Name: endothelialized microfluidics for studying microvascular interactions in hematologic diseases
Uploaded: 2012-06-22T12:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Endothelialized Microfluidics for Studying Microvascular Interactions in Hematologic Diseases at JoVE.com

Vi tackar T. Hunt, M. Rosenbluth och Lam Lab för deras råd och nyttiga diskussioner. Vi erkänner stöd från G. Spinner och Institutet för elektronik och nanoteknologi vid Georgia Institute of Technology. Ekonomiskt stöd till detta arbete gavs av en NIH bidrag K08-HL093360, UCSF REAC utmärkelse, en NIH nanomedicin Development Center Award PN2EY018244 och finansiering från Centrum för Endothelial Cell Biology av barns Healthcare of Atlanta.

1. Tillverkningen av Endothelial mikroanordning <ol><li> Skapa en fotomask genom att skicka ett datorstödd konstruktion (CAD) ritning av mikroflödessystem enheten till en extern mask leverantör. Masken användes bestod av en krom skikt på sodaglas. I detta fall är mikrofluidikkanal bredd var 30 pm. </li><li> Rengöra en naken kiselskiva med Piranha (10:1 förhållande av svavelsyra och väteperoxid) under 15 minuter och doppa i fluorvätesyra under 30 sekunder. Skölj med avjoniserat (DI) vatten i ca 10 sekunder....

<ol>
	<li>Mezzano, D., Quiroga, T., Pereira, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Level+of+Laboratory+Testing+Required+for+Diagnosis+or+Exclusion+of+a+Platelet+Function+Disorder+Using+Platelet+Aggregation+and+Secretion+Assays.">The Level of Laboratory Testing Required for Diagnosis or Exclusion of a Platelet Function Disorder Using Platelet Aggregation and Secretion Assays.</a> Semin. Thromb. Hemost. 35, 242-254 (2009).</li><li>Young, E. W. K., Beebe, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fundamentals+of+microfluidic+cell+culture+in+controlled+microenvironments.">Fundamentals of microfluidic cell culture in controlled microenvironments.</a> Chemical Society Reviews. 39, 1036-1048 (2010).</li><li>Young, E. W. K., Simmons, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Macro-+microscale+fluid+flow+systems+for+endothelial+cell+biology.">Macro- microscale fluid flow systems for endothelial cell biology.</a> Lab on a Chip. 10, 143-160 (2010).</li><li>Higgins, J. M., Eddington, D. T., Bhatia, S. N., Mahadevan, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sickle+cell+vasoocclusion+and+rescue+in+a+microfluidic+device.">Sickle cell vasoocclusion and rescue in a microfluidic device.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences. 104, 20496-20500 (2007).</li><li>Rosano, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+physiologically+realistic+in+vitro+model+of+microvascular+networks.">A physiologically realistic in vitro model of microvascular networks.</a> Biomedical Microdevices. 11, 1051-1057 (2009).</li><li>Meer, A. D. v. a. n. d. e. r., Poot, A. A., Duits, M. H. G., Feijen, J., Vermes, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microfluidic+Technology+in+Vascular+Research.">Microfluidic Technology in Vascular Research.</a> Journal of Biomedicine and Biotechnology. 2009, (2009).</li><li>Karunarathne, W., Ku, C. -. J., Spence, D. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+dual+nature+of+extracellular+ATP+as+a+concentration-dependent+platelet+P2X1+agonist+and+antagonist.">The dual nature of extracellular ATP as a concentration-dependent platelet P2X1 agonist and antagonist.</a> Integrative Biology. 1, 655-663 (2009).</li><li>Kotz, K. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Clinical+microfluidics+for+neutrophil+genomics+and+proteomics.">Clinical microfluidics for neutrophil genomics and proteomics.</a> Nat. Med. 16, 1042-1047 (2010).</li><li>Rosenbluth, M. J., Lam, W. A., Fletcher, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Analyzing+cell+mechanics+in+hematologic+diseases+with+microfluidic+biophysical+flow+cytometry.">Analyzing cell mechanics in hematologic diseases with microfluidic biophysical flow cytometry.</a> Lab on a Chip. 8, 1062-1070 (2008).</li><li>Shelby, J. P., White, J., Ganesan, K., Rathod, P. K., Chiu, D. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+microfluidic+model+for+single-cell+capillary+obstruction+by+Plasmodium+falciparum-infected+erythrocytes.">A microfluidic model for single-cell capillary obstruction by Plasmodium falciparum-infected erythrocytes.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences. 100, 14618-14622 (1073).</li><li>Borenstein, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functional+endothelialized+microvascular+networks+with+circular+cross-sections+in+a+tissue+culture+substrate.">Functional endothelialized microvascular networks with circular cross-sections in a tissue culture substrate.</a> Biomedical Microdevices. 12, 71-79 (2010).</li><li>Nesbitt, W. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+shear+gradient-dependent+platelet+aggregation+mechanism+drives+thrombus+formation.">A shear gradient-dependent platelet aggregation mechanism drives thrombus formation.</a> Nat. Med. 15, 665-673 (2009).</li><li>Prabhakarpandian, B., Shen, M. -. C., Pant, K., Kiani, M. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microfluidic+devices+for+modeling+cell-cell+and+particle-cell+interactions+in+the+microvasculature.">Microfluidic devices for modeling cell-cell and particle-cell interactions in the microvasculature.</a> Microvascular Research. 82, 210-220 (2011).</li><li>Tsai, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vitro+modeling+of+the+microvascular+occlusion+and+thrombosis+that+occur+in+hematologic+diseases+using+microfluidic+technology.">In vitro modeling of the microvascular occlusion and thrombosis that occur in hematologic diseases using microfluidic technology.</a> The Journal of Clinical Investigation. , (2011).</li><li>Green, D. A., Murphy, W. G., Uttley, W. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Haemolytic+uraemic+syndrome:+prognostic+factors.">Haemolytic uraemic syndrome: prognostic factors.</a> Clinical &#38; Laboratory Haematology. 22, 11-14 (2000).</li></ol>

Vårt endotelialiserade mikroanordning system lämpar sig bäst när den används tillsammans med in vivo experiment och dess reduktionistiskt synsätt kan hjälpa belysa biofysiska mekanismer hematologiska processer som observerats hos människa och djurmodeller. Dessutom är vårt system inte utan begränsningar. Exempelvis våra mikrofluidiska kanaler är kvadratiskt i tvärsnitt. Även tekniskt cirkulära mikrokanaler kan tillverkas 10,11, valde vi att använda ett enklare och standard tillverkni...

<table border="1"><tbody><tr><td> Namnet på reagens </td><td> Företaget </td><td> Katalognummer </td><td> Kommentarer </td></tr><tr><td> trubbig spets nål </td><td> OK International </td><td> 920.050-TE </td><td> Precision TE nålen 20 gauge x 1/2 &quot;, rosa </td></tr><tr><td> dextran </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> 31.392 </td><td></td></tr><tr><td> Fibronektin </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> F0895 </td><td></td></tr><tr><td> Hålslaget (stift vise) </td><td> Tekniska innovationer </td><td></td><td></td></tr><tr><td> Human navelsträng endotelceller (HUVEC) </td><td> Lonza </td><td> CC-2519 </td><td></td></tr><tr><td> Plasma renare </td><td> Plasma </td><td> PDC-326 </td><td></td></tr><tr><td>Polydimetylsiloxan (PDMS) </td><td> Fisher Scientific </td><td> NC9285739 </td><td> Sylgard 184 Silikonelastomer KIT </td></tr><tr><td> Sigmacote </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> SL2 </td><td></td></tr><tr><td> SU-8 2025 </td><td> Microchem </td><td> Y111069 </td><td></td></tr><tr><td> SU-8 Developer </td><td> Microchem </td><td> Y020100 </td><td></td></tr><tr><td> Sprutpump </td><td> Harvard Apparatus </td><td> 70-3008 </td><td> PHD-ULTRA </td></tr><tr><td> slang (större) </td><td> Cole-Parmer Instrument Company </td><td> 06.418-02 </td><td> Tygonreg slangen med invändig mikrodiameter, 0,020 &quot;ID x 0,060&quot; OD </td></tr><tr><td> slang (mindre) </td><td> Cole-Parmer Instrument Company </td><td> 06.417-11 </td><td> PTFE mikrodiameter slang, 0,012 &quot;ID x 0,030&quot; OD </td></tr></tbody></table>

endothelialized microfluidics for studying microvascular interactions in hematologic diseases

Advances in mikrotillverkningstekniker har möjliggjort produktion av billiga och reproducerbar mikrofluidiksystem för utförande biologiska och biokemiska experiment på mikro-och nanoscales 1,2. Dessutom har mikrofluidik också specifikt används för att kvantitativt analysera hematologiska och mikrovaskulär processer, på grund av deras förmåga att enkelt styra den dynamiska fluid miljö och biologiska förhållanden 3-6. Som sådan har forskare på senare tid används för mikroflödessystem system för att studera deformerbarhet blodkroppar, blodkroppar aggregering, mikrovaskulära blodflödet, och blod cell-endotel interaktioner 6-13. Dessa mikroflödessystem system antingen inte innehöll odlade endotelceller eller var större än sizescale relevant för mikrovaskulära patologiska processer. En mikrofluidisk plattform med odlade endotelceller som korrekt rekapitulerar den cellulära, fysikaliska och hemodynAmic miljö mikrocirkulationen behövs för att främja vår förståelse av den underliggande biofysiska patofysiologi hematologiska sjukdomar som involverar mikrocirkulation. Här rapporterar vi en metod för att skapa en &quot;endotelialiserade&quot; in vitro modell av mikrovaskulaturen, med hjälp av en enkel, enhetlig process mask mikrofabrikation i samband med standard endotelceller cellodlingstekniker, för att studera patologiska biofysiska mikrovaskulära samspel som sker i hematologiska sjukdomar. Denna &quot;mikrocirkulation-on-a-chip&quot; ger forskaren en robust analys som tätt kontrollerar både biologiska och biofysiska förhållanden och drivs med en vanlig spruta pump och brightfield / fluorescensmikroskopi. Parametrar såsom förhållanden mikrocirkulatoriska hemodynamiska, endotelcell typ, blodkroppar typ (er) och koncentration (er), drog / hämmande koncentration etc. kan alla vara lätt att kontrollera. Som sådan tillhandahåller vår mikrosystemen metod för att kvantitativt undersöka sjukdomsprocesser som mikrovaskulära flöde nedsatts på grund av förändringar i cell adhesion, aggregation och deformerbarhet, en förmåga tillgänglig med befintliga analyser.

Watch this Scientific Journal Video about Endothelialized Microfluidics for Studying Microvascular Interactions in Hematologic Diseases at JoVE.com

Endothelialized Microfluidics for Studying Microvascular Interactions in Hematologic Diseases

En metod att odla en endotelcell monoskikt under hela inre 3D ytan av en mikrofluidanordning med mikrovaskulär storlek kanaler (&lt;30 pm) beskrivs. Detta<em&gt; In vitro</em&gt; Mikrovaskulaturen modell möjliggör studiet av biofysikaliska interaktioner mellan blodceller, endotelceller och lösliga faktorer i hematologiska sjukdomar.

Endotelialiserade Mikrofluidik för att studera Mikrovaskulära Interaktioner i hematologiska sjukdomar

Advances in  microfabrication techniques have enabled the production of inexpensive and  reproducible microfluidic systems for conducting biological and ...

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Microfluidic Mixers for Studying Protein Folding

Mikroflödessystem Blandare för att studera protein Folding

The process by which a protein folds into its native conformation is highly relevant to biology and human health yet still poorly understood. One reason ...

Determination of the Transport Rate of Xenobiotics and Nanomaterials Across the Placenta using the ex vivo Human Placental Perfusion Model

Determination of the Transport Rate of Xenobiotics and Nanomaterials Across the Placenta using the ex vivo Human Placental Perfusion Model

Fastställande av transport Andel Xenobiotika och nanomaterial igenom moderkakan med<em&gt; Ex vivo</em&gt; Human placentaperfusionen Model

Decades ago the human placenta was thought to be an impenetrable barrier between mother and unborn child. However, the discovery of thalidomide-induced ...

Procedure for the Development of Multi-depth Circular Cross-sectional Endothelialized Microchannels-on-a-chip

Förfarandet för utarbetande av Multi-djup Cirkulär Tvärsnitt Endothelialized mikrokanalerna-on-a-chip

Efforts have been focused on developing in vitro assays for the study of microvessels because in vivo animal studies are more time-consuming, expensive, ...

Using Microfluidics Chips for Live Imaging and Study of Injury Responses in Drosophila Larvae

Using Microfluidics Chips for Live Imaging and Study of Injury Responses in Drosophila Larvae

Att använda Mikrofluidik Chips för Live avbildning och studier av Skade svar i<em&gt; Drosophila</em&gt; Larver

Live imaging is an important technique for studying cell biological processes, however this can be challenging in live animals. The translucent cuticle of ...

The Submerged Printing of Cells onto a Modified Surface Using a Continuous Flow Microspotter

Den nedsänkta Tryckning av celler på en modifierad yta med hjälp av en kontinuerligt flöde Microspotter

The printing of cells for microarray applications possesses significant challenges including the problem of maintaining physiologically relevant cell ...

Sandwich-like Microenvironments to Harness Cell/Material Interactions

Sandwich liknande mikromiljöer att utnyttja Cell / Material Interaktioner

Cell culture has been traditionally carried out on bi-dimensional (2D) substrates where cells adhere using ventral receptors to the biomaterial surface. ...

Studying the Stoichiometry of Epidermal Growth Factor Receptor in Intact Cells using Correlative Microscopy

Studie stökiometrin hos receptorn för epidermal tillväxtfaktor i intakta celler genom att använda Korrelat Mikroskopi

This protocol describes the labeling of epidermal growth factor receptor (EGFR) on COS7 fibroblast cells, and subsequent correlative fluorescence ...

Multicolor Fluorescence Detection for Droplet Microfluidics Using Optical Fibers

Multifluorescensdetektion för dropp Mikrofluidik Använda optiska fibrer

Fluorescence assays are the most common readouts used in droplet microfluidics due to their bright signals and fast time response. Applications such as ...

Interfacing Microfluidics with Microelectrode Arrays for Studying Neuronal Communication and Axonal Signal Propagation

Gränssnitt mikrofluidik med mikroelektrod matriser för att studera Neuronal kommunikation och Axonal signalen förökning

Microelectrode arrays (MEAs) are widely used to study neuronal function in vitro. These devices allow concurrent non-invasive recording/stimulation of ...

Human Neural Organoids for Studying Brain Cancer and Neurodegenerative Diseases

Mänskliga neurala Organoider för att studera hjärn cancer och neurodegenerativa sjukdomar

The lack of relevant in vitro neural models is an important obstacle on medical progress for neuropathologies. Establishment of relevant cellular models ...