Name: generation of dynamical environmental conditions using a high-throughput microfluidic device
Uploaded: 2021-04-17T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Generation of Dynamical Environmental Conditions using a High-Throughput Microfluidic Device at JoVE.com

Авторы признают техническую поддержку со стороны Чжифэн Чэн из Chansn Instrument (Китай) LTD. Эта работа была поддержана грантами (Национальный фонд естественных наук Китая,51927804).

1. Конструкция микрофлюидных чипов
<ol><li>Дизайн микрофлюидного мультиплексера, состоящего из 18 входов, каждый из которых управляется отдельным клапаном и перистальтическим насосом. Для увеличения объема жидкости, обусловленной циклом перекачки, перистальтический насос состоит из 3 ка...

<ol>
	<li>Michael, 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=A+robotic+platform+for+quantitative+high-throughput+screening.">A robotic platform for quantitative high-throughput screening.</a> Assay and Drug Development Technologies. 6 (5), 637-657 (2008).</li><li>Kim, S. J., Lai, D., Park, J. Y., Yokokawa, R., Takayama, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microfluidic+automation+using+elastomeric+valves+and+droplets:+reducing+reliance+on+external+controllers.">Microfluidic automation using elastomeric valves and droplets: reducing reliance on external controllers.</a> Small. 8 (19), 2925-2934 (2012).</li><li>Melin, J., 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=Microfluidic+large-scale+integration:+the+evolution+of+design+rules+for+biological+automation.">Microfluidic large-scale integration: the evolution of design rules for biological automation.</a> Annual Review of Biophysics and Biomolecular Structure. 36, 213-231 (2007).</li><li>Tsui, J. H., Lee, W., Pun, S. H., Kim, J., Kim, D. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microfluidics-assisted+in+vitro+drug+screening+and+carrier+production.">Microfluidics-assisted in vitro drug screening and carrier production.</a> Advanced Drug Delivery Reviews. 65 (11-12), 1575-1588 (2013).</li><li>Junkin, 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=High-content+quantification+of+single-cell+immune+dynamics.">High-content quantification of single-cell immune dynamics.</a> Cell Reports. 15 (2), 411-422 (2016).</li><li>Obernier, K., Alvarez-Buylla, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neural+stem+cells:+origin,+heterogeneity+and+regulation+in+the+adult+mammalian+brain.">Neural stem cells: origin, heterogeneity and regulation in the adult mammalian brain.</a> Development. 146 (4), (2019).</li><li>Kageyama, R., Shimojo, H., Ohtsuka, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dynamic+control+of+neural+stem+cells+by+bHLH+factors.">Dynamic control of neural stem cells by bHLH factors.</a> Neuroscience Research. 138, 12-18 (2019).</li><li>Unger, M. A., Chou, H. P., Thorsen, T., Scherer, A., 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=Monolithic+microfabricated+valves+and+pumps+by+multilayer+soft+lithography.">Monolithic microfabricated valves and pumps by multilayer soft lithography.</a> Science. 288 (5463), 113-116 (2000).</li><li>Zhang, 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=Ultra-multiplexed+analysis+of+single-cell+dynamics+reveals+logic+rules+in+differentiation.">Ultra-multiplexed analysis of single-cell dynamics reveals logic rules in differentiation.</a> Science Advances. 5 (4), (2019).</li><li>Quake, S. R., Scherer, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=From+micro-to+nanofabrication+with+soft+materials.">From micro-to nanofabrication with soft materials.</a> Science. 290 (5496), 1536-1540 (2000).</li><li>Okandan, M., Galambos, P., Mani, S. S., Jakubczak, J. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+of+surface+micromachining+technologies+for+microfluidics+and+BioMEMS.">Development of surface micromachining technologies for microfluidics and BioMEMS.</a> Microfluidics and BioMEMS. 4560, 133-139 (2001).</li><li>Freshney, R. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Culture of Animal Cells: A Manual of Basic Technique and Specialized Applications, Sixth Edition. , (1983).</li><li>Niu, W., 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=SOX2+reprograms+resident+astrocytes+into+neural+progenitors+in+the+adult+brain.">SOX2 reprograms resident astrocytes into neural progenitors in the adult brain.</a> Stem Cell Reports. 4 (5), 780-794 (2015).</li><li>Sarkar, D. 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=Cyclic+adenosine+monophosphate+differentiated+&#946;-endorphin+neurons+promote+immune+function+and+prevent+prostate+cancer+growth.">Cyclic adenosine monophosphate differentiated &#946;-endorphin neurons promote immune function and prevent prostate cancer growth.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences. 105 (26), 9105-9110 (2008).