Name: a microfluidic platform for stimulating chondrocytes with dynamic compression
Uploaded: 2019-09-13T13:00:00
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Ringraziamo i dottori Christopher Moraes e Stephen A. Morin per il loro supporto per la progettazione e la fabbricazione dei dispositivi. Questo studio è stato sostenuto da Bioingegneria per la Salute Umana sovvenzione dall'Università del Nebraska-Lincoln (UNL) e l'Università del Nebraska Medical Center (UNMC), e concedere AR070242 dal NIH/ NIAMS. Ringraziamo Janice A. Taylor e James R. Talaska dell'Advanced Microscopy Core Facility presso l'University of Nebraska Medical Center per aver fornito assistenza con microscopia confocale.

NOTA: Indossare dispositivi di protezione personale (PPE) come guanti e camice da laboratorio per ogni fase di questo protocollo.
1. Fabbricazione di stampi a master
NOTA: Eseguire il passaggio 1.1 - 1.3 in un cofano di fumi.
<ol><li>Trattamento del vetro NOTA: Indossare uno scudo per il viso, guanti e un camice da laboratorio per il passaggio 1.1.<ol>
<li>Fare la soluzione Piranha (60 mL) mescolando acido solforico (H2SO4) e perossido di ...

<ol>
	<li>Lu, H., 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+shear+devices+for+quantitative+analysis+of+cell+adhesion.">Microfluidic shear devices for quantitative analysis of cell adhesion.</a> Analytical Chemistry. 76 (18), 5257-5264 (2004).</li><li>Malek, A. M., Izumo, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanism+of+endothelial+cell+shape+change+and+cytoskeletal+remodeling+in+response+to+fluid+shear+stress.">Mechanism of endothelial cell shape change and cytoskeletal remodeling in response to fluid shear stress.</a> Journal of Cell Science. 109 (4), 713-726 (1996).</li><li>Paguirigan, A. L., Beebe, D. 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T., Ryu, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanical+stimulation+of+growth+plate+chondrocytes:+previous+approaches+and+future+directions.">Mechanical stimulation of growth plate chondrocytes: previous approaches and future directions.</a> Experimental Mechanics. , (2018).</li><li>Lee, D., Erickson, A., You, T., Dudley, A. T., Ryu, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pneumatic+microfluidic+cell+compression+device+for+high-throughput+study+of+chondrocyte+mechanobiology.">Pneumatic microfluidic cell compression device for high-throughput study of chondrocyte mechanobiology.</a> Lab on a Chip. 18 (14), 2077-2086 (2018).</li><li>Guilak, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Compression-induced+changes+in+the+shape+and+volume+of+the+chondrocyte+nucleus.">Compression-induced changes in the shape and volume of the chondrocyte nucleus.</a> Journal of Biomechanics. 28 (12), 1529-1541 (1995).</li><li>Knight, M. M., Ghori, S. A., Lee, D. A., Bader, D. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measurement+of+the+deformation+of+isolated+chondrocytes+in+agarose+subjected+to+cyclic+compression.">Measurement of the deformation of isolated chondrocytes in agarose subjected to cyclic compression.</a> Medical Engineering &amp; Physics. 20 (9), 684-688 (1998).</li><li>Moraes, C., Sun, Y., 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=Microfabricated+platforms+for+mechanically+dynamic+cell+culture.">Microfabricated platforms for mechanically dynamic cell culture.</a> Journal of Visualized Experiments. (46), e224 (2010).</li><li>Sim, W. Y., 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+pneumatic+micro+cell+chip+for+the+differentiation+of+human+mesenchymal+stem+cells+under+mechanical+stimulation.">A pneumatic micro cell chip for the differentiation of human mesenchymal stem cells under mechanical stimulation.</a> Lab on a Chip. 7 (12), 1775-1782 (2007).</li><li>Hosmane, 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=Valve-based+microfluidic+compression+platform:+single+axon+injury+and+regrowth.">Valve-based microfluidic compression platform: single axon injury and regrowth.</a> Lab on a Chip. 11 (22), 3888-3895 (2011).</li><li>Ho, K. K. Y., Wang, Y. L., Wu, J., Liu, A. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Advanced+microfluidic+device+designed+for+cyclic+compression+of+single+adherent+cells.">Advanced microfluidic device designed for cyclic compression of single adherent cells.</a> Frontiers in Bioengineering and Biotechnology. 6 (148), (2018).</li><li>Seo, 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=Interconnectable+dynamic+compression+bioreactors+for+combinatorial+screening+of+cell+mechanobiology+in+three+dimensions.">Interconnectable dynamic compression bioreactors for combinatorial screening of cell mechanobiology in three dimensions.</a> ACS Applied Materials &amp; Interfaces. 10 (16), 13293-13303 (2018).</li><li>Erickson, A. G., 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+tunable,+three-dimensional+in+Vitro+culture+model+of+growth+plate+cartilage+using+alginate+hydrogel+acaffolds.">A tunable, three-dimensional in Vitro culture model of growth plate cartilage using alginate hydrogel acaffolds.</a> Tissue Engineering Part A. 24 (1-2), 94-105 (2018).</li><li>Lee, D., Rahman, M. M., Zhou, Y., Ryu, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Three-dimensional+confocal+microscopy+indentation+method+for+hydrogel+elasticity+measurement.">Three-dimensional confocal microscopy indentation method for hydrogel elasticity measurement.</a> Langmuir. 31 (35), 9684-9693 (2015).</li><li>Johnston, I. D., McCluskey, D. K., Tan, C. K. L., Tracey, M. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanical+characterization+of+bulk+Sylgard+184+for+microfluidics+and+microengineering.">Mechanical characterization of bulk Sylgard 184 for microfluidics and microengineering.</a> Journal of Micromechanics and Microengineering. 24 (3), 035017 (2014).</li></ol>

