Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliği gereklidir. Oturum açın veya ücretsiz deneme sürümünü başlatın.
Method Article
* Bu yazarlar eşit katkıda bulunmuştur
Kapasitif bir biyosensör kullanan yeni bir dinamik çok parametreli trombosit fonksiyonel testi için bir protokol burada sunulmaktadır. Fizyolojik alaka düzeyini artırmak için yarı katı bir mikro ortam içinde tasarlanan bu yaklaşım, trombosit sayısına, stimülasyon güçlerine ve aktivasyon yollarına duyarlı üç çıktı parametresi sağlar.
Trombositler, yapışma, yayılma, granüler sekresyon, agregasyon ve hücre iskeleti kasılması dahil olmak üzere bir dizi düzenlenmiş yanıt yoluyla kanın pıhtılaşmasında temel bir rol oynar. Bununla birlikte, mevcut tahliller, fizyolojik olmayan koşullar altında trombosit fonksiyonunun kısmi analizi ile sınırlıdır. Bu nedenle, fizyolojik ortamlarda trombosit fonksiyonunun dinamik ve çok yönlü doğasını yansıtan gelişmiş bir test gereklidir. Bu bağlamda, geleneksel tahlillere kıyasla fizyolojik olarak daha ilgili ex vivo yarı sert bir mikro ortamda trombosit fonksiyonu ile ilgili birkaç anahtar parametreyi ölçmek için yeni bir yaklaşım tanıtılmıştır. Bu yöntem, üç farklı okuma yoluyla pıhtılaşma sürecine ilişkin benzersiz bilgiler sağlayan gelişmiş bir elektrikli biyosensör olan membran kapasitans sensörünü (MCS) kullanır. Bu okumalar, trombosit sayısı, stimülasyon yoğunluğu ve spesifik aktivasyon yollarındaki değişikliklere karşı oldukça hassastır. Tamamen elektriksel bir algılama platformu olarak MCS, primer hemostatik fonksiyon bozukluklarını tespit etmek, terapötik tedavilerin etkinliğini değerlendirmek ve trombositlerin hemostaz ve trombozdaki rollerinin daha geniş bir şekilde anlaşılmasını sağlamak için bir tanı aracı olarak önemli bir potansiyel göstermektedir.
Özel kan hücreleri olan trombositler, yaralanmayı takiben kanamayı durdurmak için hemostatik yanıtı düzenlemede ve kan damarlarının iyileşmesini kolaylaştırmada çok önemlidir1. Ek olarak, küresel olarak tromboembolik hastalığa bağlı ölümlerin önde gelen nedenlerinden biri olan trombozda da çok önemli aracılar olarak hizmet ederler 2,3,4,5,6. Vasküler bir yaralanma meydana geldiğinde, trombositler bir dizi karmaşık, düzenlenmiş ve çok aşamalı fonksiyonel süreçten geçer. Bunlar, intimal matrise yapışmayı, trombosit konformasyon değişikliklerini tetikleyen hücre içi kalsiyum akışını, aktivasyonu, granül salgılanmasını, agregasyonu ve hücre iskeleti kasılmasını, sonuçta hasarlı bölgeleri kapatmak ve kanamayı önlemek için hemostatik tıkaçların oluşturulmasını ve stabilize edilmesini içerir 7,8. Antiplatelet ilaçlar ve terapötik stratejilerdeki önemli gelişmelere rağmen 9,10,11, tromboz riski devam etmektedir. Antiplatelet tedavi yönetimi, iyatrojenik kanama riski, hemostazı sürdürürken antitrombotik etkinlik elde etmede zorluk ve ilaç direnci de dahil olmak üzere hasta yanıtında değişkenlik gibi zorluklar sunar12,13.
Trombosit yanıt fazlarını yöneten moleküler mekanizmalar iyi belgelenmiş olsa da, trombosit fonksiyonunu test etmek için mevcut yöntemler yetersiz kalmaktadır. Geleneksel laboratuvar tabanlı testler, yapışma, agregasyon veya pıhtı viskozitesi 7,14,15,16,17,18 gibi erken ve orta evre trombosit aktivitesinin yalnızca sınırlı yönlerini değerlendirdikleri için genellikle yetersiz kalır. Bu kısmi analiz yetersiz bilgiye yol açabilir. Ayrıca, bu testler tek bir tahlilde birden fazla önemli trombosit fonksiyonel unsurunun eşzamanlı, sürekli ve hızlı bir şekilde değerlendirilmesini sağlamaz. Sonuç olarak, bu sınırlama hem klinik hem de deneysel hematolojideki ilerlemeleri engellemektedir. Zamanla, çeşitli biyomedikal uygulamalar için çok sayıda impedimetrik veya kapasitif sensör geliştirilmiştir 19,20,21,22,23,24,25,26,27,28.
