Name: a versatile automated platform for micro-scale cell stimulation experiments
Uploaded: 2013-08-06T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about A Versatile Automated Platform for Micro-scale Cell Stimulation Experiments at JoVE.com

Les auteurs remercient Ronald F. Renzi et Michael S. Bartsch pour leur contribution à la conception et au développement de dispositifs DMF et le moyeu DMF. Cette recherche a été entièrement pris en charge par le Laboratoire de recherche en scène et le programme de développement au Sandia National Laboratories. Sandia est un laboratoire multi-programme géré et exploité par Sandia Corporation, une filiale en propriété exclusive de Lockheed Martin Corporation, pour le ministère de l&#39;Administration nationale de sécurité nucléaire américain de l&#39;Énergie sous contrat DE-AC04-94AL85000.

Ce protocole général est conçu pour appuyer l&#39;application de la plate-forme pour un large éventail d&#39;études, les aspects spécifiques à l&#39;étude représentative décrite dans le présent rapport sont séparés entre parenthèses figure 2 illustre une étude représentative réalisée à l&#39;aide du protocole.. Notez que dans le protocole, toutes les commandes &quot;instruire&quot; sont automatisées grâce à l&#39;utilisation de scripts préétablis. Notez aussi que l&#39;étape 2 p...

<ol>
	<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>Yeo, L. Y., Chang, H. C., Chan, P. P. Y., Friend, J. R. <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+bioapplications.">Microfluidic devices for bioapplications.</a> Small. 7, 12-48 (2011).</li><li>Zhang, B., Kim, M. C., Thorsen, T., Wang, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+self-contained+microfluidic+cell+culture+system.">A self-contained microfluidic cell culture system.</a> Biomedical Microdevices. 11, 1233-1237 (2009).</li><li>Skafte-Pedersen, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+self-contained,+programmable+microfluidic+cell+culture+system+with+real-time+microscopy+access.">A self-contained, programmable microfluidic cell culture system with real-time microscopy access.</a> Biomedical Microdevices. 14, 385-399 (2012).</li><li>Barbulovic-Nad, I., Au, S. H., Wheeler, A. R. <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+platform+for+complete+mammalian+cell+culture.">A microfluidic platform for complete mammalian cell culture.</a> Lab Chip. 10, 1536-1542 (2010).</li><li>Zhou, Y., Pang, Y., Huang, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Openly+Accessible+Microfluidic+Liquid+Handlers+for+Automated+High-Throughput+Nanoliter+Cell+Culture.">Openly Accessible Microfluidic Liquid Handlers for Automated High-Throughput Nanoliter Cell Culture.</a> Analytical Chemistry. 84, 2576-2584 (2012).</li><li>Wang, H. Y., Bao, N., Lu, C. <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+cell+array+with+individually+addressable+culture+chambers.">A microfluidic cell array with individually addressable culture chambers.</a> Biosensors and Bioelectronics. 24, 613-617 (2008).</li><li>Cimetta, E., Cagnin, S., Volpatti, A., Lanfranchi, G., Elvassore, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dynamic+culture+of+droplet-confined+cell+arrays.">Dynamic culture of droplet-confined cell arrays.</a> Biotechnology Progress. 26, 220-231 (2010).</li><li>Hung, P. J., Lee, P. J., Sabounchi, P., Lin, R., Lee, L. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Continuous+perfusion+microfluidic+cell+culture+array+for+high-throughput+cell-based+assays.">Continuous perfusion microfluidic cell culture array for high-throughput cell-based assays.</a> Biotechnology and Bioengineering. 89, 1-8 (2005).</li><li>King, K. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+high-throughput+microfluidic+real-time+gene+expression+living+cell+array.">A high-throughput microfluidic real-time gene expression living cell array.</a> Lab on a Chip. 7, 77-85 (2007).</li><li>G&#243;mez-Sj&#246;berg, R., Leyrat, A. A., Pirone, D. M., Chen, C. S., Quake, S. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Versatile,+fully+automated,+microfluidic+cell+culture+system.">Versatile, fully automated, microfluidic cell culture system.</a> Analytical Chemistry. 79, 8557-8563 (2007).