</li><li>Watanabe, 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=Pituitary+adenylate+cyclase-activating+polypeptide-induced+differentiation+of+embryonic+neural+stem+cells+into+astrocytes+is+mediated+via+the+&#946;+isoform+of+protein+kinase.">Pituitary adenylate cyclase-activating polypeptide-induced differentiation of embryonic neural stem cells into astrocytes is mediated via the &#946; isoform of protein kinase.</a> C. Journal of Neuroscience Research. 84 (8), 1645-1655 (2006).</li><li>Watanabe, 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=Involvement+of+protein+kinase+C+in+the+PACAP-induced+differentiation+of+neural+stem+cells+into+astrocytes.">Involvement of protein kinase C in the PACAP-induced differentiation of neural stem cells into astrocytes.</a> Annals of the New York Academy of Sciences. 1070 (1), 597-601 (2006).</li><li>Thorsen, T., Maerkl, S. J., 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=Microfluidic+large-scale+integration.">Microfluidic large-scale integration.</a> Science. 298 (5593), 580-584 (2002).</li><li>Khademhosseini, 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=Cell+docking+inside+microwells+within+reversibly+sealed+microfluidic+channels+for+fabricating+multiphenotype+cell+arrays.">Cell docking inside microwells within reversibly sealed microfluidic channels for fabricating multiphenotype cell arrays.</a> Lab on a Chip. 5 (12), 1380-1386 (2005).</li><li>Martinez, A. W., Phillips, S. T., Whitesides, G. M. <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+microfluidic+devices+fabricated+in+layered+paper+and+tape.">Three-dimensional microfluidic devices fabricated in layered paper and tape.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences. 105 (50), 19606-19611 (2008).</li><li>Zhang, 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=DNA+methylation+analysis+on+a+droplet-in-oil+PCR+array.">DNA methylation analysis on a droplet-in-oil PCR array.</a> Lab on a Chip. 9 (8), 1059-1064 (2009).</li><li>Huang, N. T., Hwong, Y. J., Lai, 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=A+microfluidic+microwell+device+for+immunomagnetic+single-cell+trapping.">A microfluidic microwell device for immunomagnetic single-cell trapping.</a> Microfluidics and Nanofluidics. 22 (2), 16 (2018).</li><li>Galler, K., Br&#228;utigam, K., Gro&#223;e, C., Popp, J., Neugebauer, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Making+a+big+thing+of+a+small+cell-recent+advances+in+single+cell+analysis.">Making a big thing of a small cell-recent advances in single cell analysis.</a> Analyst. 139 (6), 1237-1273 (2014).</li><li>Gr&#252;nberger, A., Wiechert, W., Kohlheyer, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Single-cell+microfluidics:+opportunity+for+bioprocess+development.">Single-cell microfluidics: opportunity for bioprocess development.</a> Current Opinion in Biotechnology. 29, 15-23 (2014).</li><li>Lin, H., Mei, N., Manjanatha, M. G. <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+comet+assay+for+testing+genotoxicity+of+chemicals.">In vitro comet assay for testing genotoxicity of chemicals.</a> Optimization in Drug Discovery. , 517-536 (2014).</li><li>Bai, 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=Efficient+water+collection+on+integrative+bioinspired+surfaces+with+star-shaped+wettability+patterns.">Efficient water collection on integrative bioinspired surfaces with star-shaped wettability patterns.</a> Advanced Materials. 26 (29), 5025-5030 (2014).</li><li>Zhao, J., Chen, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Following+or+against+topographic+wettability+gradient:+movements+of+droplets+on+a+micropatterned+surface.">Following or against topographic wettability gradient: movements of droplets on a micropatterned surface.</a> Langmuir. 33 (21), 5328-5335 (2017).</li><li>Theberge, A. B., 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+platform+for+combinatorial+synthesis+in+picolitre+droplets.">Microfluidic platform for combinatorial synthesis in picolitre droplets.</a> Lab on a Chip. 12 (7), 1320-1326 (2012).</li><li>Zhang, L., 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=Fabrication+of+ceramic+microspheres+by+diffusion-induced+sol-gel+reaction+in+double+emulsions.">Fabrication of ceramic microspheres by diffusion-induced sol-gel reaction in double emulsions.</a> ACS Applied Materials &amp; Interfaces. 5 (22), 11489-11493 (2013).</li><li>Moerman, 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=Quantitative+analysis+in+nanoliter+wells+by+prefilling+of+wells+using+electrospray+deposition+followed+by+sample+introduction+with+a+coverslip+method.">Quantitative analysis in nanoliter wells by prefilling of wells using electrospray deposition followed by sample introduction with a coverslip method.</a> Analytical Chemistry. 77 (1), 225-231 (2005).</li><li>Zhou, X., Lau, L., Lam, W. W. L., Au, S. W. N., Zheng, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanoliter+dispensing+method+by+degassed+poly+(dimethylsiloxane)+microchannels+and+its+application+in+protein+crystallization.">Nanoliter dispensing method by degassed poly (dimethylsiloxane) microchannels and its application in protein crystallization.</a> Analytical Chemistry. 79 (13), 4924-4930 (2007).</li></ol>

