖를 주입. 바이오칩은 표백제 용액으로 1 시간 동안 앉아 할 수 있습니다. </li><li> 1 시간 진공 ASP 후진공 흡입 배관에 부착 된 웅성 불임 슬립 루어 조립체를 사용하여 두 채널의 표백제 용액을 화나게. 바이오칩을 세척 할 때 드레인으로 바이오칩 튜브 어셈블리 중 하나를 사용합니다. </li><li> 멸균 주사기 분사 조립체에 부착 멸균 20 ㎖ 주사기를 사용하여 과량의 물이 biohood의 용기에 배출 할 수 있도록 멸균 된 물 5 ml의 칩의 각 채널 플러시. 그런 다음 표백제에 대한 설명 및 플라스틱 악기 케이스에 다시 바이오칩을 배치하고 다음날 세포를 파종 할 때까지 biohood에 떠날 물 오프 진공 흡인. </li></ol></li><li> , 바이오칩 시드 바이오 칩의 각 채널에 10 μg의 / ㎖ 피브로넥틴 용액 2 ㎖를 주입 할 육십 분 전. 60 분 동안 biohood에 바이오칩을두고 (단계 2.2.3에 설명 된대로) 다음 세포와 바이오 칩을 심는 전에 피브로넥틴 떨어져 흡인 진공. 참조 (멸균 바이오칩 튜브 어셈블리의 두 섹션 배치바이오칩의 포트 섹션 1.4). </li><li> 아메리칸 타입 컬쳐 콜렉션 (ATCC) 제품 설명 시트 (16)에 설명 된 절차를 이용하여 매 16 바이오칩 하나 합류 RTgill-W1의 T175 플라스크를 Trypsinize. <ol><li> 세포의 합류 플라스크 (들)에서 용지 해제 대기음. </li><li> PBS의 15 mL를 셀 층을 씻어 다음 대기음. </li><li> 각각 T175 플라스크 세포층 트립신 / EDTA 6 ml에 첨가하고 세포를 ~ 5 분간를 Trypsinize 할 수있다. </li><li> 트립신을 중지하기 위해 각 플라스크에 전체 L-15 세포 배양 매체의 15 ML을 추가합니다. </li><li> 멸균 일회용 용기에 세포 현탁액을 결합합니다. 주 : 컨테이너 크기가 바이오칩의 수에 좌우되는 시드 150~500 ㎖, 다를 수있다. 세포 현탁액을 5 ml의 바이오 칩은 필요에 따라 추정된다. </li></ol></li><li> 세포 현탁액 ~ 1 ml의 분리 계수하는 마이크로 원심 튜브에 놓는다. 10 배 objecti으로 시야 현미경을 사용하여적이과 혈구는 세포의 10 μL 분취를 계산하고 2.5 × 105 세포 / ml의 세포 현탁액을 달성하는 데 필요한 전체 L-15 세포 배양 배지의 부피를 계산. 참고 : 세포 현탁액을 사용하는 문화를 계속 플라스크 시드하는 경우,이 그렇게 할 수있는 포인트가 될 것입니다. 완전한 L-15 세포의 배양액을 사용하여 세포 현탁액 농도를 조정한다. </li><li> 바이오칩의 각 채널의 외부 포트에 세포 현탁액 2.5 ml를 주입, 무균 주사기 주입 튜브 조립체 (섹션 1.6 참조) syringeattached 멸균 20 ㎖를 사용하여 (즉, 연결 관이없는 포트) biohood에서 폐기 용기에 튜브 유출 여분 세포 현탁액의 일부를 허용한다. 참고 :이 전체 채널과 연결된 튜브가 세포 현탁액의 전체 될 수 있도록 할 것이다. <ol><li> 루어 fitti와 호스의 자유 단부를 삽입하여 각 바이오칩 채널 둘러싸인 루프를 생성각 채널의 외부 포트에 ng를. </li><li> 70 % 에탄올에 적신 종이 타월로 폐쇄 루프 오프 초과 미디어를 닦은 20 ° C 배양기에서 다시 플라스틱 상자에 바이오칩을 배치합니다. 각 바이오 칩에 고유 식별 번호를 제공합니다. </li></ol></li><li> 일 4, 7, 20 ° C 배양기에서 바이오칩을 제거하고 온도 평형 전체 L-15 세포 배양 미디어와 바이오칩의 모든에 용지를 보충. 사용을 제외하고 단계 2.6 단지 L-15 세포 배양 배지 대신 (아무 세포 현탁액)에서와 동일한 절차를 따르십시오. 4 일 수유 후 20 ° C 배양기에서 바이오칩을 다시 배치합니다. <ol><li> 7 일 공급 한 후, 제거하고 칩에서 호스를 무시하고 바이오칩에 멸균 드레인 플러그를 삽입합니다. </li><li> 테스트에 사용 될 때까지 6 ° C를 인큐베이터에있는 상자에 바이오칩을 놓습니다. 이 칩은 최대 9 개월 동안 냉장 온도에서 저장 될 수 있으며, 아직 테스트 전을위한 실행 가능한 있습니다 참고 :n은 ECIS 리더. </li></ol></li></ol> 바이오칩 3. ECIS 테스트 <ol><li> 사용하는 경우 테스트 화학 물질을 준비합니다. (참조 브레넌, 등., 시험 화학 물질의 제조를위한 2012 7). </li><li> 휴대용 케이스에서 ECIS 리더 및 테스트 공급 장치를 제거합니다. 6 ° C 배양기에서 제조 된 바이오 칩을 제거합니다. 종이 타월에 바이오칩을 놓습니다. ECIS 리더를 켭니다. </li><li> 10 ㎖ 주사기를 사용하여, 표지 된 0.5 온스 투명 플라스틱 제어 항아리에 컨트롤을 물 10ml와 표지 0.5 온스 투명 플라스틱 용기에 시험 시료 10ml를 분배. 주 : 1) 정확한 측정을 위해 거품을 제거해야합니다. 2) 주사기, 항아리는 색으로 구분됩니다; 시험에 대한 제어와 빨간색 파란색. </li><li> 호일 가방에서 두 개의 분말 미디어 튜브를 제거합니다. 열기 분말 미디어 바이알 중 하나 (필요한 경우 사용 다목적 도구) 및로 전체 유리 병을 떨어 뜨리고, 제어 물 항아리에 한 병의 전체 내용을 부어솔루션뿐만 아니라. 테스트 항아리이 절차를 반복합니다. 모자 및 분말이 용해 될 수 있도록 항아리를 흔들. </li><li> 중 제어 (파란색 주사기) 또는 테스트 (빨간색 주​​사기) 각각의 유리 병에서 솔루션의 9​​ ml의 색깔 10ml를 주사기를 각각 입력합니다. 주사기에서 공기 방울을 제거합니다. </li><li> 바이오칩 포트에서 플러그를 제거하고 배수를 연결합니다. </li><li> ECIS 리더에 이동식 플라스틱 트레이에 바이오 칩을 넣고 뚜껑을 닫습니다. </li><li> 외부 바이오칩 포트에 충전 된 주사기를 연결하고 주사기 플런저를 연결합니다. </li><li> 메인 화면에서 &quot;다음&quot;을 선택 사전 테스트를 시작합니다. 참고 : Reader 소프트웨어는 임피던스를 확인합니다. 임피던스는 사용자 (보통 사이 1,000 및 3,000 옴) 화면을 등록합니다 설정 범위 내에있는 경우 그림 3에 표시하고 &quot;다음&quot;을 선택 사용자 지시 및 소프트웨어) 3.10 단계로 진행되므로 &quot;카트리지 통과&quot;. 임피던스는 내 수없는 경우때문에 결함이있는 바이오칩 또는 (일반적으로 인해 전극의 어긋남에) 독자에게 바이오칩의 결함이 연결의 설정 범위, 다음 화면을 등록합니다 &quot;는 카트리지 실패&quot;사용자는 하나 &quot;취소&quot;할 수있는 옵션이 또는 것 테스트를 &quot;확인&quot;. <ol><li> ) 3.9 단계로 돌아가려면 &quot;취소&quot;를 선택합니다. &quot;확인&quot;을 선택 &quot;카트리지 통과&quot;메시지를 수신하고 &quot;다음&quot;을 선택한 후) 3.10 단계로 진행합니다. 참고 :이 바이오칩을 꺼내 시각적 결함이나 메시지가 새로운 바이오칩을 진행하기 전에 수신 &quot;카트리지 실패&quot;경우 누출을 검사하는 것이 가장 좋습니다. </li></ol></li></ol><img alt="그림 3" src="/files/ftp_upload/53555/53555fig3.jpg" /> 그림 3 :. 가능한 임피던스 읽기와 바이오칩의 ECIS 리더 스크린 샷 스크린 샷은 4 공동의 각 옴의 초기 임피던스 수치를 보여줍니다ntrol 전극 (CE) 및 유체 바이오 칩 내에서 4 시료 전극 (SE). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53555/53555fig3large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a> <ol start="10"><li> 독자 메시지가 표시되면, 소프트 키보드를 사용하여 샘​​플 정보를 입력하고 완료되면 다음 &quot;동의&quot;를 선택합니다. 참고 : ECIS 리더 소프트웨어가 자동으로 날짜, 시간 및 사용자가 입력 한 다른 정보와 각 데이터 집합을 스탬프 것이다; 이러한 바이오칩 번호 및 화학적 농도의 종류 등. 임피던스 데이터의 두 분은 삽입 된 바이오 칩에서 수집되고 화면에 타이머가 카운트 다운하는 시간을. </li><li> 빨간색 상자 내에서 깜박이는 화면의 지시에 의해 메시지가 두 분 후, &quot;다음&quot;을 누르십시오. &quot;지금 샘플을 주입&quot;할 수있는 깜박이는 녹색 상자에 연결되면, 바이오칩 chann에 동시에 연결된 주사기에서 제어 및 테스트 미디어를 삽입ELS. 완료되면 바이오칩에 장소에 주사기를 남겨주세요. 참고 : 임피던스 값은 60 분 동안 한 번 분당 수집됩니다. ECIS 리더 소프트웨어 처리 채널이 시험 개시 후 10 ~ 60 분 사이의 임의 지점에서의 제어 채널로부터 통계적으로 상이한 것으로 판단되면, 온 스크린 디스플레이는 샘플 &quot;오염&quot;것을 나타내는 것이다. 처리 제어 채널 다르지 않은 경우, 화면 테스트 실행의 끝에서 &quot;감지 된 오염&quot;을 나타낼 것. </li><li> 오염 여부 등의 기록 시험 결과는 각 샘플에 대해 오염. </li><li> 테스트 실행의 끝에서 제거 바이오칩 버린다. 헹구고 시험 중에 바이오칩을 수용 주사기, 테스트 튜브 및 이동식 플라스틱 트레이를 공기 건조. 참고 : ECIS의 독자가 운영 소프트웨어에 대한 온보드 스토리지 4GB의를 가지고, 제어 모델 및 테스트 파일은 테스트를 실행에서 생성 된. 이것은 여러 가지 일 수 있습니다ousand 테스트 파일 판독기에 저장 될 수있다. 파일 USB 점프 드라이브 검색하고 필요한 경우 연구 목적으로 추가 분석을 위해 컴퓨터로 전송 될 수있다. </li></ol>