Burada, kapasitif bir biyosensör kullanılarak çoğullanmış trombosit fonksiyon değerlendirmesi için protokolü sunuyoruz. Önerilen yaklaşım, hücresel düzeyde geniş bir trombosit fonksiyon spektrumundaki dinamik değişiklikleri hassas bir şekilde izleyerek çekici bir özellik sunmaktadır. Sunulan yaklaşım, iki mikroçipten oluşan bir biyosensör kullanır: sitratlı trombositten zengin plazma için bir numune kuyusu ve trombosit yapışmasını kolaylaştırmak için insan Fibronektini ile kaplanmış bir algılama elektrotu içeren tek kullanımlık bir üst silikon çip ve bir referans elektrodu barındıran yeniden kullanılabilir bir alt silikon çip. Trombosit yapışması, aktivasyonu ve aktivasyon sonrasını kapsayan tüm pıhtılaşma süreci boyunca dinamik kapasitans değişikliklerinin sürekli ölçümü, trombosit sayımlarındaki varyasyonlar, trombosit aktivasyon seviyeleri ve aktivasyon yollarının inhibisyonu ile bağlantılı hassas analizlere olanak tanır. Bu yöntemin klinik fizibilitesi ve kullanışlılığı, ilgili insan plazma örnekleri kullanılarak gösterildi ve klinik ortamlarda sağlam trombosit fonksiyonu değerlendirmesi potansiyelinin altını çizdi.
Çalışma önerisi, Washington Üniversitesi İç İnceleme Kurulu'ndaki (UW-IRB) İnsan Denekleri Bölümü (HSD) tarafından onaylandı; Çalışma ID: STUDY00005211). Çalışmaya katılan tüm gönüllü denekler yazılı bilgilendirilmiş onam verdiler. Bu çalışmada kullanılan reaktiflerin ve ekipmanların detayları Malzeme Tablosunda listelenmiştir.
1. Membran kapasitif sensör (MCS) için üretim adımları
NOT: MCS sensörü, geleneksel mikrofabrikasyon teknikleri kullanılarak üretilmiştir. Bu biyosensör, bir üst (T-) ve alt (B-) membran kapasitans çipinden (MCC) oluşuyordu. Kısaca imalat aşamaları Şekil 1'de gösterilmiştir.
2. Kapasitif sensörün biyofonksiyonelleştirilmesi
NOT: Kısaca bu adım, trombositin sensöre bağlanmasını kolaylaştırmak için T-MCC elektrodunun İnsan Fibronektini (Fn) ile kaplanması ile ilgilidir.
3. Kapasitans sensörü kurulumu
NOT: Şekil 2 , deney düzeneğinin fotoğrafını temsil etmektedir.
4. Sitratlı trombositten zengin plazma (c-PRP) hazırlanması
NOT: Tüm kan örnekleri bu araştırmaya katılan gönüllülerden alınmıştır. Katılımcıların hiçbirinde daha önce bilinen bir trombosit anormalliği veya pıhtılaşma bozukluğu yoktu ve numune toplamaya kadar geçen iki hafta içinde Steroid Olmayan Antienflamatuar İlaçlar (NSAID'ler) dahil olmak üzere herhangi bir trombosit ilacı almamışlardı. Lisanslı bir flebotomist, standart% 3.2 sitrat tüplerine 21 G'lik bir iğne kullanarak kan alımı yaptı. Doku faktörü kontaminasyonunu önlemek için ilk 1 mL atıldı. Numuneler polistiren bir kapta taşındı ve tüm ölçümler kan alımından sonraki 6 saat içinde yapıldı.
5. Trombosit fonksiyonel tahlili
NOT: Sunulan trombosit fonksiyonel testi için şematik Şekil 3'te gösterilmiştir.