Разработаны различные микрофлюидные устройства для выполнения мультиплексированных исложных экспериментов 17,18,19,20. Например, микроуэллы из массива топологических углублений могут ловушку отдельных клеток без исп?...

Высокие методы пропускной способности имеют решающее значение для биомедицинских и клинических исследований. Параллельно проводя миллионы химических, генетических или живых клеток и органоидных тестов, исследователи могут быстро определить гены, которые модулируют био-молекулярный путь, и настроить последовательные ввода наркотиков для своих конкретных потребностей. Робототехника1 и микрофлюидные чипы в сочетании с программой управления устройством позволяют автоматизировать сложные экспериментальные процедуры, охватывающие манипуляции с клетками/тканями, обработку жидкости, визуализацию и обработку/контрольданных 2,3. Таким образом, сотни и тысячи экспериментальных условий могут быть сохранены на одном чипе, в соответствии с желаемойпропускной способностью 4,5.
В этом протоколе мы описали процедуру проектирования и изготовления микрофлюидного устройства, которое состоит из 1500 единиц культуры, массива усовершенствованные перистальтические насосы и на месте смешивания модуль. 2-уровневая камера клеточной культуры предотвращает ненужный слейр во время среднего обмена, что обеспечивает нетронутую культурную среду для долгосрочной визуализации живых клеток. Исследования показывают, что предлагаемое микрофлюидное устройство является подходящей платформой для высокой пропускной способности исследований на сложном жизненном механизме. Кроме того, расширенные характеристики микрофлюидного чипа позволяют автоматически воссоздать очень сложные и динамичные микроэнвиронные условия in vivo, такие как постоянно меняющиеся цитокиныи лиганды композиций 6,7, завершение которых занимает месяцы для обычных платформ, таких как 96-хорошо пластины.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>2713 Loker Avenue West</td>
			<td>Torrey pines scientific</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>AZ-50X</td>
			<td>AZ Electronic Materials, Luxembourg</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Chlorotrimethylsilane(TMCS) 92360-25mL</td>
			<td>Sigma</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CO2 Incubator HP151</td>
			<td>Heal Force</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Desktop Hole Puncher for PDMS chips WH-CF-14</td>
			<td>Suzhou Wenhao Microfluidic Technology Co., Ltd.</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DMEM(L-glutamine, High Glucose, henol Red)</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Electronic Balance UTP-313 Max:600g, e:0.1g, d:0.01g</td>
			<td>Shanghai Hochoice Apparatus Manufacturer Co.,LTD.</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>FBS</td>
			<td>Sigma</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fibronection 0.25 mg/mL</td>
			<td>Millipore, Austria</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glutamax 100x</td>
			<td>Gibco</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Heating Incubator BGG-9240A</td>
			<td>Shanghai bluepard instruments Co.,Ltd.</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nikon Model Eclipse Ti2-E</td>
			<td>Nikon</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pen/Strep 10 Units/mL Penicillin 10 ug/mL Streptomycin</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Plasma cleaner PDC-002</td>
			<td>Harrick Plasma</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>polydimethylsiloxane(PDMS)</td>
			<td>Momentive</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>polylysine 0.01%</td>
			<td>Sigma</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Spin coater ARE-310</td>
			<td>Awatori Rentaro</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Spin coater TDZ5-WS</td>
			<td>Cence</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Spin coater WH-SC-01</td>
			<td>Suzhou Wenhao Microfluidic Technology Co., Ltd.</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SU-8 3025</td>
			<td>MicroChem, Westborough, MA, USA</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SU-8 3075</td>
			<td>MicroChem, Westborough, MA, USA</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

generation of dynamical environmental conditions using a high-throughput microfluidic device

