JoVE Logo
Faculty Resource Center
Authors
Librarians
High Schools
About

Sign In

Summary

Abstract

Introduction

Protocol

Representative Results

Discussion

Acknowledgements

Materials

References

Immunology and Infection

طريقة الكل على رقاقة للتحليل الكيميائي العدلات السريعة مباشرة من قطرة الدم

Published: June 23rd, 2017

DOI:

10.3791/55615

1Institute of Applied Technology, Hefei Institutes of Physical Science, Chinese Academy of Sciences, 2University of Science and Technology of China, 3Department of Physics and Astronomy, University of Manitoba, 4Department of Biosystems Engineering, University of Manitoba, 5Seven Oaks General Hospital, 6Department of Immunology, University of Manitoba, 7Department of Biological Sciences, University of Manitoba
* These authors contributed equally

توفر هذه المقالة طريقة مفصلة لإجراء فحص الكيميائي العدلة السريع عن طريق دمج العزلة على رقاقة العدلات من الدم الكامل واختبار الكيميائي على رقاقة ميكروفلويديك واحدة.

العدلات الهجرة و الكيميائي حاسمة لجهاز المناعة في الجسم. وتستخدم الأجهزة ميكروفلويديك على نحو متزايد للتحقيق الهجرة العدلات والكيماوية نظرا لمزاياها في التصور في الوقت الحقيقي، ومراقبة دقيقة لتوليد تركيز تركيز الكيميائية، وانخفاض كاشف واستهلاك العينة. في الآونة الأخيرة، وقد بذلت جهود متزايدة من قبل الباحثين ميكروفلويديك نحو تطوير متكاملة وسهلة التشغيل نظم تحليل الكيميائي ميكروفلويديك، مباشرة من الدم كله. في هذا الاتجاه، وقد تم تطوير أول طريقة على كل رقاقة لدمج تنقية سلبية المغناطيسي من العدلات والمقايسة الكيميائي من عينات حجم الدم الصغيرة. هذه الطريقة الجديدة تسمح السريعة عينة إلى نتيجة اختبار العدلات الكيميائي في 25 دقيقة. في هذه الورقة، ونحن نقدم مفصلة البناء والتشغيل وتحليل البيانات طريقة لهذا الفحص الكيميائي الكل على رقاقة مع مناقشة حول استراتيجيات استكشاف الأخطاء وإصلاحها، ييميوالتوجهات والاتجاهات المستقبلية. تظهر النتائج التمثيلية للاختبار الكيميائي العدلات اختبار كاشف كيميائي محدد، N -Formyl-ميت-ليو-ف (فملب)، والبلغم من مرض الانسداد الرئوي المزمن (كوبد)، وذلك باستخدام هذه الطريقة كل على رقاقة. هذا الأسلوب ينطبق على العديد من التحقيقات المتعلقة بالهجرة الخلية والتطبيقات السريرية.

الكيميائي، وهي عملية موجهة للهجرة الخلية للذوبان التدرج الكيميائي التدرج، وتشارك بشكل حاسم في العديد من العمليات البيولوجية بما في ذلك الاستجابة المناعية 1 ، 2 ، 3 ، تطوير الأنسجة 4 والسرطان الانبثاث 5 . العدلات هي مجموعة فرعية من خلايا الدم البيضاء الأكثر وفرة وتلعب أدوارا حاسمة في تمكين وظائف الدفاع المضيف الفطرية الجسم، وكذلك في الوساطة الاستجابات المناعية التكيفية 6 ، 7 . وقد تم تجهيز العدلات بآلات كيميائية عالية التنظيم تسمح ....

Log in or to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

وتمت الموافقة على جميع بروتوكولات جمع العينات البشرية من قبل مجلس أخلاقيات البحوث المشتركة بين أعضاء هيئة التدريس في جامعة مانيتوبا، وينيبيغ.

1. ميكروفلويديك جهاز تلفيق ( الشكل 1A )

    Log in or to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

    يتم اختيار العدلات سلبا من قطرة من الدم كله مباشرة في الجهاز ميكروفلويديك. تم التحقق من نقاء العدلات معزولة من قبل على رقاقة جيمزا تلطيخ وأظهرت النتائج نموذجية على شكل حلقة ونوى الفص على شكل العدلات ( الشكل 2A ) 25 . وهذا يد?.......