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Opinions, interpretations, conclusions, and recommendations are those of the authors and are not necessarily endorsed by the U.S. Army. Citations of commercial organizations or trade names in this report do not constitute an official Department of the Army endorsement or approval of the products or services of these organizations. Authors Linda M. Brennan and Mark W. Widder, both of the US Army Center for Environmental Health Research, declare that they have no competing financial interests. Michael Mayo, Michael McAleer and Alex Greis are employees of Nanohmics that produces the disposable biochips and instruments used in this Article.10251980

ECIS 기술로 실험실 환경에서 잘 수행 인체에 적합하다 농도 전위 물 오염 물질을 검출 할 수 있었다. 기술의 이동성 및 포장 필드를 사용하는 것이 도움이 있습니다. 1) 문화, 파종하는 동안 무균 상태를 유지하고, 바이오칩의 공급, 2) RTgill-W1 세포부터 테스트를위한 준비가 될 때까지 냉장 조건에서 시드 바이오칩을 계속 다음과 같이 기술의 성공을위한 프로토콜의 중요한 단계는 매우 긴 그들이 25 ° C 이상의 온도에 노출되면 살아남지 못할 것이다, 3) 정확하게 분말 미디어 유리 병에 L-15ex의 무게를 정확하게의 변화에​​ 의해 발생할 수 있습니다 오탐 (false positive)을 생산 방지하기 위해 물 샘플을 측정 미디어가 아닌 샘플 독성의 삼투압은, 4) 테스트를 실행하기위한 ECIS 화면에 사용자의 지시 사항을 따르십시오. 독자의 소프트웨어는 양방향이 경우 사용자에게 경고합니다바이오칩은 먼저 판독기에 삽입 될 때 ochip은 (초기 임피던스 측정 기준) 테스트를위한 받아 들일 수없는 것입니다. 임피던스 레벨 테스트에 대한 수용 할 수없는 경우, 소프트웨어는 새로운 바이오 칩이 사용될 때까지 사용자가 검사를 진행하는 것을 허용하지 않을 것이다. 용인 임피던스 측정 이유 때문에 ECIS 리더 핀 또는 바이오칩의 접착 에지 중 하나를 따라 유체 누출로 바이오칩 전극 약간 오정렬 보통이다. ECIS 센서 만 마시는 물 테스트하지 표면의 물 되었기 때문에이 기술에 약간의 제한이 있습니다. 바이오 칩에있는 RTgill-W1 세포 (기간은 온도에 따라 일 시간에서 할 수있는 시간의 연장 기간 동안 많은 25 ° C 이상 동결 또는 온도를 견딜 수 없습니다. 바이오칩은 온도 범위에서 최선을 기능에 냉장에서 실온 7. 그들은 바로 연구 된 후, 그러나, 즉시 사용할 준비가냉장에서 emoved. 휴대용 냉장 컨​​테이너는 현재 온도에 민감한 소모품 분야에서 육군 요원에 의해 사용됩니다. 이 같은 용기 시드 바이오칩 전송을 위해 사용될 수있다. 이 기술에 대한 다른 제한은 광대역 독성 센서 비록 모든 경우는 일부 살충제로서 콜린 에스 테라 제 - 억제 화합물에 잘 응답하지 않는다는 것이다. 이러한 성능 갭을 채우기 위해, ECIS 센서 독성 시험의 넓은 범위를 사용자에게 제공하기 위해 물 샘플 테스트시 시판 신속한 농약 시험 분석과 함께 사용하도록 설계된다. 키트는 30 분 내에 유기 인계와 카바 메이트 살충제를 검출하기위한 신속 효소 분석법이다. 현재 검색 군사 예방 의학 담당자가 사용하는 필드 물 테스트 시스템, 아르센 - ECIS 센서는 WQAS-PM (예방 의학 수질 분석 시스템)를 보완식수 샘플 IC에서, 납, 또는 시안화. ECIS 센서는 오염물이 무엇인지 식별​​하지는 않지만 특정 금속 또는 유기 화합물이 존재하는 경우, 물이 인간 소비에 적합하지 않을 수 있음을 나타내는 표시된다. ECIS 테스트 결과는 시간 내에 사용할 수 있습니다. 양성 결과가 있으면 물 샘플이어서 오염물의 식별을 추가 분석을 위해 송출된다. 전술 한 바와 같이, ECIS 판독기 오염물 검출의 광범위한 스펙트럼을 커버하기 위해 별도 효소 ACE 키트를 포함하는 시스템의 일부가 될 수 있도록 설계된다. 이 독자는 모두 군인에 의해 필드에 사용할 필드 전송을위한 튼튼한 케이스에 포장되고있다.