Per testare gli effetti dello stress compressivo sui condrociti della piastra di crescita, abbiamo sviluppato il dispositivo di compressione condrociti microfluidico (Figura 1) per applicare vari livelli di stress compressivo ai condrociti nell'scaffold idrogel algerino per il 3D cultura in modo ad alta produttività. Per aiutare altri ricercatori ad adottare il nostro dispositivo o a sviluppare dispositivi simili, abbiamo fornito dettagli sulle fasi di fabbricazione del dispositivo in quest...

Le piattaforme microingegnerizzate sono strumenti preziosi per studiare la biologia molecolare, cellulare e a livello tissutale perché consentono il controllo dinamico dei microambienti fisici e chimici1,2,3 ,4,5,6,7,8. Pertanto, più ipotesi possono essere testate contemporaneamente in modo strettamente controllato. Nel caso della cartilagine della piastra di crescita, ci sono sempre più prove di un ruolo importante di stress compressivo nella modulazione della crescita ossea attraverso l'azione sulla cartilagine della piastra di crescita9,10,11, 12,13,14,15,16,17,18,19,20, 21,22,23,24,25. Tuttavia, il meccanismo d'azione dello stress compressivo – in particolare, come lo stress guida la formazione di colonne condrociti nella piastra di crescita – è poco compreso.
L'obiettivo di questo protocollo è quello di creare un dispositivo di compressione condrocito microfluidico pneumaticamente azionante26 per chiarire i meccanismi di meccanobiologia nei condrociti della piastra di crescita (Figura 1a-c). Il dispositivo è costituito da due parti: l'unità di azionamento pneumatico e il costrutto gel algerato. L'unità di azionamento pneumatico microfluidico è fabbricata utilizzando polidimetilsiloxane (PDMS) basato sulla litografia foto e soft. Questa unità contiene una matrice 5 x 5 di sottili palloncini a membrana PDMS che possono essere gonfiati in modo diverso in base ai loro diametri. Il costrutto di gel alginato è costituito dai condrociti incorporati in una matrice 5 x 5 di cilindri di gel alginato, e tutti i costrutti algerino-condrocito sono assemblati con l'unità di azionamento. I costrutti di gel algerino sono compressi dai palloncini PDMS gonfiati pneumaticamente (Figura 1b). Il dispositivo microfluidico può generare contemporaneamente cinque diversi livelli di stress compressivo in un'unica piattaforma in base alle differenze nel diametro del palloncino PDMS. Pertanto, è possibile un test ad alto throughput di condrocite meccanobiologia in più condizioni di compressione.
Il dispositivo microfluidico descritto in questo protocollo ha molti vantaggi rispetto al dispositivo di compressione convenzionale come fissatori esterni14,21,23 e dispositivi di compressione macroscopica16, 19 del 12 , 27 mi lapiùdel , 28 per lo studio della condrocite meccanobiologia: 1) Il dispositivo microfluidico è conveniente perché consuma un volume di campioni inferiore rispetto al dispositivo di compressione macroscopica, 2) Il dispositivo microfluidico è efficace nel tempo perché può testare più condizioni di compressione simultanea, 3) Il dispositivo microfluidico può combinare stimoli meccanici e chimici formando un gradiente di concentrazione di sostanze chimiche basate sulla miscelazione limitata nei microcanali e 4) varie tecniche di microscopia (time-lapse microscopia e fluorescenza microscopia confocale) possono essere applicate con il dispositivo microfluidico in PDMS trasparente.
Abbiamo adottato e modificato il metodo di Moraes et al.7,29 per creare diversi livelli di stress compressivo in un unico dispositivo per consentire studi meccanobiologi ad alto throughput sulla compressione dei condrociti. Il nostro approccio è appropriato per le cellule (ad esempio, condrociti) che necessitano di ambiente di coltura tridimensionale (3D) e per i saggi biologici dopo la compressione delle cellule. Sebbene alcuni dispositivi di compressione delle cellule microfluidiche siano in grado di comprimere le cellule coltivate su substrati bidimensionali (2D)30,31,32, non possono essere utilizzati per i condrociti perché i condrociti coltivati in 2D disdifferenziare. Esistono piattaforme microfluidiche per la compressione di cellule coltivate 3D in idrogel fotopolimerizzati7,33, ma sono limitate nelle cellule di isolamento dopo esperimenti di compressione perché isolando le cellule da fotopolimerizzati idrogel non è facile. Inoltre, potrebbe essere necessario valutare gli effetti dell'esposizione agli ultravioletti (UV) e degli initatori foto-crosslinking sulle cellule. Al contrario, il nostro metodo consente un rapido isolamento delle cellule dopo esperimenti di compressione per saggi post-biologici perché gli idrogel alginati possono essere depolimerizzati rapidamente dai chelatori di calcio. I metodi dettagliati di fabbricazione e caratterizzazione del dispositivo sono descritti in questo protocollo. Nella figura 2è illustrata una breve procedura per la fabbricazione del dispositivo di compressione dei condrociti microfluidici.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>(3-Aminopropyl)triethoxysilane (ATPES)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>741442-100ML</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>(Tridecafluoro-1, 1, 2, 2-Tetrahydrooctyl)-1-Trichlorosilane</td>
