Name: electric-field-induced neural precursor cell differentiation in microfluidic devices
Uploaded: 2021-04-14T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Electric-Field-Induced Neural Precursor Cell Differentiation in Microfluidic Devices at JoVE.com

Författarna tackar professor Tang K. Tang, Institute of Biomedical Sciences, Academia Sinica, för hans hjälp med att tillhandahålla musneurala stam- och stamceller (mNPCs). Författarna tackar också professor Tang K. Tang och Ms. Ying-Shan Lee, för deras värdefulla diskussion om differentiering av mNPCs.

1. Design och tillverkning av MOE-chippet
<ol><li>Rita mönster för enskilda pmma-skikt (polymetylmetakryl) och det dubbelsidiga bandet med lämplig programvara (figur 1A, Materialförteckning). Skär både PMMA-arken och det dubbelsidiga bandet med en CO2 lasermaskinskrivare (Figur 1B).<ol>
<li>Slå på CO2 laserskrivaren och anslut den till en persondator. Öppna den designade mönsterfilen med hjälp av programvaran.<...

<ol>
	<li>Chang, H. F., Lee, Y. S., Tang, T. K., Cheng, J. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pulsed+DC+electric+field-induced+differentiation+of+cortical+neural+precursor+cells.">Pulsed DC electric field-induced differentiation of cortical neural precursor cells.</a> PLoS One. 11 (6), e0158133 (2016).</li><li>Li, S., Li, H., 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=Orientation+of+spiral+ganglion+neurite+extension+in+electrical+fields+of+charge-balanced+biphasic+pulses+and+direct+current+in+vitro.">Orientation of spiral ganglion neurite extension in electrical fields of charge-balanced biphasic pulses and direct current in vitro.</a> Hearing research. 267 (1-2), 111-118 (2010).</li><li>Rajnicek, A. M., Robinson, K. R., McCaig, C. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+direction+of+neurite+growth+in+a+weak+DC+electric+field+depends+on+the+substratum:+contributions+of+adhesivity+and+net+surface+charge.">The direction of neurite growth in a weak DC electric field depends on the substratum: contributions of adhesivity and net surface charge.</a> Developmental biology. 203 (2), 412-423 (1998).</li><li>Kim, Y. 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=Differential+regulation+of+proliferation+and+differentiation+in+neural+precursor+cells+by+the+Jak+pathway.">Differential regulation of proliferation and differentiation in neural precursor cells by the Jak pathway.</a> Stem Cells. 28 (10), 1816-1828 (2010).</li><li>Cunha, F., Rajnicek, A. M., McCaig, C. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrical+stimulation+directs+migration,+enhances+and+orients+cell+division+and+upregulates+the+chemokine+receptors+CXCR4+and+CXCR2+in+endothelial+cells.">Electrical stimulation directs migration, enhances and orients cell division and upregulates the chemokine receptors CXCR4 and CXCR2 in endothelial cells.</a> Journal of Vascular Research. 56 (1), 39-53 (2019).</li><li>Chang, H. F., Cheng, H. T., Chen, H. Y., Yeung, W. K., Cheng, J. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Doxycycline+inhibits+electric+field-induced+migration+of+non-small+cell+lung+cancer+(NSCLC)+cells.">Doxycycline inhibits electric field-induced migration of non-small cell lung cancer (NSCLC) cells.</a> Scientific Reports. 9 (1), 8094 (2019).</li><li>Tsai, H. F., Peng, S. W., Wu, C. Y., Chang, H. F., Cheng, J. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrotaxis+of+oral+squamous+cell+carcinoma+cells+in+a+multiple-electric-field+chip+with+uniform+flow+field.">Electrotaxis of oral squamous cell carcinoma cells in a multiple-electric-field chip with uniform flow field.</a> Biomicrofluidics. 6 (3), 34116 (2012).</li><li>Huang, C. W., Cheng, J. Y., Yen, M. H., Young, T. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrotaxis+of+lung+cancer+cells+in+a+multiple-electric-field+chip.">Electrotaxis of lung cancer cells in a multiple-electric-field chip.</a> Biosensors and Bioelectronics. 