전반적인 목표는 ECIS 바이오 센서의 셀 시드, 유체 저장 및 바이오칩의 테스트 방법을 개발 하였다. 이 바이오 센서의 개발 목표는 군인에 의해 사용되는 식수 공급의 오염 가능성을 감지 할 수있는 필드 휴대용 장치에 대한 미 육군 사양을 충족하는 것이 었습니다. 독성 센서 요구 장치가 전계 휴대용 것이 그것이 인간의 건강에 중요한 농도 (시간 이내)이 급속히 독성 산업 화합물의 넓은 스펙트럼을 검출 할 수 및 생물학적 성분의 저장 수명을 가질 것으로했다 적어도 구개월. 부패하기 쉬운 구성 요소가 허용되었다 냉동,하지만, 냉동 없습니다. 역사적으로, (항체, 효소, 또는 핵산 등) 그들에게 생물학적 구성 요소 필드 휴대용 물 테스트 기술은 분석 고유의 1-3이었다. 바이오 센서의 이러한 유형의 단점은 ONL 것입니다Y는 한번에 한 종류의 화학 물질을 검출한다. 이는 하나 이상의 화학 물질이 존재하는 것으로 의심되는 경우에는 다수의 센서가 필요하다. 특정 센서 테스트 레퍼토리에없는 경우 물, 화학적 오염 물질은 쉽게 발견되지 않을 수있다. 광범위한 독성 센서, 다른 한편으로는, 이러한 기술의 갭을 ​​채울 수있는 잠재력을 가지고있다. 이들은 일반적으로 그들 4-8로 휴대 구성 요소가 있습니다. 광범위한 독성 바이오 센서의 장점은 시간 5,9,10 비교적 짧은 기간에서의 혼합물과 미지수를 포함한 화학적 오염 물질의 다양한 배열의 존재를 감지 할 수있다. 또한 전지 셀 기판 임피던스 센서 (ECIS)로 알려져 가능한 독성 센서와 같은 세포 단층의 온 저항의 측정을 사용하는 개념은 제 Giaever 및 Keese 11에 의해 설명되었다. 지난 20 년 동안이 세포 viab의 중요한 지표가 될 것으로 나타났다ility 및 세포 독성. 기본적으로, 바이오칩에 전극에 부착 된 세포 단층 고주파 낮은 전압 및 전류량 교류 신호에 노출된다. 세포의 융합 단층은 전자의 흐름을 방해한다. 세포 단층의 무결성 (예 : 독성 화학 물질이 도입되는 경우와 같이)이 손상되면 ECIS 센서는 전기 임피던스의 변화를 기록 11-14.도 1은 바이오칩에 세포 단층 관련 ECIS의 원리를 도시 . <img alt="그림 1" src="/files/ftp_upload/53555/53555fig1.jpg" /> 그림 1 :.. 단순화 ECIS 리더 전기 회로도와 바이오칩에 세포 단층의 ECIS 그림의 원칙 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53555/53555fig1large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a> 12 바와 ECIS 센서 기술에서 사용되었다. 들이 자주 미디어 변경 요구 제한된 저장 수명을 가지고, 그리고 인공 CO 2 환경과 37 ° C에서 배양 온도를 요구하기 때문에이 세포 그러나 필드 실용화되지 않았다. 그것은 무지개 송어 아가미 상피 세포 (RTgill W-1 세포)에서 유래하는 시판 세포주 주위 CO 2에서 실온에서 테스트 할 수 있다는 것을 발견하고, 바이오칩에서 합류 단층을 형성 냉장 온도에서 저장 될 수도 인체 (12)에 관련된 화학 물질의 농도의 광범위한 스펙트럼에 신속한 응답 (1 시간 이하)였다. 독성에 RTgill-W1 세포의 응용 프로그램뿐만 아니라 기초 연구에서와 같이, Lee 등을 검토한다. (15) 시드, 저장 및 포함 된 유체 바이오칩의 테스트를위한 방법ECIS 바이오 센서의 유체 바이오칩에 RTgill-W1 세포의 단층 여기에 설명되어 있습니다. 유체 바이오칩은 냉장 상태에서 최대 9 개월 동안 저장 될 수 있으며, 별도로 배송되며, 식수 supplies.The 동반 ECIS 리더, 테스트 단위 테스트, 냉장 컨​​테이너에 선적 할 수있다. 바이오칩은 그들에게 두 가지 구성 요소가있다; 두 개의 유체 채널 및 임피던스 검출 용 채널당 네 개의 전극 패드를 포함한 전자 하부 층 상부의 폴리 카보네이트 층을 포함한다. 패드 당 10 작동 전극이있다; 각 전극은 직경 250 μm의입니다. 조립 된 바이오칩은 ECIS 테스트 장치에 삽입 할 때 임피던스 측정을 취득 금 전극 연결이 있습니다. 두 개의 밀폐 된 유체 U 자형 채널 각각. RTgill-W1 세포 현탁액 2 ㎖를 보유이 단일 감지 전극에 합류 셀 배율 ECIS 판독기 유체 바이오칩을 보여준다 할 것이다. 그림 2 :.. ECIS Reader에서 유체 바이오칩 확대 된 영역이 하나의 감지 전극에 RTgill-W1 세포의 합류 단층을 보여줍니다 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53555/53555fig2large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>

<table><tbody><tr><td>Fetal bovine serum</td><td>Life Technologies, Inc. www.lifetechnologies.com</td><td>16000-085</td><td>Store @ -20 &amp;deg;C. Thaw @ room temperature before use. Ingredient for complete L-15 cell culture media (10%).</td></tr><tr><td>Fibronectin, bovine plasma</td><td>EMD Millipore Corp.&amp;nbsp;&amp;nbsp; www.emdmillipore.com&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;</td><td>341631-1 mg</td><td>Store @ -20 &amp;deg;C. Thaw @ room temperature before use. Mix with L-15 media for a concentration of 10 &amp;#956;g/ml and freeze @ -20 &amp;deg;C in aliquots. Use as substrate for biochips.</td></tr><tr><td>L-15 media without L-glutamine</td><td>Lonza&amp;nbsp; www.lonzabioscience.com</td><td>12-700F</td><td>Basal media for cell culture and feeding biochips. Store at 6 &amp;deg;C.</td></tr><tr><td>L-15ex powdered media with phenol red</td><td>US Biological&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp; www.usbio.net</td><td>L1501</td><td>Media is weighed out in 60 mg aliquots in 0.1 dram vials and stored at 6 &amp;deg;C in foil pouches with dessicant packs. Nine month shelf-life. Mixed with 10 ml of water sample for testing in biochips.</td></tr><tr><td>PBS, w/o Ca&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt; or Mg&lt;sup&gt;2+&lt;/sup&gt;</td><td>Lonza&amp;nbsp; www.lonzabioscience.com</td><td>17-516F</td><td>Store at room temperature. Used for rinsing media when trypsinizing cell culture flasks.&amp;nbsp;&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>Trypsin, EDTA</td><td>Lonza&amp;nbsp; www.lonzabioscience.com</td><td>CC-5012</td><td>Store @ -20 &amp;deg;C. Thaw at room temperature and use to trypsinize cell culture flasks.&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>T175 culture flasks</td><td>Fisher Scientific&lt;br/&gt; www.fishersci.com</td><td>12-565-30</td><td>Used for culturing RTgill-W1 cells.</td></tr><tr><td>Bleach</td><td>Chlorox&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp; www.chlorox.com</td><td></td><td>Diluted to 20% with millique or distilled water for cleaning ECIS chips. Any household bleach is acceptable.</td></tr><tr><td>70% ethyl alcohol</td><td></td><td></td><td>For disinfecting biohood surfaces and any materials being placed in biohood.</td></tr><tr><td>Rainbow trout gill cells (RTgill-W1)&amp;nbsp;</td><td>American Type Tissue Culture Collection&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp; www.atcc.org</td><td>CRL-2523</td><td>Cells cultured and used for biosensor (seeding biochips).</td></tr><tr><td>GlutaMAX-1 Supplement, 200 mM</td><td>Lonza&amp;nbsp; www.lonzabioscience.com</td><td>35050-061</td><td>Store at room temperature.&amp;nbsp; Ingredient for complete L-15 cell culture media (1%).</td></tr><tr><td>Penn/Strep Stock 10K/10K</td><td>Lonza&amp;nbsp; www.lonzabioscience.com</td><td>17-602E</td><td>Store @ -20 &amp;deg;C. Thaw @ room temperature before use. Ingredient for complete L-15 cell culture media (1%).</td></tr><tr><td>Pharmed BPT tubing</td><td>U.S. Plastic Corp.&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp; www.usplastic.com</td><td>57317</td><td>Cut in 27 mm sections and autoclaved. Used for seeding biochips with cells and as a closed loop between media changes.</td></tr><tr><td>Polycarbonate luer fittings for Pharmed tubing assemblies</td><td>Value Plastics&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;</td><td>MTLS210-9</td><td>Secured to each end of cut Pharmed tubing for insertion into bichips.</td></tr><tr><td>20 ml syringes, slip-tip</td><td>VWR Scientific&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp; us.vwr.com</td><td>BD302831</td><td>Used for injection of cell suspension for seeding ECIS chips, as well as for feeding chips.</td></tr><tr><td>0.1 dram snap-cap polypropylene microvials</td><td>Bottles Jars and Tubes, Inc.&amp;nbsp;&amp;nbsp; www.bottlesjarsandtubes.com</td><td>30600</td><td>Used to store 60 mg aliquots of L-15ex powdered media.</td></tr><tr><td>60 mil Lexan fluidic ECIS biochips</td><td>Nanohmics, Inc.&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp; www.nanohmics.com</td><td></td><td>Custom-made by Nanohmics, Inc. RTgill-W1 cells will be injected into the biochips and seeded chips will be placed in ECIS reader for testing.</td></tr><tr><td>Autoclavable Plastic Instrument Box&lt;br/&gt; 17 1/2&quot; x 7 3/4&quot; x 2 3/8&quot;</td><td>Medi-Dose EPS&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp; medidose.com</td><td>IB701</td><td>Used to store the following; autoclaved plugs, biochips that have been cleaned, seeded biochips.&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>Paper heat-seal sterilization pouches, 7 &amp;frac12;&amp;rdquo; x 13&amp;rdquo;</td><td>CardinalHealth&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp; www.cardinalhealth.com</td><td>90713</td><td>Used for autoclaving tubing and fittings and plugs.</td></tr><tr><td>Quantos automated powder dispenser</td><td>Mettler Toledo&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp; www.mt.com</td><td>QB5</td><td>Automated dispension of 60 mg aliquots of powdered L-15ex into 0.1 dram vials.</td></tr><tr><td>ECIS reader</td><td>Nanohmics, Inc.&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp; www.nanohmics.com</td><td></td><td>Custom-made by Nanohmics, Inc. Seeded biochip is inserted into the reader for conducting water toxicity testing.</td></tr><tr><td>3 x 5 metalized 2.5 mil polypropylene reclosable bags</td><td>Uline&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp; www.uline.com</td><td>S-16893</td><td>Packaging and storage for both seeded biochips and powdered L-15ex media vials.</td></tr><tr><td>Leatherman squirt ps4</td><td>Amazon&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp; www.Amazon.com</td><td></td><td>Used to open powdered media vials.</td></tr><tr><td>1 g silica gel desiccant packets&amp;nbsp;</td><td>Uline&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp; www.uline.com</td><td>S-3902</td><td>Put in polypropylene bags with L-15ex powdered media vials to prevent the powder from picking up moisture.</td></tr><tr><td>Sterile 250 or 500 ml Nalgene bottles</td><td>Fisher Scientific&lt;br/&gt; www.fishersci.com</td><td>09-740-25C or E</td><td>Hold cell suspensions for seeding ECIS chips in biohood.</td></tr><tr><td>Plugs for biochips</td><td>Nanohmics, Inc.&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp; www.nanohmics.com</td><td></td><td>Custom-made by Nanohmics, Inc. Used to seal ports on biochips before storage at 6 &amp;deg;C.</td></tr><tr><td>Drains for ECIS biochips</td><td>Nanohmics, Inc.&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp; www.nanohmics.com</td><td></td><td>Custom-made by Nanohmics, Inc. Placed on 2 inner ports on biochips prior to insertion in ECIS reader.&amp;nbsp; Allows for excess media to drain from channels during test injections.&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>Hemocytometer</td><td>Fisher Scientific&lt;br/&gt; www.fishersci.com</td><td>S17040</td><td>Needed for counting cells prior to adjusting cell suspension for injection into biochips.</td></tr><tr><td>Brightfield microscope w/ 10X objective</td><td>Leitz Labovert</td><td></td><td>Any brightfield microscope is acceptable.</td></tr><tr><td>Class II biological safety cabinet</td><td></td><td></td><td>Any class II biological safety cabinet where cell culture can be performed under sterile conditions is acceptable.</td></tr><tr><td>Microcentrifuge tubes, 0.6 ml</td><td>Fisher Scientific&lt;br/&gt; www.fishersci.com</td><td>02-681-311</td><td>Holds 1 ml of cell suspension prior to counting cells.</td></tr><tr><td>Slip 10 cc red syringes</td><td>Procedure Products, Inc.&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp; www.procedureproducts.com</td><td>S/49S 30-R</td><td>Withdraws 9 ml of test water sample and used to inject sample into biochip.</td></tr><tr><td>Slip 10 cc blue syringes</td><td>Procedure Products, Inc.&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp; www.procedureproducts.com</td><td>S/49S 30-B</td><td>Withdraws 9 ml of control water sample and used to inject sample into biochip.</td></tr><tr><td>&amp;frac12; oz. clear pet plastic jar w/ white ribbed lined caps</td><td>SKS Bottle &amp;amp; Packaging, Inc.&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp; www.sks-bottle.com</td><td>0605-30</td><td>Sample vials used for mixing L-15ex powder and 10 ml of water sample for testing.</td></tr><tr><td>50 ml sterile conical polypropylene centrifuge tubes</td><td>Fisher Scientific&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp; www.fishersci.com</td><td>12-565-269</td><td>Used to hold 40 ml aliquots of 10 &amp;#956;g/ml fibronectin at -20 &amp;deg;C.</td></tr><tr><td>NIDS ACE Acetylcholinesterase Inhibitor Detection Test</td><td>ANP Technologies, Inc.&lt;br/&gt;www.anptinc.com</td><td>ACE-400</td><td>Sensor designed for the rapid detection of pesticides in drinking water</td></tr></tbody></table>

