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

Yazarlar Chansn Instrument (Çin) LTD'den Zhifeng Cheng'in teknik desteğini kabul ediyor. Bu çalışma hibelerle desteklendi (Çin Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı,51927804).

1. Mikroakışkan çip tasarımı
<ol><li>Her biri ayrı bir vana ve peristaltik pompa ile kontrol edilen 18 giriştan oluşan mikroakışkan çoklayıcıyı tasarlayın. Pompalama döngüsü başına tahrik edilen sıvı hacmini artırmak için, peristaltik pompanın bilerek 200 μm'ye genişletilen 3 kontrol kanalından ve 10 bağlı akış hattından oluşmasını sağlar.</li>
	<li>Makassız kültür odasını tasarlayın. 2 seviyeli kültür ünitesinin replikasyonu, orta değişim sırasında hücreler üzerinde ...

<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>

Çoklayıcı ve karmaşık deneyler yapmak için çeşitli mikroakışkan cihazlar geliştirilmiştir17,18,19,20. Örneğin, bir dizi topolojik girintiden yapılmış mikrowelller, küçük örnek boyutu, paralelleştirme, daha düşük malzeme maliyeti, daha hızlı yanıt, yüksek hassasiyet 21 , 22,23,<sup class...

Biyomedikal ve klinik çalışmalar için yüksek verim teknikleri çok önemlidir. Araştırmacılar, milyonlarca kimyasal, genetik veya canlı hücre ve organoid testini paralel olarak gerçekleştirerek, biyo-moleküler bir yolu modüle eden genleri hızla tanımlayabilir ve sıralı ilaç girişini kişinin özel ihtiyaçlarına göre özelleştirebilir. Robotik1 ve mikroakışkan çipler bir cihaz kontrol programı ile birlikte hücre / doku manipülasyonu, sıvı işleme, görüntüleme ve veri işleme / kontrol2, 3kapsayan karmaşık deneysel prosedürlerin otomatikleştirilmesine izin verir. Bu nedenle, istenen aktarım hızına göre tek bir çip üzerinde yüzlerce ve binlerce deneysel koşul korunabilir4,5.
Bu protokolde, 1500 kültür ünitesi, bir dizi gelişmiş peristaltik pompa ve yerinde karıştırma modülünden oluşan bir mikroakışkan cihazın tasarım ve imalat prosedürünü tanımladık. 2 seviyeli hücre kültürü odası, orta değişim sırasında gereksiz kesmeyi önler ve bu da uzun süreli canlı hücre görüntüleme için bozulmamış bir kültür ortamı sağlar. Çalışmalar, önerilen mikroakışkan cihazın karmaşık yaşam makineleri üzerinde yüksek verimli çalışmalar için uygun bir platform olduğunu göstermektedir. Ayrıca, mikroakışkan çipin gelişmiş özellikleri, sürekli değişen sitokinler ve ligand kompozisyonları 6 ,7gibi son derece karmaşık vedinamik mikroçevrimsel koşulların otomatik olarak yeniden keşfedilmesine izin verir, tamamlanması 96 kuyu plakası gibi geleneksel platformlar için aylar sürer.

<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

In vivo çevresel koşulları taklit etmek, karmaşık yaşam makineleri üzerindeki in vitro çalışmalar için çok önemlidir. Bununla birlikte, canlı hücreleri ve organları hedefleyen mevcut teknikler, robotik gibi oldukça pahalıdır veya sıvı manipülasyonunda nanolitre hacminden ve milisaniyelik zaman doğruluğuna sahip değildir. Burada, 1.500 kültür ünitesi, bir dizi gelişmiş peristaltik pompa ve yerinde karıştırma modülünden oluşan bir mikroakışkan sistemin tasarımını ve imalatını sunuyoruz. Mikroakışkan cihazın kapasitelerini göstermek için, önerilen sistemde nöral kök hücre (NSC) küreleri korunur. NSC küresi 1. günde CXCL'ye, 2. günde egf'ye maruz kaldığında yuvarlak şekilli uygunluğun iyi korunduğunu gözlemledik. 6 ilacın giriş sırasındaki değişim, NSC küresinde morfolojik değişikliklere ve NSC saplığı (örneğin, Hes5 ve Dcx) için ifade düzeyi temsili işaretleyicisine neden olur. Bu sonuçlar, dinamik ve karmaşık çevresel koşulların NSC farklılaşması ve kendini yenileme üzerinde büyük etkileri olduğunu ve önerilen mikroakışkan cihazın karmaşık yaşam makineleri üzerinde yüksek verimli çalışmalar için uygun bir platform olduğunu göstermektedir.