24 (12), 3510-3516 (2009).</li><li>Jing, 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=Study+of+electrical+stimulation+with+different+electric-field+intensities+in+the+regulation+of+the+differentiation+of+PC12+cells.">Study of electrical stimulation with different electric-field intensities in the regulation of the differentiation of PC12 cells.</a> American Chemical Society Chemical Neuroscience. 10 (1), 348-357 (2019).</li><li>Guo, 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=Self-powered+electrical+stimulation+for+enhancing+neural+differentiation+of+mesenchymal+stem+cells+on+graphene-poly(3,4-ethylenedioxythiophene)+hybrid+microfibers.">Self-powered electrical stimulation for enhancing neural differentiation of mesenchymal stem cells on graphene-poly(3,4-ethylenedioxythiophene) hybrid microfibers.</a> American Chemical Society Nano. 10 (5), 5086-5095 (2016).</li><li>Manabe, M., Mie, M., Yanagida, Y., Aizawa, M., Kobatake, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Combined+effect+of+electrical+stimulation+and+cisplatin+in+HeLa+cell+death.">Combined effect of electrical stimulation and cisplatin in HeLa cell death.</a> Biotechnology and Bioengineering. 86 (6), 661-666 (2004).</li><li>Liu, 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=Protective+effect+of+moderate+exogenous+electric+field+stimulation+on+activating+netrin-1/DCC+expression+against+mechanical+stretch-induced+injury+in+spinal+cord+neurons.">Protective effect of moderate exogenous electric field stimulation on activating netrin-1/DCC expression against mechanical stretch-induced injury in spinal cord neurons.</a> Neurotoxicity Research. 34 (2), 285-294 (2018).</li><li>Haan, N., Song, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Therapeutic+application+of+electric+fields+in+the+injured+nervous+system.">Therapeutic application of electric fields in the injured nervous system.</a> Advances in Wound Care. 3 (2), 156-165 (2014).</li><li>Ariza, C. 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=The+influence+of+electric+fields+on+hippocampal+neural+progenitor+cells.">The influence of electric fields on hippocampal neural progenitor cells.</a> Stem Cell Reviews and Reports. 6 (4), 585-600 (2010).</li><li>Huang, C. 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=Gene+expression+of+human+lung+cancer+cell+line+CL1-5+in+response+to+a+direct+current+electric+field.">Gene expression of human lung cancer cell line CL1-5 in response to a direct current electric field.</a> PLoS One. 6 (10), e25928 (2011).</li><li>Sun, Y. S., Peng, S. W., Lin, K. H., Cheng, J. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrotaxis+of+lung+cancer+cells+in+ordered+three-dimensional+scaffolds.">Electrotaxis of lung cancer cells in ordered three-dimensional scaffolds.</a> Biomicrofluidics. 6 (1), 14102-14114 (2012).</li><li>Hou, H. S., Chang, H. F., Cheng, J. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrotaxis+studies+of+lung+cancer+cells+using+a+multichannel+dual-electric-field+microfluidic+chip.">Electrotaxis studies of lung cancer cells using a multichannel dual-electric-field microfluidic chip.</a> Journal of Visualized Experiments. 106, e53340 (2015).</li><li>Cheng, J. Y., Yen, M. H., Hsu, W. C., Jhang, J. H., Young, T. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=ITO+patterning+by+a+low+power+Q-switched+green+laser+and+its+use+in+the+fabrication+of+a+transparent+flow+meter.">ITO patterning by a low power Q-switched green laser and its use in the fabrication of a transparent flow meter.</a> Journal of Micromechanics and Microengineering. 17 (11), 2316-2323 (2007).</li><li>Cheng, J. Y., Yen, M. H., Kuo, C. T., Young, T. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+transparent+cell-culture+microchamber+with+a+variably+controlled+concentration+gradient+generator+and+flow+field+rectifier.">A transparent cell-culture microchamber with a variably controlled concentration gradient generator and flow field rectifier.</a> Biomicrofluidics. 2 (2), 24105 (2008).</li><li>Fuhr, G., Shirley, S. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cell+handling+and+characterization+using+micron+and+submicron+electrode+arrays:+state+of+the+art+and+perspectives+of+semiconductor+microtools.">Cell handling and characterization using micron and submicron electrode arrays: state of the art and perspectives of semiconductor microtools.</a> Journal of Micromechanics and Microengineering. 5 (2), 77-85 (1995).</li><li>AChang, K. 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=Biphasic+electrical+currents+stimulation+promotes+both+proliferation+and+differentiation+of+fetal+neural+stem+cells.">Biphasic electrical currents stimulation promotes both proliferation and differentiation of fetal neural stem cells.</a> PLoS One. 6 (4), e18738 (2011).</li><li>Lim, J. H., McCullen, S. D., Piedrahita, J. A., Loboa, E. G., Olby, N. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Alternating+current+electric+fields+of+varying+frequencies:+effects+on+proliferation+and+differentiation+of+porcine+neural+progenitor+cells.">Alternating current electric fields of varying frequencies: effects on proliferation and differentiation of porcine neural progenitor cells.</a> Cell Reprogram. 15 (5), 405-412 (2013).</li></ol>

Under tillverkningen av MOE-chipet fästs adaptrarna på MOE-chipets skikt 1 med snabbverkande cyanoakrylatlim. Limet appliceras på adaptrars 4 hörn och sedan appliceras trycket jämnt över adaptrar. Överskott av lim måste undvikas för att säkerställa fullständig polymerisering av limet. Dessutom inkuberas den färdiga MOE-spånenheten i en vakuumkammare. Det här steget hjälper till att ta bort bubblorna mellan PMMA-skiktet, den dubbelsidiga tejpen och täckglaset.
Valet av elektrod...

Neurala prekursorceller (NPC, även känd som neurala stam- och stamceller) kan vara som en lovande kandidat för neurodegenerativ terapeutisk strategi1. De odifferentierade npc:erna har självförnyelsekapacitet, multipotens och proliferativförmåga 2,3. En tidigare studie har rapporterat att den extracellulära matrisen och molekylära medlare reglerar differentiering av NPC. Epidermal tillväxtfaktor (EGF) och grundläggande fibroblast tillväxtfaktor (bFGF) främja NPC spridning, därmed upprätthålla det odifferentierade tillståndet4.
Tidigare studier har rapporterat att elektrisk stimulering kan reglera cellfysiologiska aktiviteter som division5,migration6,7,8, differentiering1,9,10och celldöd11. Elektriska fält (EFs) spelar viktiga roller i utvecklingen och förnyelsen av centrala nervsystemet utveckling12,13,14. Från 2009 till 2019 har detta laboratorium undersökt cellulära svar på tillämpningen av EF i det mikrofluidiska systemet1,6,7,8,15,16,17. Ett flerkanaligt, optiskt transparent, elektrotaktiskt (MOE) chip utformades för att vara lämpligt för immunofluorescensfärgning för konfokal mikroskopi. Chippet hade hög optisk transparens och god hållbarhet och tillät samtidig genomförande av tre oberoende stimuleringsexperiment och flera immunstained villkor i en enda studie. Det mikrofluidiska systemet är fördelaktigt för att förenkla den övergripande experimentella installationen och i sin tur reagens- och provförbrukningen. Detta dokument beskriver utvecklingen av ett mikrofluidiskt cellkultursystem som användes för en långsiktig cell differentieringsstudie.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>1 mm PMMA substrates (Layers 1-3)</td>
			<td>BHT</td>
			<td>K2R20</td>
			<td>Polymethyl methacrylate (PMMA), http://www.bothharvest.com/zh-tw/product-421076/Optical-PMMA-Non-Coated-BHT-K2Rxx-xx=-thickness-choices.html</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>15 mL plastic tube</td>
			<td>Protech Technology Enterprise Co., Ltd</td>
			<td>CT-15-PL-TW</td>
			<td>Conical bottomed tube with cap, assembled, presterilized</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>3 mL syringe</td>
			<td>TERUMO</td>
			<td>DVR-3413</td>
			<td>3 mL oral syringes, without needle</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>3 mm optical grade PMMA (Layer 5)</td>
			<td>CHI MEI Corporation</td>
			<td>ACRYPOLY PMMA Sheet</td>
			<td>Optical grade PMMA</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>3-way stopcock</td>
			<td>NIPRO</td>
			<td>NCN-3L</td>
			<td>Sterile disposable 3-way stopcock</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>5 mL syringe</td>
			<td>TERUMO</td>
			<td>DVR-3410</td>
			<td>5 mL oral syringes, without needle</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Adaptor</td>
			<td>Dong Zhong Co., Ltd.</td>
			<td>Customized</td>
			<td>PMMA adaptor</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Agarose</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>A9414</td>
			<td>Agarose, low gelling temperature</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Amplifier</td>
			<td>A.A. Lab Systems Ltd</td>
			<td>A-304</td>
			<td>High voltage amplifier</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>AutoCAD software</td>
			<td>Autodesk</td>
			<td>Educational Version</td>
			<td>Drafting</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>B-27 supplement</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>12587-010</td>
			<td>B-27 supplement (50x), minus vitamin A</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Basic fibroblast growth factor (bFGF)&#160;</td>
			<td>Peprotech</td>
			<td>AF-100-18B</td>
			<td>Also called recombinant human FGF-basic</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Black rubber bung</td>
			<td>TERUMO</td>
			<td>DVR-3413</td>
			<td>From 3 mL oral syringes, without needle</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bovine serum albumin (BSA)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>B4287</td>
			<td>Blocking reagent&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Centrifuge</td>
			<td>HSIANGTAI</td>
			<td>CV2060</td>
			<td>Centrifuge</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CO2 laser scriber</td>
			<td>Laser Tools and Technics Corp.&#160;</td>
			<td>ILS-II</td>
			<td>Purchased from http://www.lttcorp.com/index.htm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cone connector</td>
			<td>IDEX Health &#38; Science</td>
			<td>F-120X</td>
			<td>One-piece fingertight 10-32 coned, for 1/16&#34; OD natural</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cone-Luer adaptor</td>
			<td>IDEX Health &#38; Science</td>
			<td>P-659</td>
			<td>Luer Adapter 10-32 Female to Female Luer, PEEK</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Confocal fluorescence microscope</td>
			<td>Leica Microsystems</td>
			<td>TCS SP5</td>
			<td>Leica TCS SP5 user manual, http://www3.unifr.ch/bioimage/wp-content/uploads/2013/10/User-Manual_TCS_SP5_V02_EN.pdf</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Digital camera</td>
			<td>OLYMPUS</td>
			<td>E-330</td>
			<td>Automatic time-lapse image acquisition</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Digital oscilloscope</td>
			<td>Tektronix</td>
			<td>TDS2024</td>
			<td>Measure voltage or current signals over time in an electronic circuit or component to display amplitude and frequency.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Double-sided tape</td>
			<td>3M&#160;</td>
			<td>PET 8018</td>
			<td>Purchased from http://en.thd.com.tw/</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dulbecco&#8217;s modified Eagle&#8217;s medium/Ham&#39;s nutrient mixture F-12 (DMEM/F12)</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>12400024</td>
			<td>DMEM/F-12, powder, HEPES</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dulbecco&#39;s phosphate-buffered saline (DPBS)</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>21600010</td>
			<td>DPBS, powder, no calcium, no magnesium</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>EF multiplexer</td>
			<td>Asiatic Sky Co., Ltd.</td>
			<td>Customized</td>
			<td>Monitor and control the electric current in individual channels</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Epidermal growth factor (EGF)</td>
			<td>Peprotech</td>
			<td>AF-100-15</td>
			<td>Also called recombinant human EGF</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fast-acting cyanoacrylate glue</td>
			<td>3M&#160;</td>
			<td>7004T</td>
			<td>Strength instant adhesive (liquid)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Flat bottom connector</td>
			<td>IDEX Health &#38; Science</td>
			<td>P-206</td>
			<td>Flangeless male nut Delrin, 1/4-28 flat-bottom, for 1/16&#34; OD blue</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Function generator</td>
			<td>Agilent Technologies</td>
			<td>33120A</td>
			<td>High-performance 15 MHz synthesized&#160;function generator&#160;with built-in arbitrary waveform capability</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Goat anti-mouse IgG H&#38;L (Alexa Fluor 488)</td>
			<td>Abcam</td>
			<td>ab150117</td>
			<td>Goat anti-mouse IgG H&#38;L (Alexa Fluor 488) preadsorbed</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Goat anti-rabbit IgG H&#38;L (Alexa Fluor 555)</td>
			<td>Abcam</td>
			<td>ab150086</td>
			<td>Goat polyclonal secondary antibody to rabbit IgG - H&#38;L (Alexa Fluor 555), preadsorbed</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hoechst 33342</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td>H3570</td>
			<td>Nuclear staining</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ImageJ software</td>
			<td>National Institutes of Health</td>
			<td>1.48v</td>
			<td>Analyze the fluorescent images&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Indium&#8211;tin&#8211;oxide (ITO) glass</td>
			<td>Merck</td>
			<td>300739</td>
			<td>For ITO heater</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Inverted phase contrast microscope</td>
			<td>OLYMPUS</td>
			<td>CKX41</td>
			<td>For cell morphology observation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>K-type thermocouple</td>
			<td>Tecpel</td>
			<td>TPK-02A</td>
			<td>Temperature&#160;thermocouples</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Luer adapter</td>
			<td>IDEX Health &#38; Science</td>
			<td>P618-01</td>
			<td>Luer adapter female Luer to 1/4-28 male polypropylene</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Luer lock syringe</td>
			<td>TERUMO</td>
			<td>DVR-3413</td>
			<td>For agar salt bridges</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mouse anti-GFAP</td>
			<td>eBioscience</td>
			<td>14-9892</td>
			<td>Astrocytes marker</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Oligodendrocyte &#160;marker&#160; O4&#160; antibody</td>
			<td>R&#38;D Systems</td>
			<td>MAB1326</td>
			<td>Oligodendrocytes marker</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Paraformaldehyde (PFA)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>P6148</td>
			<td>Fixing&#160;agent</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Phosphate buffered saline (PBS)</td>
			<td>Basic Life</td>
			<td>BL2651</td>
			<td>Washing solution</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Poly-L-Lysine (PLL)</td>
			<td>SIGMA</td>
			<td>P4707</td>
			<td>Coating solution</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Precision cover glasses thickness No. 1.5H</td>
			<td>MARIENFELD</td>
			<td>107242</td>
			<td>https://www.marienfeld-superior.com/precision-cover-glasses-thickness-no-1-5h-tol-5-m.html</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Programmable X-Y-Z motorised stage</td>
			<td>Tanlian Inc</td>
			<td>Customized</td>
			<td>Purchased from http://www.tanlian.tw/ndex.files/motort.htm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Proportional&#8211;integral&#8211;derivative (PID) controller</td>