			<td>United Chemical Technologies</td>
			<td>T2492-KG</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acrylic sheet</td>
			<td>McMaster-Carr</td>
			<td>8560K354</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Air pump</td>
			<td>Schwarzer Precision</td>
			<td>SP 500 EC-LC4.5V DC</td>
			<td>We used the model purchased in 2015. The internal design and performance of air pump (SP 500 EC-LC) changed in early 2016. Also, air pump performance has changed in the course of time. Thus, air pressure generated by an SP 500 EC-LC air pump should be calibrated before use.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Alginate powder</td>
			<td>FMC Corporation</td>
			<td>Pronova UP MVG</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Barb Straight Connectors (Metal tube)</td>
			<td>Pneumadyne</td>
			<td>EB40-250</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Calcein AM</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td>C3100MP</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dulbecco&#39;s Modified Eagle Medium (DMEM)</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>11960-044</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dyed red aqueous fluorescent particles</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>R0100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>EDC (1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)carbodiimide hydrochloride)</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>22980</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Foam pad</td>
			<td>GRAINGER</td>
			<td>Item # 5GCE8</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Function / Arbitrary Waveform Generator</td>
			<td>Keysight Technologies</td>
			<td>33210A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hydrochloric acid</td>
			<td>Fisher Chemical</td>
			<td>A144-500</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hydrogen peroxide</td>
			<td>Fisher BioReagents</td>
			<td>BP2633500</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isopropyl alcohol</td>
			<td>BDH1174-4LP</td>
			<td>VWR</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microscope slides</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>22-267-013</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Plasma cleaner</td>
			<td>Harrick Plasma</td>
			<td>PDC-001</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polydimethylsiloxane (PDMS)</td>
			<td>Dow Corning</td>
			<td>184 SIL ELAST KIT 0.5KG</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Power supply</td>
			<td>Keysight Technologies</td>
			<td>E3630A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SeaKem LE Agarose</td>
			<td>Lonza</td>
			<td>50004</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium hydroxide</td>
			<td>Fisher Chemical</td>
			<td>S318-1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Solenoid manifold</td>
			<td>Pneumadyne</td>
			<td>MSV10-1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Solenoid valve</td>
			<td>Pneumadyne</td>
			<td>S10MM-30-12-3</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Spin coater</td>
			<td>Laurell Technologies</td>
			<td>WS-650Mz-23NPPB</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SU8 Developer</td>
			<td>MicroChem Corp.</td>
			<td>Y020100 4000L1PE</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SU8-100</td>
			<td>MicroChem Corp.</td>
			<td>Y131273 0500L1GL</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SU8-5</td>
			<td>MicroChem Corp.</td>
			<td>Y131252 0500L1GL</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sulfo-NHS (N-hydroxysulfosuccinimide)</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>24510</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sulfuric acid</td>
			<td>EMD Millipore</td>
			<td>MSX12445</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a microfluidic platform for stimulating chondrocytes with dynamic compression

Gli stimoli meccanici sono noti per modulare le funzioni biologiche di cellule e tessuti. Recenti studi hanno suggerito che lo stress compressivo altera l'architettura della cartilagine della piastra di crescita e si traduce nella modulazione della crescita di ossa lunghe di bambini. Per determinare il ruolo dello stress compressivo nella crescita ossea, abbiamo creato un dispositivo microfluidico azionato dalla pressione pneumatica, per comprimere dinamicamente (o staticamente) i condrociti delle lame di crescita incorporati nei cilindri idrogelali algonati. In questo articolo vengono descritti i metodi dettagliati per la fabbricazione e la caratterizzazione di questo dispositivo. I vantaggi del nostro protocollo sono: 1) Cinque diverse magnitudini di stress compressivo possono essere generate su cinque repliche tecniche in un'unica piattaforma, 2) È facile visualizzare la morfologia cellulare tramite un microscopio luminoso convenzionale, 3) Le cellule possono essere rapidamente isolate dal dispositivo dopo la compressione per facilitare i saggi a valle, e 4) La piattaforma può essere applicata per studiare la meccanobiologia di qualsiasi tipo di cellula che può crescere in idrogel.

In questo articolo vengono illustrate le procedure dettagliate della fabbricazione del dispositivo di compressione dei condrociti microfluidici(Figura 2). Il dispositivo contiene un 5 x 5 matrici di costrutti alginato-condrocito cilindrico e questi costrutti possono essere compressi con cinque diverse magnitudini di compressione (Figura 1, Figura 3 e Figura 4). L'altezza del microcanale pneumatico è di...

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A Microfluidic Platform for Stimulating Chondrocytes with Dynamic Compression

Questo articolo fornisce metodi dettagliati per la fabbricazione e la caratterizzazione di un dispositivo microfluidico azionato retice per la compressione condrocitica.

Una piattaforma microfluidica per stimolare i condrociti con la compressione dinamica