Geleneksel çipli peristaltik pompa ilk olarak Stephen Quake tarafından 2000 yılında tanımlanmıştır, peristalsis 101, 100, 110, 010, 011, 001 8,10deseni ile çalıştırıldı. 0 ve 1 sayısı, 3 yatay kontrol hattının "açık" ve "kapanış" olduğunu gösterir. 3'ten fazla vana (örneğin, beş) kullanılarak yapılan çalışmalar dabildirilmiştir 11. 3 kontrol hattı ve 3 akış hattından oluşan peristaltik pompa nanoliter ...

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

1500 kültür ünitesi, bir dizi gelişmiş peristaltik pompa ve yerinde karıştırma modülünden oluşan karmaşık yaşam makineleri üzerinde yüksek verimli çalışmalar için mikroakışkan bir sistem sunuyoruz. Mikroakışkan çip, vivodaki son derece karmaşık ve dinamik mikro çevresel koşulların analizini sağlar.

Yüksek Verimli Mikroakışkan Cihaz Kullanarak Dinamik ÇevreSel Koşulların Üretilmesi

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

Mikroçevrim, sürekli değişen sitokinler, ligand konsantrasyonu ve bileşimi de dahil olmak üzere son derece karmaşık ve dinamik bir dinamik sağlar. Benzer bir kültür ortamı yaratmak, kök hücre farklılaşması, immün yanıtlar ve çip platformlarında organların gelişimi gibi karmaşık yaşam makineleri üzerinde in vitro çalışmalar için çok önemlidir. Ancak, pipetleme gibi geleneksel biyomedikal yaklaşımları kullanarak nanolitre hacmi ve milisaniye doğruluk kimyasal sinyalleri üretmek ve sunmak zordur.Zorlukların üstesinden gelmek için, dinamik kombinatoryal ve sıralı sinyal girişlerinin alternatif görüntü alma üretimine sahip bir kültür platformu yüksek talep görüyor. Bu protokolde, bir mikroakışkan cihazın tasarım ve imalat prosedürü sunulmuştur. Önerilen mikroakışkan çip, 1500 kültür ünitesi, gelişmiş peristaltik pompalar dizisi ve yerinde karıştırma modülünden oluşur.Platformun tek hücreli iki boyutlu hücre popülasyonları ve üç boyutlu sinir küreleri üzerinde yapılan çalışmalar için uygun olduğunu gösteriyoruz. Çip üzerindeki karmaşık ve dinamik çevresel koşulların nöral kök hücre farklılaşması ve kendini yenileme üzerinde büyük etkileri vardır. Tasarım ve imalat prosedürlerinin detayı aşağıdaki gibidir.Çip tasarımı AutoCAD yazılımı kullanılarak gerçekleştirildi. Plaka tutucunun boyutunu mikroskop üzerine sığdırmak için, mikroakışkan çip yaklaşık yedi ila beş santimetre büyüklüğündedir ve 1.500 kültür odasından oluşur. Önemli özelliklerden biri, sekiz akış kanalı ve 200 mikrometre genişliğinde kontrol kanalından oluşan peristaltik pompaya sahip olmasıdır.Kontrol ve akış kanalı arasındaki örtüşen alandaki artış, Stephen Quake tarafından 2002 yılında önerilen peristaltik pompaya kıyasla 16 kat artarak yaklaşık 15 nanolitre sıvıya ve pompalama döngüsü başına artmaktadır ve çip üzerinde paralel olarak 1.500 bağımsız çevresel koşulun korunması ihtiyacını karşılamaktadır. Cihazın bir diğer önemli parçası, kesmesiz kültür ortamını koruyabilen iki katmanlı bir kültür odasıdır. İstenmeyen kesme stresi, üst katmandan hızlı bir şekilde yönlendirilerek önlenir.Hücreler, dokular ve önemli koşullu ortam alt katmanda el değmemiş kalır. Sayısal simülasyon, sıvılar kültür odalarından yönlendirildiğinde soldan sağa doğru yönlendirildiğini göstermektedir. kesme kuvvetleri etkili bir şekilde önlenebilir.İkinci hücre başına 10 milimetre giriş akış hızında veya mikrometre boyutunda doku bile kültür ünitesinin dibinde bozulmadan kalır. UV litografi kullanarak replika kalıplama veya silikon gofret imal ettik. Yüksekliği 25 mikrometre, ağırlığı 100 mikrometre olan akışkan kanallar SU-8 3025 negatif fotoresist kullanılarak üretilmektedir.75 mikrometre ve 150 mikrometre yüksekliğindeki kültür odaları SU-8 3075 fotoresist kullanılarak imal edilmiştir. AZ50X pozitif fotoresist, iyi bir bağlantı sağlamak için kontrol kanallarıyla örtüşen yuvarlak şekilli kuyu özellikleri için kullanılır. Mikroakışkan çipi üretmek için, desenli ve boş silikon gofretler öncelikle TMCS ile tedavi edildi.Farklı miktarlarda PDMS 10 ila 1 monomer katalizör oranı, eksi 0,85 megapaskal vakum odasında bir ila iki saat boyunca iyice karıştırıldı ve debubbled edildi. Kontrol katmanı PDMS'nin 2.200 RPM'de spin kaplaması ile elde edildi. Silikon gofretler daha sonra inkübatöre aktarıldı ve 80 santigratta 60 dakika inkübe edildi.