Имитация условий окружающей среды in vivo имеет решающее значение для исследований in vitro по сложному жизненному механизму. Тем не менее, современные методы ориентации живых клеток и органов либо очень дорого, как робототехника, или отсутствие нанолитрового объема и миллисекундной точности времени в жидких манипуляций. Здесь мы представляем дизайн и изготовление микрофлюидной системы, которая состоит из 1500 единиц культуры, массив расширенных перистальтических насосов и на месте смешивания модуль. Для демонстрации возможностей микрофлюидного устройства в предлагаемой системе поддерживаются сферы нервных стволовых клеток (НСК). Мы заметили, что, когда сфера НСК подвергается воздействию CXCL в день 1 и EGF в день 2, круглая конформация в хорошо поддерживается. Изменение порядка ввода 6 препаратов вызывает морфологические изменения в сфере НСК и репрезентативный маркер уровня экспрессии для стволов НСК (т.е. Hes5 и Dcx). Эти результаты свидетельствуют о том, что динамические и сложные условия окружающей среды имеют большое влияние на дифференциацию и самообувечение НСК, а предлагаемое микрофлюидное устройство является подходящей платформой для высокой пропускной способности исследований на сложном жизненном механизме.

Обычный перистальтический насос на чипе был впервые описан Стивеном Кваке в 2000 году, с помощью которого перистализ был активирован шаблоном 101, 100, 110, 010, 011, 001 8,10. Число 0 и 1 указывает на "открытое" и "закрытие" 3 горизонтальных линий управления. Исследования ?...

Watch this Scientific Journal Video about Generation of Dynamical Environmental Conditions using a High-Throughput Microfluidic Device at JoVE.com

Generation of Dynamical Environmental Conditions using a High-Throughput Microfluidic Device

Мы представляем микрофлюидную систему для высокой пропускной способности исследований на сложных жизненных механизмов, которая состоит из 1500 единиц культуры, массив расширенных перистальтических насосов и на месте смешивания модуль. Микрофлюидный чип позволяет проводить анализ очень сложных и динамичных микро-экологических условий in vivo.

Поколение динамических экологических условий с использованием микрофлюидного устройства с высокой пропускной способностью

Mimicking in vivo environmental conditions is crucial for in vitro studies on complex life machinery. However, current techniques targeting live cells and ...

Микроокнирония обеспечивает высокую сложность и динамику, включая постоянно меняющиеся цитокины, концентрацию лигандов и состав. Создание подобной культурной среды имеет решающее значение для исследований in vitro на сложных жизненных механизмах, таких как дифференциация стволовых клеток, иммунные реакции и развитие органов на чиповых платформах. Но генерировать и доставлять химические сигналы нанолитровой точности и миллисекунд трудно с помощью обычных биомедицинских подходов, таких как пипетка.Для решения этих задач высокой востребованность представляет такие задачи, как культурная платформа, способная чередовать генерацию динамических комбинаторных и последовательных входных сигналов для получения изображений. В этом протоколе представлена процедура проектирования и изготовления микрофлюидного устройства. Предлагаемый микрофлюидный чип состоит из 1500 единиц культуры, массива усовершенствованной перистальтической насосы и на месте смешивания модуль.Мы демонстрируем, что платформа подходит для исследований на одноклеточных двухмерных популяциях клеток и трехмерных нейронных сферах. Сложные и динамичные условия окружающей среды на чипе имеют большое влияние на дифференциацию нервных стволовых клеток и самообувяждание. Детали процедур проектирования и изготовления следующие.Конструкция чипа была выполнена с использованием программного обеспечения AutoCAD. Чтобы соответствовать размеру держателя пластины на микроскопе, микрофлюидный чип размером примерно семь на пять сантиметров и состоит из 1500 культурных камер. Одной из важных особенностей является он имеет перистальтический насос, который состоит из восьми каналов потока и 200 микрометров в ширину каналов управления.Увеличение перекрывающейся области между контролем и каналом потока увеличивается в 16 раз по сравнению с перистальтической насосом, предложенной Стивеном Кваке в 2002 году, примерно до 15 нанолитров жидкости и за цикл перекачки и достаточно для поддержания 1500 независимых экологических условий параллельно на чипе. Другой важной частью устройства является двухслойная культурная камера, которая может поддерживать культурную среду, свободную от стрижки. Нежелательный стресс стрижки предотвращается, направляя его быстро через верхний слой.Клетки, ткани и важнейшие условные среды остаются нетронутыми в нижнем слое. Численное моделирование позволяет предположить, что, когда жидкости направляются через культурные камеры, слева направо. силы стрижки можно эффективно предотвратить.Даже при скорости входного потока 10 миллиметров в секунду ткани или ткани размером с микрометр остаются нетронутыми в нижней части единицы культуры. Мы изготовили реплики литья или кремниевой пластины с использованием УФ-литографии. С помощью СУ-8 3025 получены жидкие каналы высотой 25 микрометров и весом 100 микрометров.Культурные камеры высотой 75 микрометров и 150 микрометров были изготовлены с использованием фоторесурсов СУ-8 3075. Положительный фоторезистер аз-50X используется для объектов круглой формы, которые пересекаются с каналами управления для обеспечения хорошего соединения. Для производства микрофлюдикового чипа узорчатые и пустые кремниевые пластины сначала обработались TMCS.Различные количества PDMS 10 к 1 мономера к катализатору соотношение было тщательно смешаны и debubbled в течение одного-двух часов в вакуумной камере при минус 0,85 мегапаскаля. Контрольный слой был получен с помощью спинового покрытия PDMS при 2 200 об/мин. Затем кремниевые пластины были перенесены в инкубатор и инкубированы в течение 60 минут при 80 по Цельсию.Различные слои были выровнены и связаны друг с другом с помощью индивидуального оптического устройства и плазменного офорта машины. Входные отверстия были затем пробита после еще двух часов тепловой связи на 80 по Цельсию. Чип был связан с PDMS покрытие скольжения, который такой же размер 96-ну пластины и вылечить, по крайней мере 12 часов на 80 centrigrade перед использованием.Для работы каналы управления были подключены к миниатюрным пневматическим соленоидным клапанам через пластиковые трубки. Поворот всех полуматических скважин контролировался пользовательской программой MATLAB через графический пользовательский интерфейс. Оптимальное давление закрытия мембранных клапанов PDMS определялось индивидуально для каждого чипа, который обычно колеблется от 25 до 30 PSI.Превратив все серии скважин динамически комбинаторных и последовательных входов могут быть получены на чипе. Клетки были собраны на 80% стечения и resuspended с культурой среднего DMEM при плотности около 10 к власти шесть на миллилитр, которые затем были загружены в чип, давя на ячейку, содержащую раствор. Как для адепта, так и для культуры суспензии нейростекумных клеток были собраны клетки и сферы были непосредственно загружены в чип.Для получения изображений использовался перевернутый микроскоп с автоматической трансляционной стадией и цифровой дополнительной полупроводниковой камерой с оксидом металла. Этап и получение изображения контролировались с помощью программного обеспечения показывает верхний левый угол и нижний правый угол камеры в качестве выбора точек и переместить трансляционную стадию в точки упорядоченно, чтобы получить предварительную визуализацию с 4x объективом цели. Измените объектив 4x объектив с 20x один и настроить параметры изображения, включая интенсивность света, время разоблачения, и так далее.Затем найдите точки выбора, чтобы положение каждой камеры покидало матрицу 13 на 15 камер или определялась программой автоматически. При определении координат камер, трансляционная стадия перемещается в каждую камеру, где X, Y, й фокусная плоскость может быть отлажена. Установите интервал и продолжительность цикла визуализации.Сохраните путь, а затем начните визуализацию. Эта система доступна для различных целевых динамических слежения, таких как дифференциация нервных стволовых клеток в ярком поле и поле флуоресценции процесса формирования сферы нервных стволовых клеток. анализ данных.Измените формат в nd2 на Tif с помощью пользовательской программы MATLAB. И разделить данные в соответствии с точками. Выберите объект для анализа клеток или тканей.Введите порог, размер объекта, размер шума для анализа. Или вы можете выбрать пошагового анализа оптимальных параметров. А потом проанализировать все данные.После сохранения результата в формате MAT, используя сюжет, чтобы нарисовать результаты или следы. В этой статье мы описали протокол и культуру высокопротекутной микрофлюидной системы чипов, основанную на технологии фотолитографии для динамического управления микроокнороникой живых клеток. Мы также описали некоторые параметры, которые следует тщательно контролировать, такие как закрытие давления мембранных клапанов PDMS и спин-контроль жидкости параллельно камере.В традиционной клеточной культуре in vitro обработка окружающей среды культуры клетки выполнена вручную, которая много времени и трудоемкая и заполненная жидкость не легка к стандартному управлению. Особенно минут раствора. Есть некоторые проблемы, такие как генерация входов, концентрация иммунных препаратов и большое потребление.Однако, используя нашу микрофлюидную систему, можно повторить ее в качестве стимулятора при фиксированной дозе одной жидкости равного количества равномерной концентрации, сравнить различные культуры в разных культурных камерах одновременно. Различные с некоторыми миниатюрными временного разрешения назад стимул и с субsetting резолюции путем регулирования жидкости. Кроме того, наша система может получить большое количество сравнительных экспериментальных результатов простыми операциями.Наша система основана на принципе диффузии, создает минимальное механическое нарушение клеточной микросреду. Для более стабильных клеточных микроокновидных чипов можно увеличить список буферного слоя как глубины культурного слоя или уменьшить входной жидкости среднего обмена, то есть снизить давление, которое будет здесь для исследования поведения клеток. Следует заметить, что это исследование изучило только культуру клеток 3T3 и NSC.Для других ячеек или клеточных линий условия культуры сопоставимы с нашими параметрами для ее регулировки.