preparation and testing of impedance-based fluidic biochips with rtgill-w1 cells for rapid evaluation of drinking water samples for toxicity

This manuscript describes how to prepare fluidic biochips with Rainbow trout gill epithelial (RTgill-W1) cells for use in a field portable water toxicity sensor. A monolayer of RTgill-W1 cells forms on the sensing electrodes enclosed within the biochips. The biochips are then used for testing in a field portable electric cell-substrate impedance sensing (ECIS) device designed for rapid toxicity testing of drinking water. The manuscript further describes how to run a toxicity test using the prepared biochips. A control water sample and the test water sample are mixed with pre-measured powdered media and injected into separate channels of the biochip. Impedance readings from the sensing electrodes in each of the biochip channels are measured and compared by an automated statistical software program. The screen on the ECIS instrument will indicate either "Contamination Detected" or "No Contamination Detected" within an hour of sample injection. Advantages are ease of use and rapid response to a broad spectrum of inorganic and organic chemicals at concentrations that are relevant to human health concerns, as well as the long-term stability of stored biochips in a ready state for testing. Limitations are the requirement for cold storage of the biochips and limited sensitivity to cholinesterase-inhibiting pesticides. Applications for this toxicity detector are for rapid field-portable testing of drinking water supplies by Army Preventative Medicine personnel or for use at municipal water treatment facilities.

이 문서에 설명 된 ECIS 기술은 미국 환경 보호청 (USEPA)에서 기술 테스트 및 평가 프로그램 (TTEP)를 -sponsored 테스트를 받았다. 열세 화학 물질 식수 가능한 오염 물질이 될 수 유독 산업 화합물의 광범위한 스펙트럼의 대표로 테스트하기 위해 선정되었다. 테스트하는 동안, 13 (9)가 사람의 건강에 관련된 농도 시간 내에 ECIS 의해 검출 된 8. 표 1은 이러한 오염 시험의 결과를 도시한다.도 4를하면 &quot;오염&quot;결과가 어떻게 보이는지 대표 ECIS 리더 화면. 대부분의 경우, 셀룰러 임피던스 컨트롤과 비교하여 오염 된 샘플에 대해 감소되었다. 때때로, 특정 화합물 임피던스의 증가를 야기 할 수있다. 또한 표 1에 나타내 </strong&gt; 깨끗한 물 테스트입니다. 마흔 깨끗한 물 시료를 실행하고, 어떤 오염이 표본에서 검출되지 않았다 &quot;어떤 오염이 검출되지 않는&quot;의 대표적인 스크린 샷 (도 5 참조). <img alt="그림 4" src="/files/ftp_upload/53555/53555fig4.jpg" /> 그림 4 : &quot;오염 된&quot;물 샘플의 ECIS 리더 스크린 샷 오염 된 물 샘플에서 정규화 된 임피던스 그래픽과 결과의 예.. 청색 라인은 제어 전극의 각각의 정규화 된 임피던스를 나타내고; 빨간색 선이 시료 전극의 각각의 정규화 된 임피던스를 나타낸다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53555/53555fig4large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a> <img alt="그림 5" src="/files/ftp_upload/53555/53555fig5.jpg" /> 그림 5 : &quot;어떤 오염 신호가 없습니다&quot;물 샘플의 ECIS 리더 스크린 샷 오염되지 않은 물 샘플에서 정규화 된 임피던스 그래픽과 결과의 예.. 청색 라인은 제어 전극의 각각의 정규화 된 임피던스를 나타내고; 빨간색 선이 시료 전극의 각각의 정규화 된 임피던스를 나타낸다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53555/53555fig5large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a> <table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody><tr><td> 범주 </td><td> 오염 물질 </td><td colspan="3"> 농도 테스트 (㎎ / ℓ) 1 </td><td colspan="2"> 감지 ≤1 시간 N = 4/4 칩 </td></tr><tr><td rowspan="8"> 살충제 </td><td> Aldicarb </td><td colspan="3"> 0.17 </td><td colspan="2"> 아니 </td></tr><tr><td> 아르센<html> IC (아비산 나트륨) </td><td colspan="3"> 4.5 </td><td colspan="2"> 예 </td></tr><tr><td> 아 지드 (아지 화 나트륨) </td><td colspan="3"> 46.​​7 </td><td colspan="2"> 예 </td></tr><tr><td> Fenamiphos </td><td colspan="3"> 0.56 </td><td colspan="2"> 아니 </td></tr><tr><td> Methamidophos </td><td colspan="3"> 1.4 </td><td colspan="2"> 아니 </td></tr><tr><td> 메틸 파라티온 </td><td colspan="3"> 33.6 </td><td colspan="2"> 예 </td></tr><tr><td> 파라쿼트 (디 클로라이드) </td><td colspan="3"> 4.6 </td><td colspan="2"> 아니 </td></tr><tr><td> Pentachlorophenate (나트륨) </td><td colspan="3"> 71.9 </td><td colspan="2"> 예 </td></tr><tr><td rowspan="5"> 산업 화학 </td><td> 암모니아 </td><td colspan="3"> (924) </td><td colspan="2"> 예 </td></tr><tr><td> 구리 (구리 II 황산) </td><td colspan="3"> (103) </td><td colspan="2"> 예 </td></tr><tr><td> 시안화물 (나트륨) </td>3 &quot;&gt; (14) </td><td colspan="2"> 예 </td></tr><tr><td> 수은 (염화) </td><td colspan="3"> 24.7 </td><td colspan="2"> 예 </td></tr><tr><td> 톨루엔 </td><td colspan="3"> (444) </td><td colspan="2"> 예 </td></tr><tr><td> 깨끗한 물 2 </td><td> 없음 </td><td colspan="3"> NA </td><td colspan="2"> 아니 </td></tr><tr><td colspan="7"> 시험 한 농도 등은 양자리 의해 원고와 동일하다. (2014). </td></tr><tr><td colspan="7"> 2 40 깨끗한 물 샘플이없는 오염으로 실행되었다. </td></tr></tbody></table> 표 1 : ECIS에 의해 탐지 된 물 샘플에서 오염 물질.