Özelleştirilmiş optik cihaz ve plazma gravür makinesi kullanılarak farklı katmanlar hizalandı ve birbirine bağlandı. Giriş delikleri daha sonra 80 santigratta iki saat daha termal bağlanmadan sonra delindi. Çip, aynı boyutta 96 kuyu plakası olan PDMS kaplı bir kapak fişine bağlandı ve kullanımdan önce 80 santigrat derecede en az 12 saat kürlendi.Operasyon için, kontrol kanalları plastik borular aracılığıyla minyatür pnömatik solenoid valflere bağlandı. Tüm penumatic kuyuların tornalama grafik kullanıcı arayüzü aracılığıyla özel bir MATLAB programı tarafından kontrol edildi. Şınav PDMS membran vanalarının optimum kapatma basınçları, tipik olarak 25 ila 30 PSI arasında değişen her çip için ayrı ayrı belirlendi.Tüm kuyular serisini dinamik olarak kombinatoryal ve sıralı girişler çip üzerinde üretilebilir. Hücreler % 80 izdiahta hasat edildi ve kültür ortamı DMEM ile mililitre başına yaklaşık 10 ila 6 güç yoğunluğunda yeniden kullanılmaya başlandı ve daha sonra çözelti içeren hücreye basınç uygulanarak çipe yüklendi. Hem yapışan hem de nöro kök hücrelerin süspansiyon kültürü için hücreler toplandı ve küreler doğrudan çipe yüklendi.Görüntü alımı için otomatik çeviri aşamasına sahip ters mikroskop ve dijital tamamlayıcı metal oksit yarı iletken kamera kullanılmıştır. Aşama ve görüntü alımı yazılım aracılığıyla kontrol edildi, sol üst köşeyi ve sağ alt köşe odalarını seçme noktaları olarak gösterir ve 4x objektif lens ile ön görüntülemeyi elde etmek için çeviri aşamasını düzenli olarak noktalara taşır. 4x objektif lensi 20x ile değiştirin ve ışık yoğunluğu, zaman vesaire dahil olmak üzere görüntüleme parametrelerini ayarlayın.Ardından, her odanın konumunu 13'e 15 oda matrisi bırakarak veya program tarafından otomatik olarak tanımlanacak şekilde seçim noktalarını bulun. Odaların koordinatlarının belirlenmesiyle, çeviri aşaması X, Y, Z odak düzleminin ince ayarlanabileceği her odaya taşınır. Görüntüleme döngüsünün aralığını ve süresini ayarlayın.Yolu kaydedin ve görüntülemeye başlayın. Bu sistem, brightfield'daki nöral kök hücre farklılaşması ve nöral kök hücre küre oluşumu sürecinin floresan alanı gibi çeşitli hedef dinamik izleme için kullanılabilir. Veri analizi.Özel MATLAB programını kullanarak nd2'deki biçimi Tif olarak değiştirin. Ve verileri puanlara göre bölün. Analiz edilecek nesne hücre veya dokudur.Analize eşik, nesne boyutu, gürültü boyutu girin. Veya en uygun parametreler için adım adım çözümlemeyi seçebilirsiniz. Ve sonra tüm verileri analiz ediyorum.Sonucu MAT biçiminde kaydettikten sonra, sonuçları veya izlemeleri çizmek için çizimi kullanarak. Bu yazıda, canlı hücre mikroçevrim dinamik kontrolü için fotolithografi teknolojisine dayanan yüksek verimli mikroakışkan çip sisteminin ve kültürünün protokolünü tanımladık. Pdms membran vanalarının kapanma basıncı ve sıvının odaya paralel olarak spin kontrolü gibi dikkatlice kontrol edilmesi gereken bazı parametreleri de tanımladık.Geleneksel hücre in vitro kültüründe hücre kültürü ortamının tedavisi manuel olarak gerçekleştirilir, bu da zaman alıcıdır ve zahmetli ve sıvı dolu standart kontrol kolay değildir. Özellikle dakikalarca çözüm. Girdi üretme, bağışıklık ilaç konsantrasyonu ve büyük tüketim gibi bazı sorunlar vardır.Bununla birlikte, mikroakışkan sistemimizi kullanarak, sabit doz tek sıvı eşit miktarda tek tip konsantrasyonda uyarıcı olarak tekrarlamak, aynı zamanda farklı kültür odalarındaki farklı kültürleri karşılaştırmak mümkündür. Bazı minyatür zamansal çözünürlük geri uyaranları ile ve sıvıyı düzenleyerek çözünürlüğü yedekleyen farklı. Buna ek olarak, sistemimiz basit işlemlerle çok sayıda karşılaştırmalı deneysel sonuç elde edebilir.Sistemimiz difüzyon prensibine dayanır, hücresel mikroçevrimde minimum mekanik bozukluk yaratır. Daha kararlı hücresel mikroçevrim yongaları için, arabellek katmanının listesini kültür katmanının derinliği olarak artırabilir veya orta değişimin giriş sıvısını azaltabilirsiniz, yani basıncı azaltabilirsiniz, bu da hücre davranışı üzerine araştırma için burada olacaktır. Bu çalışmanın sadece 3T3 ve NSC hücrelerinin kültürünü incelediği fark edilmelidir.Diğer hücreler veya hücre çizgileri için, kültür koşulları onu ayarlamak için parametrelerimizle karşılaştırılabilir.