    Log in or to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

    في هذه الورقة، تم وصف بروتوكول مفصل لعزل مباشرة العدلات من الدم الكامل تليها اختبار الكيميائي، وكلها على رقاقة ميكروفلويديك واحدة. هذا الأسلوب يوفر ميزات مفيدة في عملية سهلة، واختيار السلبية من العدلات عالية النقاء، سريع عينة إلى نتيجة اختبار الكيميائي، الكواشف ال.......

    Log in or to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

    ويدعم هذا العمل جزئيا من المنح المقدمة من مجلس العلوم الطبيعية والهندسة البحوث في كندا (نزيرك) والمعاهد الكندية للبحوث الصحية (سيهر). نشكر المعهد السريري للبحوث التطبيقية والتعليم في مستشفى فيكتوريا العام في وينيبيغ ومستشفى سيفين أوكس العام في وينيبيغ لإدارة العينات السريرية من البشر. نشكر الدكتور هاجيت بيريتز-سوروكا لمناقشة مفيدة حول استراتيجيات عملية الفحص. نشكر البروفيسور كارولين رن والدكتور شياو مينغ (كودي) تشن من جامعة واترلو لدعمهم السخي في عملية التصوير.

    ....

    Log in or to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

    NameCompanyCatalog NumberComments
    Device fabrication
    Mask alignerABMN/A
    SpinnerSolitec5000
    HotplateVWR11301-022
    Plasma cleanerHarrick PlasmaPDC-001
    Vacuum dessicatorFisher Scientific08-594-15A
    Digital scaleOhausCS200
    SU-8 2000 thinnerMicrochemSU-8 2000
    SU-8 2025 photoresistMicrochemSU-8 2025
    SU-8 developerMicrochemSU-8 developer
    Si waferSilicon, IncLG2065
    isopropyl alcoholFisher ScientificA416-4
    (tridecafluoro-1,1,2,2-tetrahydrooctyl) trichlorosilaneGelest78560-45-9
    Polydimethylsiloxane
    (PDMS)    		Ellsworth Adhesives2065622
    Petri DishFisher ScientificFB0875714
    Glass slidesFisher Scientific12-544-4
    Cutting padN/AN/ACustom-made
    PunchersN/AN/ACustom-made
    Name SourceCatalog NumberComments
    On-chip cell isolation and chemotaxis assay
    RPMI 1640Fisher ScientificSH3025502
    DPBSFisher ScientificSH3002802
    Bovine serum albumin
    (BSA)    		Sigma-AldrichSH3057402
    FibronectinVWRCACB356008
    fMLPSigma-AldrichF3506-10MG
    Magnetic disksIndigo Instruments44202-15 mm in diameter,
    1 mm thick
    FITC-DextranSigma-AldrichFD10S
    Rhodamine
    Sigma-Aldrich    		R4127-5G
    Giemsa stain solutionRowley Biochemical Inc.G-472-1-8OZ
    EasySep Direct Human
    Neutrophil Isolation
    Kit    		STEMCELL
    Technologies Inc    		19666
    DithiothreitolSigma-AldrichD0632
    Nikon Ti-U inverted fluorescent microscope NikonTi-U
    Microscope environmental chamber.InVivo ScientificN/A
    CCD cameraNikonDS-Fi1