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

Questo dispositivo di compressione microfluidico attivato pneumaticamente può essere utilizzato per studiare la meccanobiologia nelle colture di idrogel 3D dei condrociti delle piastre di crescita. Il dispositivo microfluidico è economico ed economico perché può generare contemporaneamente più grandezze di compressione su piccoli volumi di campioni e varie immagini microscopiche possono essere applicate con il dispositivo. Il nostro metodo può essere applicato anche allo studio della meccanobiologia di altri tipi di cellule.Per impostare lo strato di microcanale, mescolare prima PDMS con un rapporto di peso di 10 prepolimeri con un agente di polimerizzazione per cinque minuti. Quindi posizionare lo stampo su un cuscinetto di schiuma e versare la miscela nello stampo principale. Degasa il PDMS in una camera a vuoto per 30 minuti e incastri il PDMS degassato con un pezzo di pellicola trasparente.Bloccare l'assieme inserito con la piastra di vetro, i cuscinetti in schiuma e le piastre in plexiglass. Curare il PDMS a 80 gradi Celsius per sei ore e isolare lo strato PDMS e il film di trasparenza dalla struttura sandwich. Attivare le superfici del PDMS e una piastra di vetro pulita con il detergente al plasma per un minuto prima di legare il PDMS sulla piastra di vetro nel forno Celsius di 80 gradi per 30 minuti.Quindi rimuovere il film di trasparenza. Per la preparazione della sottile membrana PDMS, spin coat PDMS non curato su un film di trasparenza a 1.000 rotazioni al minuto per un minuto per ottenere uno strato PDMS spesso 60 micrometri. Polimerizza parzialmente il PDMS rivestito di spin a 80 gradi Celsius per 20-30 minuti prima di utilizzare il detergente al plasma per attivare lo strato PDMS a microcanale sulla piastra di vetro e il sottile strato PDMS per un minuto.Quindi legare il sottile strato di membrana PDMS sullo strato PDMS a microcanale e posizionare gli strati nel forno Celsius di 80 gradi durante la notte. Per la preparazione del blocco di tubi, posizionare i tubi metallici verticalmente su una piastra di Petri e versare delicatamente il PDMS non curato nella piastra fino a quando circa 3/4 dei tubi non sono sommersi. Dopo aver degassato il PDMS in una camera a vuoto per 30 minuti, curare il PDMS nel forno a 60 gradi Celsius per più di sei ore.Al termine del processo di polimerizzazione, tagliare un pezzo di blocco PDMS contenente un tubo e perforare un foro nel sottile strato PDMS per l'ingresso. Attivare il blocco PDMS e il sottile strato PDMS con il pulitore al plasma. Dopo un minuto, attaccare il blocco PDMS al foro di ingresso del sottile strato PDMS e posizionare l'intera unità di azionamento nel forno a 80 gradi Celsius durante la notte.Per la preparazione dello stampo in gel di agarosio, mescolare il 5%agarosio e il cloruro di calcio millimolare in acqua deionizzata e riscaldare la soluzione di gel di agarosio fino all'ebollizione. Versare la soluzione di gel di agarosio bollito in uno stampo in alluminio e incastrere lo stampo con la piastra di vetro. Dopo cinque minuti, rimuovere il gel di agarosio solidificato dallo stampo in alluminio.Piastra 150 microlitri di soluzione di alginato-condrocita sulla piastra di vetro amminosilanizzata e coprire la soluzione con stampo in gel di agarosio per tre minuti. Alla fine dell'incubazione, utilizzare una lama di rasoio per rimuovere l'eccessiva soluzione di gel di alginato e rimuovere lo stampo in gel di agarosio dalla piastra. Quindi posizionare i costrutti di alginato-condrocita in soluzione di reticolamento contenente 50 cloruro di calcio millimolare e cloruro di sodio millimolare in acqua deionizzata per un minuto.Per assemblare il dispositivo, individuare quattro distanziale PDMS spessi un millimetro sui quattro angoli del sottile strato PDMS dell'unità di azionamento. Coprire le camere d'aria del sottile strato PDMS con 700 microlitri di mezzo di coltura di condrociti. Utilizzando un microsope stereo, posizionare il costrutto alginato-condrocita sul sottile strato PDMS, facendo attenzione ad allineare i costrutti con le camere d'aria e bloccare il dispositivo con morsetti stampati in 3D.Per l'attuazione del dispositivo, utilizzare un pezzo di tubi di silicio per collegare l'uscita di una pompa dell'aria con l'ingresso di una valvola solenoide. Utilizzare un ulteriore pezzo di tubo per collegare l'uscita della valvola solenoide con l'ingresso del dispositivo assemblato. Collegare la valvola solenoide con un generatore di funzioni e utilizzare un'onda quadra hertz generata dal generatore di funzioni per manipolare la valvola solenoide.Quindi accendere la pompa dell'aria per azionare il dispositivo pneumaticamente. Il dispositivo di compressione dei condrociti microfluidici contiene cinque per cinque array di costrutti cilindrici alginati-condrociti e questi costrutti possono essere compressi con cinque diverse magnitudini di compressione. In questo esempio, la colonna di gel è stata compressa del 33,8% di altezza dal palloncino PDMS più grande e il ceppo compressivo risultante dei costrutti di gel è aumentato di circa il 5% per incremento di 0,2 millimetri e il diametro del palloncino PDMS.La deformazione compressiva dei condrociti è stata determinata imaging delle cellule in un volume di 613 da 613 per 40-55 micrometri vicino al centro di costruzione del gel. Qui viene mostrata un'immagine di un condrocita che è stato compresso del 16% dal più grande palloncino PDMS. In questo grafico, si può osservare la distribuzione dei valori di deformazione di compressione cellulare misurati.In questa analisi, le celle sono state compresse più complessivamente da palloncini PDMS più grandi. Nel loro insieme, questi dati suggeriscono che le quantità di gel alginato e compressione dei condrociti sono controllate dal diametro dei palloncini PDMS sotto una pressione costante di 14 kilopascal. Per garantire la ripetibilità delle prestazioni del dispositivo, è fondamentale creare una sottile membrana PDMS con uno spessore ed elasticità costanti.Seguendo questa procedura, possono essere eseguiti vari saggi biologici, come l'immunofluorescenza e l'ibridazione in situ. Usando questa tecnica, molte domande sulla meccanotrasduzione nella piastra di crescita o nei condrociti articolari possono essere risolte.

Research

JoVE Journal

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