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Preparation and Testing of Impedance-based Fluidic Biochips with RTgill-W1 Cells for Rapid Evaluation of Drinking Water Samples for Toxicity

준비 및 시험 독성에 대한 신속한 평가 음주의 물 샘플에 대한 RTgill-W1 세포와 유체 바이오칩을 임피던스 기반

This manuscript describes how to prepare fluidic biochips with Rainbow trout gill epithelial cells for use in a field portable electric cell-substrate impedance sensor. The protocol for running a rapid drinking water toxicity test with the sensor is also described.

This manuscript describes how to prepare fluidic biochips with Rainbow trout gill epithelial (RTgill-W1) cells for use in a field portable water toxicity ...

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Regeneration of Arrayed Gold Microelectrodes Equipped for a Real-Time Cell Analyzer

The label-free cell-based assay is advantageous for biochemical study because of it does not require the use of experimental animals. Due to its ability to provide more dynamic information about cells under physiological conditions than classical biochemical assays, this label-free real-time cell assay based on the electric impedance principle is attracting more attention during the past decade. However, its practical utilization may be limited due to the relatively expensive cost of measurement, in which costly consumable disposable gold microchips are used for the cell analyzer. In this protocol, we have developed a general strategy to regenerate arrayed gold microelectrodes equipped for a commercial label-free cell analyzer. The regeneration process includes trypsin digestion, rinsing with ethanol and water, and a spinning step. The proposed method has been tested and shown to be effective for the regeneration and repeated usage of commercial electronic plates at least three times, which will help researchers save on the high running cost of real-time cell assays.

This protocol describes a general strategy to regenerate commercial arrayed gold microelectrodes equipped for a label-free cell analyzer aimed at saving on the high running costs ofmicrochip-based assays. The regeneration process includes trypsin digestion, rinsing with ethanol and water, and a spinning step, which enables repeated usage of microchips.

실시간 세포 분석기 장착 기준점과 골드 Microelectrodes의 재생

The label-free cell-based assay is advantageous for biochemical study because of it does not require the use of experimental animals. Due to its ability ...

연구

생화학

Culturing and Electrophysiology of Cells on NRCC Patch-clamp Chips

Due to its exquisite sensitivity and the ability to monitor and control individual cells at the level of ion channels, patch-clamping is the gold standard of electrophysiology applied to disease models and pharmaceutical screens alike 1. The method traditionally involves gently contacting a cell with a glass pipette filled by a physiological solution in order to isolate a patch of the membrane under its apex 2. An electrode inserted in the pipette captures ion-channel activity within the membrane patch or, when ruptured, for the whole cell. In the last decade, patch-clamp chips have been proposed as an alternative 3, 4: a suspended film separates the physiological medium from the culture medium, and an aperture microfabricated in the film replaces the apex of the pipette. Patch-clamp chips have been integrated in automated systems and commercialized for high-throughput screening 5. To increase throughput, they include the fluidic delivery of cells from suspension, their positioning on the aperture by suction, and automated routines to detect cell-to-probe seals and enter into whole cell mode. We have reported on the fabrication of a silicon patch-clamp chip with optimized impedance and orifice shape that permits the high-quality recording of action potentials in cultured snail neurons 6; recently, we have also reported progress towards interrogating mammalian neurons 7. Our patch-clamp chips are fabricated at the Canadian Photonics Fabrication Centre 8, a commercial foundry, and are available in large series. We are eager to engage in collaborations with electrophysiologists to validate the use of the NRCC technology in different models. The chips are used according to the general scheme represented in Figure 1: the silicon chip is at the bottom of a Plexiglas culture vial and the back of the aperture is connected to a subterranean channel fitted with tubes at either end of the package. Cells are cultured in the vial and the cell on top of the probe is monitored by a measuring electrode inserted in the channel.The two outside fluidic ports facilitate solution exchange with minimal disturbance to the cell; this is an advantage compared to glass pipettes for intracellular perfusion.
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Figure 1. Principle of measurement using the NRCC patch-clamp chip
We detail here the protocols to sterilize and prime the chips, load them with medium, plate them with cells, and finally use them for electrophysiological recordings.

We show how planar patch-clamp chips fabricated at the National Research Council of Canada are sterilized, primed, loaded with medium, plated with cells, and used for electrophysiological recordings.

NRCC 패치 - 클램프 칩에 대한 세포의 Culturing 및 전기 생리학

Due to its exquisite sensitivity and the ability to monitor and control individual cells at the level of ion channels, patch-clamping is the gold standard ...

신경과학

A Microfluidic Chip for the Versatile Chemical Analysis of Single Cells

We present a microfluidic device that enables the quantitative determination of intracellular biomolecules in multiple single cells in parallel. For this purpose, the cells are passively trapped in the middle of a microchamber. Upon activation of the control layer, the cell is isolated from the surrounding volume in a small chamber. The surrounding volume can then be exchanged without affecting the isolated cell. However, upon short opening and closing of the chamber, the solution in the chamber can be replaced within a few hundred milliseconds. Due to the reversibility of the chambers, the cells can be exposed to different solutions sequentially in a highly controllable fashion, e.g. for incubation, washing, and finally, cell lysis. The tightly sealed microchambers enable the retention of the lysate, minimize and control the dilution after cell lysis. Since lysis and analysis occur at the same location, high sensitivity is retained because no further dilution or loss of the analytes occurs during transport. The microchamber design therefore enables the reliable and reproducible analysis of very small copy numbers of intracellular molecules (attomoles, zeptomoles) released from individual cells. Furthermore, many microchambers can be arranged in an array format, allowing the analysis of many cells at once, given that suitable optical instruments are used for monitoring. We have already used the platform for proof-of-concept studies to analyze intracellular proteins, enzymes, cofactors and second messengers in either relative or absolute quantifiable manner.

In this article we present a microfluidic chip for single cell analysis. It allows the quantification of intracellular proteins, enzymes, cofactors, and second messengers by means of fluorescent assays or immunoassays.&#160;

단일 세포의 다목적 화학 분석을위한 미세 유체 칩

We present a microfluidic device that enables the quantitative determination of intracellular biomolecules in multiple single cells in parallel. For this ...

생체공학

Stress-induced Antibiotic Susceptibility Testing on a Chip

We have developed a rapid microfluidic method for antibiotic susceptibility testing in a stress-based environment. Fluid is passed at high speeds over bacteria immobilized on the bottom of a microfluidic channel. In the presence of stress and antibiotic, susceptible strains of bacteria die rapidly. However, resistant bacteria survive these stressful conditions. The hypothesis behind this method is new: stress activation of biochemical pathways, which are targets of antibiotics, can accelerate antibiotic susceptibility testing. As compared to standard antibiotic susceptibility testing methods, the rate-limiting step -&#160;bacterial growth -&#160;is omitted during antibiotic application. The technical implementation of the method is in a combination of standard techniques and innovative approaches. The standard parts of the method include bacterial culture protocols, defining microfluidic channels in polydimethylsiloxane&#160;(PDMS), cell viability monitoring with fluorescence, and batch image processing for bacteria counting. Innovative parts of the method are in the use of culture media flow for mechanical stress application, use of enzymes to damage but not kill the bacteria, and use of microarray substrates for bacterial attachment. The developed platform can be used in antibiotic and nonantibiotic related drug development and testing. As compared to the standard bacterial suspension experiments, the effect of the drug can be turned on and off repeatedly over controlled time periods. Repetitive observation of the same bacterial population is possible over the course of the same experiment.

We have developed a microfluidic platform for rapid antibiotic susceptibility testing. Fluid is passed at high speeds over bacteria immobilized on the bottom of a microfluidic channel. In the presence of stress and antibiotic, susceptible strains of bacteria die rapidly. However, resistant bacteria can survive these stressful conditions.

칩에 스트레스 유발 항생제 감수성 테스트

We have developed a rapid microfluidic method for antibiotic susceptibility testing in a stress-based environment. Fluid is passed at high speeds over ...

A Microfluidic-based Electrochemical Biochip for Label-free DNA Hybridization Analysis

Miniaturization of analytical benchtop procedures into the micro-scale provides significant advantages in regards to reaction time, cost, and integration of pre-processing steps. Utilizing these devices towards the analysis of DNA hybridization events is important because it offers a technology for real time assessment of biomarkers at the point-of-care for various diseases. However, when the device footprint decreases the dominance of various physical phenomena increases. These phenomena influence the fabrication precision and operation reliability of the device. Therefore, there is a great need to accurately fabricate and operate these devices in a reproducible manner in order to improve the overall performance. Here, we describe the protocols and the methods used for the fabrication and the operation of a microfluidic-based electrochemical biochip for accurate analysis of DNA hybridization events. The biochip is composed of two parts: a microfluidic chip with three parallel micro-channels made of polydimethylsiloxane (PDMS), and a 3 x 3 arrayed electrochemical micro-chip. The DNA hybridization events are detected using electrochemical impedance spectroscopy (EIS) analysis. The EIS analysis enables monitoring variations of the properties of the electrochemical system that are dominant at these length scales. With the ability to monitor changes of both charge transfer and diffusional resistance with the biosensor, we demonstrate the selectivity to complementary ssDNA targets, a calculated detection limit of 3.8 nM, and a 13% cross-reactivity with other non-complementary ssDNA following 20 min&#160;of incubation. This methodology can improve the performance of miniaturized devices by elucidating on the behavior of diffusion at the micro-scale regime and by enabling the study of DNA hybridization events.

We present a microfluidic-based electrochemical biochip for DNA hybridization detection. Following ssDNA probe functionalization, the specificity, sensitivity, and detection limit are studied with complementary and non-complementary ssDNA targets. Results illustrate the influence of the DNA hybridization events on the electrochemical system, with a detection limit of 3.8 nM.

라벨없는 DNA의 혼성화 분석 용 미세 유체 기반 전기 바이오칩

Miniaturization of analytical benchtop procedures into the micro-scale provides significant advantages in regards to reaction time, cost, and integration ...

Designing Microfluidic Devices for Studying Cellular Responses Under Single or Coexisting Chemical/Electrical/Shear Stress Stimuli

Microfluidic devices are capable of creating a precise and controllable cellular micro-environment of pH, temperature, salt concentration, and other physical or chemical stimuli. They have been commonly used for in vitro cell studies by providing in vivo like surroundings. Especially, how cells response to chemical gradients, electrical fields, and shear stresses has drawn many interests since these phenomena are important in understanding cellular properties and functions. These microfluidic chips can be made of glass substrates, silicon wafers, polydimethylsiloxane (PDMS) polymers, polymethylmethacrylate (PMMA) substrates, or polyethyleneterephthalate (PET) substrates. Out of these materials, PMMA substrates are cheap and can be easily processed using laser ablation and writing. Although a few microfluidic devices have been designed and fabricated for generating multiple, coexisting chemical and electrical stimuli, none of them was considered efficient enough in reducing experimental repeats, particular for screening purposes. In this report, we describe our design and fabrication of two PMMA-based microfluidic chips for investigating cellular responses, in the production of reactive oxygen species and the migration, under single or coexisting chemical/electrical/shear stress stimuli. The first chip generates five relative concentrations of 0, 1/8, 1/2, 7/8, and 1 in the culture regions, together with a shear stress gradient produced inside each of these areas. The second chip generates the same relative concentrations, but with five different electric field strengths created within each culture area. These devices not only provide cells with a precise, controllable micro-environment but also greatly increase the experimental throughput.

Micro-fabricated devices integrated with fluidic components provide an in vitro platform for cell studies mimicking the in vivo micro-environment. We developed polymethylmethacrylate-based microfluidic chips for studying cellular responses under single or coexisting chemical/electrical/shear stress stimuli.

단일 또는 공존 화학 / 전기 / 전단 응력 자극에서 세포 응답 유학을위한 미세 유체 장치 설계

Microfluidic devices are capable of creating a precise and controllable cellular micro-environment of pH, temperature, salt concentration, and other ...

Dry Film Photoresist-based Electrochemical Microfluidic Biosensor Platform: Device Fabrication, On-chip Assay Preparation, and System Operation

In recent years, biomarker diagnostics became an indispensable tool for the diagnosis of human disease, especially for the point-of-care diagnostics. An easy-to-use and low-cost sensor platform is highly desired to measure various types of analytes (e.g., biomarkers, hormones, and drugs) quantitatively and specifically. For this reason, dry film photoresist technology - enabling cheap, facile, and high-throughput fabrication - was used to manufacture the microfluidic biosensor presented here. Depending on the bioassay used afterwards, the versatile platform is capable of detecting various types of biomolecules. For the fabrication of the device, platinum electrodes are structured on a flexible polyimide (PI) foil in the only clean-room process step. The PI foil serves as a substrate for the electrodes, which are insulated with an epoxy-based photoresist. The microfluidic channel is subsequently generated by the development and lamination of dry film photoresist (DFR) foils onto the PI wafer. By using a hydrophobic stopping barrier in the channel, the channel is separated into two specific areas: an immobilization section for the enzyme-linked assay and an electrochemical measurement cell for the amperometric signal readout.
The on-chip bioassay immobilization is performed by the adsorption of the biomolecules to the channel surface. The glucose oxidase enzyme is used as a transducer for electrochemical signal generation. In the presence of the substrate, glucose, hydrogen peroxide is produced, which is detected at the platinum working electrode. The stop-flow technique is applied to obtain signal amplification along with rapid detection. Different biomolecules can quantitatively be measured by means of the introduced microfluidic system, giving an indication of different types of diseases, or, in regard to therapeutic drug monitoring, facilitating a personalized therapy.

A microfluidic biosensor platform was designed and fabricated using low-cost dry film photoresist technology for the rapid and sensitive quantification of various analytes. This single-use system allows for the electrochemical readout of on-chip-immobilized enzyme-linked assays by means of the stop-flow technique.

드라이 필름 포토 레지스트 기반 전기 화학 미세 바이오 센서 플랫폼: 장치 제작, 온 칩 시험 준비 및 시스템 운영

In recent years, biomarker diagnostics became an indispensable tool for the diagnosis of human disease, especially for the point-of-care diagnostics. An ...

Fabrication and Validation of an Organ-on-chip System with Integrated Electrodes to Directly Quantify Transendothelial Electrical Resistance

Organs-on-chips, in vitro models involving the culture of (human) tissues inside microfluidic devices, are rapidly emerging and promise to provide useful research tools for studying human health and disease. To characterize the barrier function of cell layers cultured inside organ-on-chip devices, often transendothelial or transepithelial electrical resistance (TEER) is measured. To this end, electrodes are usually integrated into the chip by micromachining methods to provide more stable measurements than is achieved with manual insertion of electrodes into the inlets of the chip. However, these electrodes frequently hamper visual inspection of the studied cell layer or require expensive cleanroom processes for fabrication. To overcome these limitations, the device described here contains four easily integrated electrodes that are placed and fixed outside of the culture area, making visual inspection possible. Using these four electrodes the resistance of six measurement paths can be quantified, from which the TEER can be directly isolated, independent of the resistance of culture medium-filled microchannels. The blood-brain barrier was replicated in this device and its TEER was monitored to show the device applicability. This chip, the integrated electrodes and the TEER determination method are generally applicable in organs-on-chips, both to mimic other organs or to be incorporated into existing organ-on-chip systems.

This publication describes the fabrication of an organ-on-chip device with integrated electrodes for direct quantification of transendothelial electrical resistance (TEER). For validation, the blood-brain barrier was mimicked inside this microfluidic device and its barrier function was monitored. The presented methods for electrode integration and direct TEER quantification are generally applicable.

제조 및 통합된 전극 Transendothelial 전기 저항을 직접 측정 하는 기관-온-칩 시스템의 유효성 검사

Organs-on-chips, in vitro models involving the culture of (human) tissues inside microfluidic devices, are rapidly emerging and promise to provide useful ...

전기 셀 기판 감지에 의한 MOF 유도 셀 거동 변화 평가

Electric Cell-Substrate Sensing for Real-Time Evaluation of Metal-Organic Framework Toxicological Profiles

Metal-organic frameworks (MOFs) are hybrids formed through the coordination of metal ions and organic linkers in organic solvents. The implementation of MOFs in biomedical and industrial applications has led to concerns regarding their safety. Herein, the profile of a selected MOF, a zeolitic imidazole framework, was evaluated upon exposure to human lung epithelial cells. The platform for evaluation was a real-time technique (i.e., electric cell-substrate impedance sensing [ECIS]). This study identifies and discusses some of the deleterious effects of the selected MOF on the exposed cells. Furthermore, this study demonstrates the benefits of using the real-time method versus other biochemical assays for comprehensive cell evaluations. The study concludes that observed changes in cell behavior could hint at possible toxicity induced upon exposure&#160;to MOFs of different physicochemical characteristics and the dosage of those frameworks being used. By understanding changes in cell behavior, one foresees the ability to improve safe-by-design strategies of MOFs to be used for biomedical applications by specifically tailoring their physicochemical characteristics.

저자 스포트라이트: Advances in Evaluating Human Lung Epithelial Cells' Response to Metal-Organic Frameworks (금속-유기 프레임워크에 대한 인간 폐 상피 세포의 반응 평가의 발전) 

The following study evaluates the toxicological profile of a selected metal-organic framework utilizing electric cell-substrate impedance sensing (ECIS), a real-time, high-throughput screening technique.

금속-유기 프레임워크 독성 프로파일의 실시간 평가를 위한 전기 전지-기질 감지

Metal-organic frameworks (MOFs) are hybrids formed through the coordination of metal ions and organic linkers in organic solvents. The implementation of ...

준비 및 시험 독성에 대한 신속한 평가 음주의 물 샘플에 대한 RTgill-W1 세포와 유체 바이오칩을 임피던스 기반

요약

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이 비디오의 챕터

실시간 세포 분석기 장착 기준점과 골드 Microelectrodes의 재생

NRCC 패치 - 클램프 칩에 대한 세포의 Culturing 및 전기 생리학

단일 세포의 다목적 화학 분석을위한 미세 유체 칩

칩에 스트레스 유발 항생제 감수성 테스트

라벨없는 DNA의 혼성화 분석 용 미세 유체 기반 전기 바이오칩

단일 또는 공존 화학 / 전기 / 전단 응력 자극에서 세포 응답 유학을위한 미세 유체 장치 설계

드라이 필름 포토 레지스트 기반 전기 화학 미세 바이오 센서 플랫폼: 장치 제작, 온 칩 시험 준비 및 시스템 운영

제조 및 통합된 전극 Transendothelial 전기 저항을 직접 측정 하는 기관-온-칩 시스템의 유효성 검사

금속-유기 프레임워크 독성 프로파일의 실시간 평가를 위한 전기 전지-기질 감지

금속-유기 프레임워크 독성 프로파일의 실시간 평가를 위한 전기 전지-기질 감지