    1. Kolaczkowska, E., Kubes, P. Neutrophil recruitment and function in health and inflammation. Nat Rev Immunol. 13 (13), 159-175 (2013).
    2. Luster, A. D., Alon, R., von Andrian, U. H. Immune cell migration in inflammation: present and future therapeutic targets. Nat Immunol. 6 (12), 1182-1190 (2005).
    3. Griffith, J. W., Luster, A. D. Targeting cells in motion: migrating toward improved therapies. Eur. J. Immunol. 43 (6), 1430-1435 (2013).
    4. Laird, D. J., von Andrian, U. H., Wagers, A. J. Stem cell trafficking in tissue development, growth, and disease. Cell. 132 (4), 612-630 (2008).
    5. Condeelis, J., Segall, J. E. Intravital imaging of cell movement in tumours. Nat Rev Cancer. 3 (12), 921-930 (2003).
    6. Kruger, P., et al. Neutrophils: between host defence, immune modulation, and tissue injury. PLoS Pathog. 11 (3), e1004651 (2015).
    7. Mócsai, A. Diverse novel functions of neutrophils in immunity, inflammation, and beyond. J Exp Med. 210 (7), 1283-1299 (2013).
    8. Foxman, E. F., Campbell, J. J., Butcher, E. C. Multistep navigation and the combinatorial control of leukocyte chemotaxis. J Cell Biol. 139 (7), 1349-1360 (1997).
    9. Tazzyman, S., Niaz, H., Murdoch, C. Neutrophil-mediated tumour angiogenesis: subversion of immune responses to promote tumour growth. Semin Cancer Biol. 23 (3), 149-158 (2013).
    10. Boyden, S. The chemotactic effect of mixtures of antibody and antigen on polymorphonuclear leucocytes. J Exp Med. 115 (3), 453-466 (1962).
    11. Wu, J., Wu, X., Lin, F. Recent developments in microfluidics-based chemotaxis studies. Lab Chip. 13 (13), 2484-2499 (2013).
    12. Sackmann, E. K., Fulton, A. L., Beebe, D. J. The present and future role of microfluidics in biomedical research. Nature. 507 (7491), 181-189 (2014).
    13. Kim, S., Kim, H. J., Jeon, N. L. Biological applications of microfluidic gradient devices. Integr Biol. 2 (11-12), 584-603 (2010).
    14. Irimia, D., et al. Microfluidic system for measuring neutrophil migratory responses to fast switches of chemical gradients. Lab Chip. 6 (2), 191-198 (2006).
    15. Lin, F., et al. Neutrophil migration in opposing chemoattractant gradients using microfluidic chemotaxis devices. Ann Biomed Eng. 33 (4), 475-482 (2005).
    16. Ambravaneswaran, V., Wong, I. Y., Aranyosi, A. J., Toner, M., Irimia, D. Directional decisions during neutrophil chemotaxis inside bifurcating channels. Integr Biol. 2 (11-12), 639-647 (2010).
    17. Jones, C. N., et al. Spontaneous neutrophil migration patterns during sepsis after major burns. PloS One. 9 (12), e114509 (2014).
    18. Butler, K. L., et al. Burn injury reduces neutrophil directional migration speed in microfluidic devices. PloS One. 5 (7), e11921 (2010).
    19. Wu, J., et al. A microfluidic platform for evaluating neutrophil chemotaxis induced by sputum from COPD patients. PloS One. 10 (5), e0126523 (2015).
    20. Sackmann, E. K., et al. Microfluidic kit-on-a-lid: a versatile platform for neutrophil chemotaxis assays. Blood. 120 (14), e45-e53 (2012).
    21. Agrawal, N., Toner, M., Irimia, D. Neutrophil migration assay from a drop of blood. Lab Chip. 8 (12), 2054-2061 (2008).
    22. Jones, C. N., et al. Microfluidic platform for measuring neutrophil chemotaxis from unprocessed human whole blood. J Vis Exp. (88), (2014).
    23. Jones, C. N., et al. Microfluidic assay for precise measurements of mouse, rat, and human neutrophil chemotaxis in whole-blood droplets. J Leukocyte Biol. 100 (1), 241-247 (2016).
    24. Sackmann, E. K. -. H., et al. Characterizing asthma from a drop of blood using neutrophil chemotaxis. P Natl Acad Sci. 111 (16), 5813-5818 (2014).
    25. Wu, J., et al. An all-on-chip method for testing neutrophil chemotaxis induced by fMLP and COPD patient's sputum. Technology. 04 (02), 104-109 (2016).

    This article has been published

    Video Coming Soon

    JoVE Logo

    Privacy

    Terms of Use

    Policies

    Contact Us

    Recommend to library

    JoVE NEWSLETTERS

    Research

    Education

    Authors

    Librarians

    ABOUT JoVE

    Copyright © 2024 MyJoVE Corporation. All rights reserved