6. Sinyal işaretleri için veri ve istatistiksel analiz
NOT: Kapasitans, 5.2-5.5 adımlarından itibaren sürekli olarak ölçülür.
Bu çalışmanın amacı trombosit fonksiyonunun dinamik bir değerlendirmesini yapmaktır. Yukarıda tarif edilen protokolü takiben, c-PRP çözeltisi hazırlandı ve trombositler T-MCC'de Fn kaplı elektrot üzerine tohumlandı. Serbest yüzen trombositler yıkama aşaması ile yıkandı ve bağlı trombositleri aktive etmek için bir agonist eklendi. Ayrıntılı sonuçlar ve tartışma önceki raporumuzda bulunabilir28.
Bu çalışma, tek bir cihazda hem yapışmayı hem de aktivasyon sonrası trombosit dinamiklerini değerlendiren trombosit fonksiyonunu değerlendirmek için yeni bir kapasitans tabanlı yönteme öncülük etti ve böyle bir yaklaşımın ilk bildirilen örneğini işaret etti. Yeni deneysel protokol, bir yıkama prosedürü yoluyla fibrin oluşumu ve plazma pıhtılaşma faktörlerinin etkilerine karşı koymak için nispeten basit bir teknik sunar. Bu, trombosit fonksiyonunu etkileye...
Yazarlar hiçbir rekabet çıkarı beyan etmezler.
Yazarlar, değerli tartışmaları ve teknik yardımları için Dr. Moritz Stolla ve Dr. Jason Acker'e şükranlarını sunarlar. Ayrıca Washington Üniversitesi'ndeki Biyoloji Görüntüleme Tesisine altyapısı ve desteği için teşekkür ederler. Bu çalışma, Washington Üniversitesi'ndeki CoMotion İnovasyon Fonu'ndan kısmi fon aldı (Hibe No. 682548, DYG).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
1-Dodecanethiol | Sigma-Aldrich, MO, U.S.A | 471364-100ML | 1 mM |
200-proof ethanol | Sigma-Aldrich, MO, U.S.A | EX0276-1 | |
3D printer | Shenzhen Creality 3D Technology Co, Ltd. | Ender-3 V3 | |
3D printing material | HATCHBOX 3D, CA, U.S.A | 3D PLA-1KG-1.75 | |
Adenosine 5′-diphosphate | Sigma Aldrich, U.S.A | 01905-250MG-F | ADP |
Aspirin | Sigma-Aldrich, MO, U.S.A | A2093-100G | |
Deep Reactive Ion Etching | Omega Engineering, Inc. | SPTS Rapier DRIE | |
Dimethyl Sulfoxide | Sigma-Aldrich, MO, U.S.A | D8418-50ML | DMSO |
High Vacuum Deposition Systems | CHA | SEC-600 | |
Human Fibronectin | Sigma-Aldrich, MO, U.S.A | CLS356008-1EA | Fn |
KOH | Sigma-Aldrich, MO, U.S.A | P1767-250G | |
LCR meter | Keithley Instruments, Inc., OH, U.S.A | Keithley EL 4980AL | |
LCR meter holders | Signatone Corporation, CA, U.S.A | SCA-50-4 | |
Mask Aligner System | ABM, U.S.A, Inc. | ABM/6/350/NUV/DCCD/SA | |
Micro-positioners | Signatone, CA, U.S.A | S-725 | |
needle probe | Signatone Corporation, CA, U.S.A | SCAT5T-4 | 12.5 μm radius |
Phosphate Buffered Saline | Sigma-Aldrich, MO, U.S.A | P4474-1L | PBS, pH 7.4 |
Reactive Ion Etching | Plasma-Therm,U.S.A | RIE Vision 320 | |
silicon substrate | Wafer World Inc | SKU# 1766 | |
Standard 3.2% citrate tubes | Tiger Medical, NJ, U.S.A. | Covidien / Cardinal Health 8881340478 Monoject | |
Thrombin | Enzyme Research Laboratories, U.S.A | HT 1002a | |
Ticagrelor | Sigma-Aldrich, MO, U.S.A | PHR2788-400MG | |
Tyrode’s buffer | Boston Bioproducts, U.S.A | BSS-375 | |
UV photoresist | AZ electronic materials, NC, U.S.A. | AZ 9260 | 15um |
Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi
Izin talebiThis article has been published
Video Coming Soon
JoVE Hakkında
Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır