Mikroakışkan Cihazlarda Elektrik Alan Kaynaklı SinirSel Öncül Farklılaşma

Özet

Bu çalışmada, sadece mikroakışkan bir sistemde doğrudan akım (DC) darbe stimülasyonu ile indüklenen nöral kök ve progenitör hücrelerin (NPC' ler) farklılaşması için bir protokol sunuyoruz.

Özet

Fizyolojik elektrik alanları (EF) hücre göçü, farklılaşma, bölünme ve ölümde hayati roller oynar. Bu makalede, mikroskopi kullanılarak uzun süreli hücre farklılaşması çalışması için kullanılan mikroakışkan hücre kültürü sistemi açıklanmaktadır. Mikroakışkan sistem aşağıdaki ana bileşenlerden oluşur: optik olarak şeffaf bir elektrotaktik çip, şeffaf bir indiyum-kalay-oksit (ITO) ısıtıcı, bir kültür medya dolum pompası, bir elektrik güç kaynağı, yüksek frekanslı bir güç amplifikatörü, bir EF çoklayıcı, programlanabilir bir X-Y-Z motorlu aşama ve dijital kamera ile donatılmış ters faz kontrastlı mikroskop. Mikroakışkan sistem, genel deneysel kurulumu ve buna karşılık reaktif ve numune tüketimini basitleştirmede faydalıdır. Bu çalışma, doğru akım (DC) darbe stimülasyonu ile indüklenen nöral kök ve progenitör hücrelerin (NPC' ler) farklılaştırılmasını içerir. Kök hücre bakım ortamında, fare NPC'leri (mNPC'ler) DC darbe stimülasyonundan sonra nöronlara, astrositlere ve oligodendrositlere farklılaştı. Sonuçlar, basit DC nabız tedavisinin mNPC'lerin kaderini kontrol edebileceğini ve sinir sistemi bozuklukları için terapötik stratejiler geliştirmek için kullanılabileceğini göstermektedir. Sistem, birden fazla kanalda hücre kültürü, uzun süreli EF stimülasyonu, hücre morfolojik gözlemi ve otomatik zaman atlamalı görüntü alımı için kullanılabilir. Bu mikroakışkan sistem sadece gerekli deneysel süreyi kısaltmakla kalmaz, aynı zamanda mikroçevrim üzerindeki kontrol doğruluğunu da arttırır.

Giriş

Nöral öncül hücreler (NPC'ler, nöral kök ve progenitör hücreler olarak da bilinir) nörodejeneratif terapötik strateji için umut verici bir aday olabilir¹. Farklılaşmamış NPC'ler kendi kendini yenileme kapasitesine, çoklu güçlülüğe ve proliferatif yete sahip^2,3. Daha önceki bir çalışmada hücre dışı matris ve moleküler arabulucuların NPC'nin farklılaşmasını düzenlediği bildirilmiştir. Epidermal büyüme faktörü (EGF) ve temel fibroblast büyüme faktörü (bFGF) NPC çoğalmasını teşvik eder, böylece farklılaşmamış durumu korur⁴.

Önceki çalışmal....

Protokol

1. MOE çipinin tasarımı ve imalatı

1. Tek tek polimetil methakril (PMMA) katmanları ve çift taraflı bant için uygun yazılımı kullanarak desenlerçizin(Şekil 1A, Malzeme Tablosu ). Hem PMMA levhalarını hem de çift taraflı bandı CO₂ lazer makine katibi (Şekil 1B)ile kesin.
   1. CO₂ lazer katipini aç ve kişisel bir bilgisayara bağla. Yazılımı kullanarak tasarlanmış desen dosyasını açın.
   2. PMMA levhaları (275 mm x 400 mm) veya çift taraflı bandı (210 mm x 297 mm) lazer katibinin platformuna yerleştirin (Şekil 2A). Otomatik odak....

Sonuçlar

MOE çipinin ayrıntılı yapılandırması Şekil 1'de gösterilmiştir. Mikroakışkan çip, deneysel kurulum boyutunu, numune hacmini ve reaktif hacmini azaltmak için yararlı bir yaklaşım sağlar. MOE çipi, tek bir çalışmada aynı anda üç bağımsız EF stimülasyon deneyi ve birkaç immünostaining koşulu gerçekleştirmek için tasarlanmıştır (Şekil 3). Ek olarak, yüksek optik şeffaflığa sahip MOE çipi ko.......

Tartışmalar

MOE çipinin imalatı sırasında, adaptörler hızlı etkili siyanoakrilat tutkal ile MOE çipinin Katman 1'ine bağlanır. Tutkal adaptörlerin 4 köşesine uygulanır ve daha sonra adaptörlerin üzerine eşit basınç uygulanır. Tutkalın tam polimerizasyonunu sağlamak için fazla miktarda tutkaldan kaçınılmalıdır. Ayrıca, tamamlanan MOE talaş montajı bir vakum odasında inkübe edilir. Bu adım PMMA katmanı, çift taraflı bant ve kapak camı arasındaki kabarcıkların giderilmesine yardımcı olur.

.......

Malzemeler

Name	Company	Catalog Number	Comments
1 mm PMMA substrates (Layers 1-3)	BHT	K2R20	Polymethyl methacrylate (PMMA), http://www.bothharvest.com/zh-tw/product-421076/Optical-PMMA-Non-Coated-BHT-K2Rxx-xx=-thickness-choices.html
15 mL plastic tube	Protech Technology Enterprise Co., Ltd	CT-15-PL-TW	Conical bottomed tube with cap, assembled, presterilized
3 mL syringe	TERUMO	DVR-3413	3 mL oral syringes, without needle
3 mm optical grade PMMA (Layer 5)	CHI MEI Corporation	ACRYPOLY PMMA Sheet	Optical grade PMMA
3-way stopcock	NIPRO	NCN-3L	Sterile disposable 3-way stopcock
5 mL syringe	TERUMO	DVR-3410	5 mL oral syringes, without needle
Adaptor	Dong Zhong Co., Ltd.	Customized	PMMA adaptor
Agarose	Sigma-Aldrich	A9414	Agarose, low gelling temperature
Amplifier	A.A. Lab Systems Ltd	A-304	High voltage amplifier
AutoCAD software	Autodesk	Educational Version	Drafting
B-27 supplement	Gibco	12587-010	B-27 supplement (50x), minus vitamin A
Basic fibroblast growth factor (bFGF)	Peprotech	AF-100-18B	Also called recombinant human FGF-basic
Black rubber bung	TERUMO	DVR-3413	From 3 mL oral syringes, without needle
Bovine serum albumin (BSA)	Sigma-Aldrich	B4287	Blocking reagent
Centrifuge	HSIANGTAI	CV2060	Centrifuge
CO2 laser scriber	Laser Tools and Technics Corp.	ILS-II	Purchased from http://www.lttcorp.com/index.htm
Cone connector	IDEX Health & Science	F-120X	One-piece fingertight 10-32 coned, for 1/16" OD natural
Cone-Luer adaptor	IDEX Health & Science	P-659	Luer Adapter 10-32 Female to Female Luer, PEEK
Confocal fluorescence microscope	Leica Microsystems	TCS SP5	Leica TCS SP5 user manual, http://www3.unifr.ch/bioimage/wp-content/uploads/2013/10/User-Manual_TCS_SP5_V02_EN.pdf
Digital camera	OLYMPUS	E-330	Automatic time-lapse image acquisition
Digital oscilloscope	Tektronix	TDS2024	Measure voltage or current signals over time in an electronic circuit or component to display amplitude and frequency.
Double-sided tape	3M	PET 8018	Purchased from http://en.thd.com.tw/
Dulbecco’s modified Eagle’s medium/Ham's nutrient mixture F-12 (DMEM/F12)	Gibco	12400024	DMEM/F-12, powder, HEPES
Dulbecco's phosphate-buffered saline (DPBS)	Gibco	21600010	DPBS, powder, no calcium, no magnesium
EF multiplexer	Asiatic Sky Co., Ltd.	Customized	Monitor and control the electric current in individual channels
Epidermal growth factor (EGF)	Peprotech	AF-100-15	Also called recombinant human EGF
Fast-acting cyanoacrylate glue	3M	7004T	Strength instant adhesive (liquid)
Flat bottom connector	IDEX Health & Science	P-206	Flangeless male nut Delrin, 1/4-28 flat-bottom, for 1/16" OD blue
Function generator	Agilent Technologies	33120A	High-performance 15 MHz synthesized function generator with built-in arbitrary waveform capability
Goat anti-mouse IgG H&L (Alexa Fluor 488)	Abcam	ab150117	Goat anti-mouse IgG H&L (Alexa Fluor 488) preadsorbed
Goat anti-rabbit IgG H&L (Alexa Fluor 555)	Abcam	ab150086	Goat polyclonal secondary antibody to rabbit IgG - H&L (Alexa Fluor 555), preadsorbed
Hoechst 33342	Invitrogen	H3570	Nuclear staining
ImageJ software	National Institutes of Health	1.48v	Analyze the fluorescent images
Indium–tin–oxide (ITO) glass	Merck	300739	For ITO heater
Inverted phase contrast microscope	OLYMPUS	CKX41	For cell morphology observation
K-type thermocouple	Tecpel	TPK-02A	Temperature thermocouples
Luer adapter	IDEX Health & Science	P618-01	Luer adapter female Luer to 1/4-28 male polypropylene
Luer lock syringe	TERUMO	DVR-3413	For agar salt bridges
Mouse anti-GFAP	eBioscience	14-9892	Astrocytes marker
Oligodendrocyte  marker  O4  antibody	R&D Systems	MAB1326	Oligodendrocytes marker
Paraformaldehyde (PFA)	Sigma-Aldrich	P6148	Fixing agent
Phosphate buffered saline (PBS)	Basic Life	BL2651	Washing solution
Poly-L-Lysine (PLL)	SIGMA	P4707	Coating solution
Precision cover glasses thickness No. 1.5H	MARIENFELD	107242	https://www.marienfeld-superior.com/precision-cover-glasses-thickness-no-1-5h-tol-5-m.html
Programmable X-Y-Z motorised stage	Tanlian Inc	Customized	Purchased from http://www.tanlian.tw/ndex.files/motort.htm
Proportional–integral–derivative (PID) controller	Toho Electronics	TTM-J4-R-AB	Temperature controller
PTFE tube	Professional Plastics Inc. Taiwan Branch	Outer diameter 1/16 Inches	White translucent PTFE tubing
Rabbit anti-Tuj1	Abcam	ab18207	Neuron marker
Syringe pump	New Era Systems Inc	NE-1000	NE-1000 programmable single syringe pump
TFD4 detergent	FRANKLAB	TFD4	Cover glass cleaner
Thermal bonder	Kuan-MIN Tech Co.	Customized	Purchased from http://kmtco.com.tw/
Triton X-100	Sigma-Aldrich	T8787	Permeabilized solution
Ultrasonic cleaner	LEO	LEO-300S	Ultrasonic steri-cleaner
Vacuum chamber	DENG YNG INSTRUMENTS CO., Ltd.	DOV-30	Vacuum drying oven
White fingertight plug	IDEX Health & Science	P-316	1/4-28 Flat-Bottom, https://www.idex-hs.com/store/fluidics/fluidic-connections/plug-teflonr-pfa-1-4-28-flat-bottom.html