</li><li>Wheeler, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chemistry+-+Putting+electrowetting+to+work.">Chemistry - Putting electrowetting to work.</a> Science. 322, 539-540 (2008).</li><li>Gong, J., Kim, C. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=All-electronic+droplet+generation+on-chip+with+real-time+feedback+control+for+EWOD+digital+microfluidics.">All-electronic droplet generation on-chip with real-time feedback control for EWOD digital microfluidics.</a> Lab Chip. 8, 898-906 (2008).</li><li>Choi, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Integration+of+field+effect+transistor-based+biosensors+with+a+digital+microfluidic+device+for+a+lab-on-a-chip+application.">Integration of field effect transistor-based biosensors with a digital microfluidic device for a lab-on-a-chip application.</a> Lab Chip. 12, 1533-1536 (2012).</li><li>Barbulovic-Nad, I., Yang, H., Park, P. S., Wheeler, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Digital+microfluidics+for+cell-based+assays.">Digital microfluidics for cell-based assays.</a> Lab Chip. 8, 519-526 (2008).</li><li>Gentilucci, L., de Marco, R., Cerisoli, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chemical+modifications+designed+to+improve+peptide+stability:+incorporation+of+non-natural+amino+acids,+pseudo-peptide.">Chemical modifications designed to improve peptide stability: incorporation of non-natural amino acids, pseudo-peptide.</a> 16, 3185-3203 (2010).</li><li>Miller, E. M., Wheeler, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+digital+microfluidic+approach+to+homogeneous+enzyme+assays.">A digital microfluidic approach to homogeneous enzyme assays.</a> Anal. Chem. 80, 1614-1619 (2008).</li><li>Jebrail, M. J., Bartsch, M. S., Patel, K. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Digital+microfluidics:+a+versatile+tool+for+applications+in+chemistry,+biology.">Digital microfluidics: a versatile tool for applications in chemistry, biology.</a> 12, 2452-2463 (2012).</li><li>Ng, A. H. C., Choi, K., Luoma, R. P., Robinson, J. M., Wheeler, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Digital+Microfluidic+Magnetic+Separation+for+Particle-Based+Immunoassays.">Digital Microfluidic Magnetic Separation for Particle-Based Immunoassays.</a> Analytical Chemistry. 84, 8805-8812 (2012).</li><li>Sista, R. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Heterogeneous+immunoassays+using+magnetic+beads+on+a+digital+microfluidic+platform.">Heterogeneous immunoassays using magnetic beads on a digital microfluidic platform.</a> Lab Chip. 8, 2188-2196 (2008).</li><li>Malic, L., Veres, T., Tabrizian, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biochip+functionalization+using+electrowetting-on-dielectric+digital+microfluidics+for+surface+plasmon+resonance+imaging+detection+of+DNA+hybridization.">Biochip functionalization using electrowetting-on-dielectric digital microfluidics for surface plasmon resonance imaging detection of DNA hybridization.</a> Biosens. Bioelectron. 24, 2218-2224 (2009).</li><li>Malic, L., Veres, T., Tabrizian, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanostructured+digital+microfluidics+for+enhanced+surface+plasmon+resonance+imaging.">Nanostructured digital microfluidics for enhanced surface plasmon resonance imaging.</a> Biosens. Bioelectron. 26, 2053-2059 (2011).</li><li>Jebrail, M. J., Wheeler, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Digital+microfluidic+method+for+protein+extraction+by+precipitation.">Digital microfluidic method for protein extraction by precipitation.</a> Anal. Chem. 81, 330-335 (2009).</li><li>Nelson, W. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Incubated+protein+reduction+and+digestion+on+an+electrowetting-on-dielectric+digital+microfluidic+chip+for+MALDI-MS.">Incubated protein reduction and digestion on an electrowetting-on-dielectric digital microfluidic chip for MALDI-MS.</a> Anal. Chem. 82, 9932-9937 (2010).</li><li>Mousa, N. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Droplet-scale+estrogen+assays+in+breast+tissue,+blood,+and+serum.">Droplet-scale estrogen assays in breast tissue, blood, and serum.</a> Sci. Transl. Med. 1, 1ra2 (2009).</li><li>Jebrail, M. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+digital+microfluidic+method+for+dried+blood+spot+analysis.">A digital microfluidic method for dried blood spot analysis.</a> Lab Chip. 11, 3218-3224 (2011).</li><li>Choi, K., Ng, A. H. C., Fobel, R., Wheeler, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Digital+microfluidics.">Digital microfluidics.</a> Annual Review of Analytical Chemistry. 5, 413-440 (2012).</li><li>Jebrail, M. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Digital+Microfluidics+for+Automated+Proteomic+Processing.">Digital Microfluidics for Automated Proteomic Processing.</a> J. Vis. Exp. (33), e1603 (2009).</li><li>Thaitrong, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quality+Control+of+Next+Generation+Sequencing+Library+through+an+Integrative+Digital+Microfluidic+Platform.">Quality Control of Next Generation Sequencing Library through an Integrative Digital Microfluidic Platform.</a> , (2012).</li><li>Shin, Y. J., Lee, J. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Machine+vision+for+digital+microfluidics.">Machine vision for digital microfluidics.</a> Review of Scientific Instruments. 81, (2010).</li><li>Thornton, M., Eward, K. L., Helmstetter, C. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Production+of+minimally+disturbed+synchronous+cultures+of+hematopoietic+cells.">Production of minimally disturbed synchronous cultures of hematopoietic cells.</a> BioTechniques. 32, 1098-1105 (2002).</li><li>Huang, X., Dai, W., Darzynkiewicz, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Enforced+adhesion+of+hematopoietic+cells+to+culture+dish+induces+endomitosis+and+polyploidy.">Enforced adhesion of hematopoietic cells to culture dish induces endomitosis and polyploidy.</a> Cell Cycle. 4, 801-805 (2005).</li><li>Raje, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Charged+nylon+membrane+substrate+for+convenient+and+versatile+high+resolution+microscopic+analysis+of+Escherichia+coli+&amp;+mammalian+cells+in+suspension+culture.">Charged nylon membrane substrate for convenient and versatile high resolution microscopic analysis of Escherichia coli &amp; mammalian cells in suspension culture.</a> Cytotechnology. 51, 111-117 (2006).</li><li>Chatterjee, D., Hetayothin, B., Wheeler, A. R., King, D. J., Garrell, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Droplet-based+microfluidics+with+nonaqueous+solvents+and+solutions.">Droplet-based microfluidics with nonaqueous solvents and solutions.</a> Lab Chip. 6, 199-206 (2006).</li><li>Perroud, T. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microfluidic-based+cell+sorting+of+Francisella+tularensis+infected+macrophages+using+optical+forces.">Microfluidic-based cell sorting of Francisella tularensis infected macrophages using optical forces.</a> Analytical Chemistry. 80, 6365-6372 (2008).</li><li>Wang, Z., Gerstein, M., Snyder, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=RNA-Seq:+A+revolutionary+tool+for+transcriptomics.">RNA-Seq: A revolutionary tool for transcriptomics.</a> Nature Reviews Genetics. 10, 57-63 (2009).</li><li>Malone, J. H., Oliver, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microarrays,+deep+sequencing+and+the+true+measure+of+the+transcriptome.">Microarrays, deep sequencing and the true measure of the transcriptome.</a> BMC Biology. 9, (2011).</li><li>Wu, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microfluidically-unified+cell+culture,+sample+preparation,+imaging+and+flow+cytometry+for+measurement+of+cell+signaling+pathways+with+single+cell+resolution.">Microfluidically-unified cell culture, sample preparation, imaging and flow cytometry for measurement of cell signaling pathways with single cell resolution.</a> Lab on a Chip. 12, 2823-2831 (2012).</li><li>Srivastava, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fully+integrated+microfluidic+platform+enabling+automated+phosphoprofiling+of+macrophage+response.">Fully integrated microfluidic platform enabling automated phosphoprofiling of macrophage response.</a> Analytical Chemistry. 81, 3261-3269 (2009).</li><li>Herr, A. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microfluidic+immunoassays+as+rapid+saliva-based+clinical+diagnostics.">Microfluidic immunoassays as rapid saliva-based clinical diagnostics.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 104, 5268-5273 (2007).</li></ol>

Nous avons développé une plate-forme automatisée simple et polyvalent pour la culture cellulaire à micro-échelle et des expériences de stimulation. La plate-forme nous permet de travailler avec de petits volumes de culture et les populations cellulaires (1 - 20 pi et 100 - 2.000 cellules, par chambre); dimensions de la culture pourrait être encore réduit par l&#39;utilisation de micro-capillaires de petit diamètre. Travailler à ces échelles de réduire le coût des études de routine et fait des étu...

L&#39;étude des cellules maintenues en culture (analyse in vitro) a fourni de précieuses informations sur les principes fondamentaux et les mécanismes moléculaires qui régissent les systèmes biologiques complexes et la santé humaine. Les méthodes conventionnelles de culture, la stimulation et la collecte de cellules d&#39;analyse, qui utilisent des boîtes de Pétri et les plaques de microtitration, ont été conçus pour l&#39;étude de grandes populations de cellules (≥ 10 5) dans des volumes de culture millilitre échelle (≥ 0,1 ml). Cependant, il existe de nombreux cas où des quantités limitées de cellules sont disponibles (par exemple des cellules primaires), ou de petites populations de cellules sont souhaitables (par exemple pour réduire la variabilité de cellule à cellule dans la population), ou réactifs nécessaires sont difficiles à obtenir ou trop coûteux (par exemple les facteurs cellulaires sécrétées purifiées). Ces problèmes peuvent être résolus avec succès par révision à la baisse la taille de la culture, qui a l&#39;avantage supplémentaire de réduire la consommation de tous lesréactifs nécessaires à l&#39;analyse 1,2 vitro. Malheureusement, le matériel et les méthodes conventionnelles ne supportent pas une manipulation précise et reproductible des cultures de micro-échelle et les systèmes automatisés microfluidique à base actuellement disponibles 3-11 sont trop complexes et spécialisés pour une utilisation de routine par la plupart des laboratoires. Dans ce rapport, nous décrivons l&#39;assemblage et l&#39;utilisation d&#39;une plate-forme technologique simple et polyvalent pour la culture automatisé, la stimulation et la récupération de petites populations de cellules (100 - 2.000 cellules) dans des volumes micro-échelle (1 - 20 pi). L&#39;architecture de la plate-forme (figure 1) est de conception modulaire: un ensemble de fibronectine revêtu microcapillaires («chambres de perfusion de cellules&quot; du module) sert de site pour l&#39;établissement, l&#39;entretien et la stimulation des cultures de micro-échelle et une microfluidique numérique (DMF ) 12,13 appareil équipé de &quot;transfert&quot; microcapillaires (module &quot;central hub&quot;) 14,15 Cellules itinéraireset des réactifs vers et à partir des chambres de perfusion. DMF permet à l&#39;utilisateur de régler individuellement plusieurs gouttelettes simultanément et modifier ou réorganiser les manipulations (c. trains de traitement des échantillons de reconfigurer) sans altérer le matériel de l&#39;appareil. Sa grande flexibilité est évidente dans sa récente apparition comme une technologie clé dans un large éventail d&#39;applications, y compris la culture de cellules 16,17, 18,19 dosages enzymatiques, immunologiques 20,21, 22,23 analyse de l&#39;ADN, la transformation des protéines, 24,25 et le traitement des échantillons cliniques. 26,27 Notre hub central tire parti de la flexibilité inhérente aux dispositifs DMF, et améliore encore ce grâce à l&#39;ajout d&#39;interfaces microcapillaires, qui offre la possibilité de réaliser un sous-ensemble de manipulations (par exemple, la culture de cellules) dans les zones périphériques spécialisés modules, plutôt que sur l&#39;appareil lui-même DMF. Cloisonnement des trains de traitement de cette manière simplifie également la conception de l&#39;APLtform architecture (pas besoin de construire un dispositif de DMF qui peut effectuer toutes les étapes de transformation) et facilite son évolution en tant que de nouvelles fonctions sont nécessaires (il suffit d&#39;intégrer de nouveaux modules périphériques que nécessaire). Transport des cellules et des réactifs à l&#39;intérieur du moyeu central est entraîné par électromouillage forces engendrées par l&#39;activation séquentielle des électrodes à l&#39;intérieur du dispositif DMF 13,28, le transport à destination, et à l&#39;intérieur des chambres de perfusion est effectuée par des changements de pression générés par une seringue à haute précision pompe. Tous ces mouvements fluides sont contrôlés via une interface électronique simple et automatisée grâce à l&#39;utilisation de scripts préétablis. Comme un exemple représentatif, nous démontrons l&#39;utilisation de la plate-forme pour l&#39;étude des réponses transcriptionnelles suscité dans les cellules immunitaires à défi avec des bactéries (Figure 2). La réalisation de ces expériences sur la plate-forme nous a permis de travailler avec de petits nombres de cellules (~ 1000 par expérimentationétat mental), minimiser la variabilité expérience à l&#39;expérience, les réactifs de conserver et re-direct-mains sur le travail. Compte tenu des avantages qu&#39;il confère, ainsi que son accessibilité et polyvalence, cette plate-forme devrait trouver une utilisation dans une grande variété de laboratoires et d&#39;applications et se révéler particulièrement utile pour faciliter l&#39;analyse des cellules et des stimuli qui sont disponibles en quantités limitées.

<table border="1">
 <tbody>
 <tr>
 <td>Name of Reagent/Material</td>
 <td>Company</td>
 <td>Catalog Number</td>
 <td>Comments</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Prelude Direct Lysis Module</td>
 <td>NuGEN</td>
 <td>1400-24</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Trypan Blue (0.4% w/v)</td>
 <td>GIBCO</td>
 <td>15250-061</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Cell Stripper</td>
 <td>Cellgro</td>
 <td>25-056-C1</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Ovation PicoSL WTA</td>
 <td>NuGEN</td>
 <td>3310-048</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Agencourt RNAClean XP</td>
 <td>Beckman Coulter Genomics</td>
 <td>A63987</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>pHrodo BioParticles</td>
 <td>Invitrogen</td>
 <td>P35361</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>CCL4 TaqMan qRT-PCR assay</td>
 <td>Applied Biosystems</td>
 <td>Mm00443111_m1</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>CCL5 TaqMan qRT-PCR assay</td>
 <td>Applied Biosystems</td>
 <td>Mm01302428_m1</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>PTGS2 TaqMan qRT-PCR assay</td>
 <td>Applied Biosystems</td>
 <td>Mm00478374_m1</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>TNF TaqMan qRT-PCR assay</td>
 <td>Applied Biosystems</td>
 <td>Mm00443258_m1</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>GAPDH TaqMan qRT-PCR assay</td>
 <td>Applied Biosystems</td>
 <td>Mm99999915_g1</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Pluronic F127</td>
 <td>Sigma Chemical</td>
 <td>2594628</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Fluorinert FC-40</td>
 <td>Sigma Chemical</td>
 <td>51142-49-5</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Parylene C dimer</td>
 <td>Specialty Coating Systems</td>
 <td>28804-46-8</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Teflon-AF</td>
 <td>DuPont</td>
 <td>AF1600</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Polyimide tape</td>
 <td>ULINE</td>
 <td>S-11928</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Indium tin oxide (ITO) coated glass substrates </td>
 <td>Delta Technologies </td>
 <td>CB-40IN-1107</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>DMF hub Teflon-coated fused-silica microcapillaries</td>
 <td>Polymicro Technologies</td>
 <td>TSU100375</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Perfusion chamber microcapillaries</td>
 <td>Polymicro Technologies</td>
 <td>TSP530700</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Tubing and microcapillary fittings</td>
 <td>Sandia National Laboratories</td>
 <td>&nbsp;</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Polycarbonate tubing</td>
 <td>Paradigm Optics</td>
 <td>CTPC100-500-5</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>8-port precision syringe pump equipped with 30 mm (500 &mu;l capacity) syringes</td>
 <td>Hamilton Company</td>
 <td>54848-01</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Parylene-C vapor deposition instrument</td>
 <td>Specialty Coating Systems</td>
 <td>PDS 2010 Labcoter 2</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>High-voltage function generator</td>
 <td>Trek</td>
 <td>615A-1 615-3</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>MVX10 microscope</td>
 <td>Olympus</td>
 <td></td>
 <td>Optional (facilitates tracking of droplets on DMF hub)</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>QIClick digital CCD camera</td>
 <td>QImaging</td>
 <td>QIClick-F-CLR-12</td>
 <td>Optional (facilitates tracking of droplets on DMF hub)</td>
 </tr>
</tbody>
</table>

a versatile automated platform for micro-scale cell stimulation experiments

Étude des cellules en culture (analyse in vitro) a fourni des informations importantes sur les systèmes biologiques complexes. Méthodes et équipements conventionnels pour analyse in vitro sont bien adaptés à l&#39;étude d&#39;un grand nombre de cellules (≥ 10 5) des volumes millilitre échelle (≥ 0,1 ml). Cependant, il ya de nombreux cas dans lesquels il est nécessaire ou souhaitable de réduire la taille de la culture pour réduire la consommation des cellules d&#39;intérêt et / ou de réactifs nécessaires à leur culture, stimulation, ou de transformation. Malheureusement, les approches conventionnelles ne supportent pas une manipulation précise et reproductible des cultures de micro-échelle, et les systèmes automatisés microfluidique à base actuellement disponibles sont trop complexes et spécialisés pour une utilisation de routine par la plupart des laboratoires. Pour résoudre ce problème, nous avons développé une plate-forme technologique simple et polyvalent pour la culture automatisé, la stimulation et la récupération de petites populations de cellules (100 - 2.000 cellules) en volume à micro-échelles (1 - 20 pi). La plate-forme se compose d&#39;un ensemble de microcapillaires revêtues de fibronectine («chambres de perfusion de cellules&quot;), dans lequel les cultures de micro-échelle sont établis, maintenus et encouragés; un appareil numérique microfluidique (DMF) équipé de «transfert» microcapillaires (&quot;hub central &quot;), dont les cellules itinéraires et des réactifs vers et à partir des chambres de perfusion; une pompe à seringue à haute précision, qui transportent des puissances de matériaux entre les chambres de perfusion et le moyeu central, et une interface électronique qui permet de contrôler le transport de matières, ce qui est coordonné et automatisé via des scripts préétablis. À titre d&#39;exemple, nous avons utilisé la plate-forme pour faciliter l&#39;étude des réactions suscitées transcription dans les cellules immunitaires lors de défi avec des bactéries. L&#39;utilisation de la plate-forme nous a permis de réduire la consommation de cellules et de réactifs, de minimiser la variabilité expérience à l&#39;expérience, et de réorienter les mains sur le travail. Compte tenu des avantages qu&#39;il confère, ainsi que son accessibilité et sa polyvalence, our plate-forme doit trouver une utilisation dans une grande variété de laboratoires et d&#39;applications, et se révéler particulièrement utile pour faciliter l&#39;analyse des cellules et des stimuli qui sont disponibles en quantités limitées.

Comme une démonstration de la plate-forme automatisée, nous l&#39;avons utilisé pour réaliser une étude dans laquelle de petites populations de cellules immunitaires ont été cultivées dans des cultures de micro-échelle, contesté par des bactéries, et lysées pour l&#39;analyse hors plate-forme de réponses pro-inflammatoires (Figure 2 ). Chacune des six chambres de perfusion de cellules a été ensemencé avec 10 4 cellules immunitaires (macrophages mur...

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A Versatile Automated Platform for Micro-scale Cell Stimulation Experiments

Nous avons développé une culture de cellules automatisé et plate-forme d&#39;interrogation pour les expériences de stimulation cellulaire micro-échelle. La plate-forme offre un contrôle simple, polyvalent et précis dans la culture et la stimulation de petites populations de cellules, et la récupération de lysats pour les analyses moléculaires. La plate-forme est bien adapté aux études qui utilisent des cellules précieux et / ou des réactifs.

Une plate-forme automatisée polyvalent pour micro-échelle expériences de stimulation cellulaire

Study of cells in culture (in vitro analysis) has provided important insight into complex biological systems. Conventional methods and equipment for in ...

Research

JoVE Journal

Bioengineering

GENPLAT: an Automated Platform for Biomass Enzyme Discovery and Cocktail Optimization

GENPLAT: une plate-forme automatisée pour Discovery enzymatique de la biomasse et l&#39;optimisation Cocktail

The high cost of enzymes for biomass deconstruction is a major impediment to the economic conversion of lignocellulosic feedstocks to liquid ...

Recherche

Bio-ingénierie

Cell Squeezing as a Robust, Microfluidic Intracellular Delivery Platform

Presser cellule comme, microfluidique Delivery Platform intracellulaire robuste

Rapid mechanical deformation of cells has emerged as a promising, vector-free method for intracellular delivery of macromolecules and nanomaterials. This ...

A Novel Stretching Platform for Applications in Cell and Tissue Mechanobiology

Une nouvelle plate-forme d&#39;étirement pour Applications dans cellulaire et tissulaire mécanobiologie

Tools that allow the application of mechanical forces to cells and tissues or that can quantify the mechanical properties of biological tissues have ...

A Microfluidic Platform for High-throughput Single-cell Isolation and Culture

Une plate-forme microfluidique pour l&#39;isolement à haut débit unique cellule et Culture

Studying the heterogeneity of single cells is crucial for many biological questions, but is technically difficult. Thus, there is a need for a simple, yet ...

Layered Alginate Constructs: A Platform for Co-culture of Heterogeneous Cell Populations

Layered alginate Constructs: Une plate-forme pour la coopération en culture des populations de cellules hétérogènes

Many load bearing tissues possess structurally and functionally distinct regions, typically accompanied by different cell phenotypes with differential ...

A High-throughput Cell Microarray Platform for Correlative Analysis of Cell Differentiation and Traction Forces

Un haut-débit Plate-forme Cell biopuces pour corrélative Analyse de la différenciation des cellules et des forces de traction

Microfabricated cellular microarrays, which consist of contact-printed combinations of biomolecules on an elastic hydrogel surface, provide a tightly ...

A Versatile Method of Patterning Proteins and Cells

Une méthode polyvalente de patterning Les protéines et les cellules

Substrate and cell patterning techniques are widely used in cell biology to study cell-to-cell and cell-to-substrate interactions. Conventional patterning ...

DNA Nanotubes as a Versatile Tool to Study Semiflexible Polymers

Nanotubes d’ADN comme un outil polyvalent pour l’étude des polymères semi-flexibles

Mechanical properties of complex, polymer-based soft matter, such as cells or biopolymer networks, can be understood in neither the classical frame of ...

A Multilayer Microfluidic Platform for the Conduction of Prolonged Cell-Free Gene Expression

Une plate-forme microfluidique multicouche pour la conduite d'une expression génique prolongée sans cellules

The limitations of cell-based synthetic biology are becoming increasingly apparent as researchers aim to develop larger and more complex synthetic genetic ...

A Microfluidic Platform for Stimulating Chondrocytes with Dynamic Compression

Une plate-forme microfluidique pour stimuler les chondrocytes avec compression dynamique

Mechanical stimuli are known to modulate biological functions of cells and tissues. Recent studies have suggested that compressive stress alters growth ...