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Microfluidic Device for Recreating a Tumor Microenvironment in Vitro

Microfluidic Device for Recreating a Tumor Microenvironment in Vitro

Bir Tümör Mikroçevre yeniden oluşturmak için mikroakışkan Cihazı<em&gt; In 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

Bir mikroakışkan Platform kullanarak Yüksek throughput Protein Ekspresyonu Jeneratör

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

Birden Farklı Suşlarının incelenmesi için bir mikroakışkan Cihazı

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

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

Mikroakışkan jeti kullanarak çift katlı lipid Vesikül Üretimi

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

Mikro-ayağı ile bir mikroakışkan Aygıt Biyofilm Çıtası Formasyonu Protokolü

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

Yüksek verimli bir kullanımı<em&gt; İn Vitro</em&gt; Mikroakışkan Sistemi Ağız Çok türler biyofilm Geliştirmek İçin

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

Bir Polidimetilsiloksan (PDMS) Koaksiyel Akış Odak Aygıtı Kullanma Çift Emülsiyon Üretimi

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

Yüksek verim Tek hücreli İzolasyonu ve Kültür mikroakışkan Platformu

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

Çok Hücreli Organizmaların Yüksek Verimli Bir Mikroakışkan Sıkıştırma Sistemi Aracılığıyla Mekanostimülasyonu

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