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Microfluidic Device for Recreating a Tumor Microenvironment in Vitro

Microfluidic Device for Recreating a Tumor Microenvironment in Vitro

Микрофлюидных устройство для воссоздания микроокружение опухоли<em&gt; В Vitro</em

We have developed a microfluidic device that mimics the delivery and systemic clearance of drugs to heterogeneous three-dimensional tumor tissues in ...

High-throughput Protein Expression Generator Using a Microfluidic Platform

Высокая пропускная способность экспрессии белков генератора с использованием платформы Микрофлюидных

Rapidly increasing fields, such as systems biology, require the development and implementation of new technologies, enabling high-throughput and ...

A Microfluidic Device for Studying Multiple Distinct Strains

Микрофлюидных устройство для изучения нескольких различных штаммов

The study of cell responses to environmental changes poses many experimental challenges: cells need to be imaged under changing conditions, often in a ...

High Throughput Microfluidic Rapid and Low Cost Prototyping Packaging Methods

Высокая пропускная Микрофлюидных Быстрое и низкая стоимость создания прототипов Упаковка Методы

In this work, 3 different packaging and assembly techniques are presented. They can be classified into two categories: one-time use and reusable packaging ...

Lipid Bilayer Vesicle Generation Using Microfluidic Jetting

Липидов Bilayer везикул поколения Использование микрофлюидных струйное

Bottom-up synthetic biology presents a novel approach for investigating and reconstituting biochemical systems and, potentially, minimal organisms. This ...

Protocol for Biofilm Streamer Formation in a Microfluidic Device with Micro-pillars

Протокол биопленки Streamer формирования в микрожидкостных устройств с Micro-столбов

Several bacterial species possess the ability to attach to surfaces and colonize them in the form of thin films called biofilms. Biofilms that grow in ...

Use of a High-throughput In Vitro Microfluidic System to Develop Oral Multi-species Biofilms

Use of a High-throughput In Vitro Microfluidic System to Develop Oral Multi-species Biofilms

Использование высокой пропускной<em&gt; In Vitro</em&gt; Микрожидкостных систему для разработки Устные биопленки Многовидовые

There are few high-throughput in vitro systems which facilitate the development of multi-species biofilms that contain numerous species commonly detected ...

Double Emulsion Generation Using a Polydimethylsiloxane (PDMS) Co-axial Flow Focus Device

Double Emulsion Generation Using a Polydimethylsiloxane PDMS Co-axial Flow Focus Device

Двухместный Эмульсия поколения Использование Полидиметилсилоксан (PDMS) Коаксиальная Поток Фокус устройства

Double emulsions are useful in a number of biological and industrial applications in which it is important to have an aqueous carrier fluid. This paper ...

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

Микрожидком Платформа с высокой пропускной способностью изоляции одноклеточные и культуры

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 ...

Mechanostimulation of Multicellular Organisms Through a High-Throughput Microfluidic Compression System

Механостимуляция многоклеточных организмов с помощью высокопроизводительной микрофлюидной компрессионной системы

During embryogenesis, coordinated cell movement generates mechanical forces that regulate gene expression and activity. To study this process, tools such ...