			<td>Toho Electronics</td>
			<td>TTM-J4-R-AB</td>
			<td>Temperature controller&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PTFE tube</td>
			<td>Professional Plastics Inc. Taiwan Branch</td>
			<td>Outer diameter 1/16 Inches</td>
			<td>White translucent PTFE tubing</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rabbit anti-Tuj1</td>
			<td>Abcam</td>
			<td>ab18207</td>
			<td>Neuron marker</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Syringe pump</td>
			<td>New Era Systems Inc</td>
			<td>NE-1000</td>
			<td>NE-1000 programmable single syringe pump</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TFD4 detergent</td>
			<td>FRANKLAB</td>
			<td>TFD4</td>
			<td>Cover glass cleaner</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Thermal bonder</td>
			<td>Kuan-MIN Tech Co.</td>
			<td>Customized</td>
			<td>Purchased from http://kmtco.com.tw/</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Triton X-100</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>T8787</td>
			<td>Permeabilized solution</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ultrasonic cleaner</td>
			<td>LEO</td>
			<td>LEO-300S</td>
			<td>Ultrasonic steri-cleaner</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vacuum chamber</td>
			<td>DENG YNG INSTRUMENTS CO., Ltd.</td>
			<td>DOV-30</td>
			<td>Vacuum drying oven</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>White fingertight plug</td>
			<td>IDEX Health &#38; Science</td>
			<td>P-316</td>
			<td>1/4-28 Flat-Bottom, https://www.idex-hs.com/store/fluidics/fluidic-connections/plug-teflonr-pfa-1-4-28-flat-bottom.html</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

electric-field-induced neural precursor cell differentiation in microfluidic devices

Fysiologiska elektriska fält (EF) spelar viktiga roller i cellmigration, differentiering, uppdelning och död. Detta dokument beskriver ett mikrofluidiskt cellkultursystem som användes för en långsiktig cell differentiering studie med hjälp av mikroskopi. Det mikrofluidiska systemet består av följande huvudkomponenter: ett optiskt transparent elektrotaktiskt chip, en transparent INDIUM-tennoxidvärmare (ITO), en odlingsmediefyllningspump, en elektrisk strömförsörjning, en högfrekvent effektförstärkare, en EF-multiplexer, ett programmerbart X-Y-Z-motoriserat steg och ett inverterat faskontrastmikroskop utrustat med en digitalkamera. Det mikrofluidiska systemet är fördelaktigt för att förenkla den övergripande experimentella installationen och i sin tur reagens- och provförbrukningen. Detta arbete innebär differentiering av neurala stam- och stamceller (NPC) inducerad av likströmspulsstimulering ( DC). I stamcellsunderhållsmediet differentierade musen NPC (mNPC) i nervceller, astrocyter och oligodendrocyter efter DC-pulsstimuleringen. Resultaten tyder på att enkel DC puls behandling kan kontrollera ödet för mNPCs och kan användas för att utveckla terapeutiska strategier för nervsystemet störningar. Systemet kan användas för cellkultur i flera kanaler, för långsiktig EF-stimulering, för cellmorfologisk observation och för automatisk tidsfördröjning av bildförvärv. Detta mikrofluidiska system förkortar inte bara den experimentella tid som krävs, utan ökar också noggrannheten i kontrollen av mikromiljön.

Den detaljerade konfigurationen av MOE-chippet visas i figur 1. Det mikrofluidiska chippet ger ett fördelaktigt tillvägagångssätt för att minska den experimentella installationsstorleken, provvolymen och reagensvolymen. MOE-chippet utformades för att utföra tre oberoende EF-stimuleringsexperiment och flera immunostaining-tillstånd samtidigt i en enda studie (figur 3). Dessutom är MOE-chipet, som har en hög optisk transp...

Watch this Scientific Journal Video about Electric-Field-Induced Neural Precursor Cell Differentiation in Microfluidic Devices at JoVE.com

Electric-Field-Induced Neural Precursor Cell Differentiation in Microfluidic Devices

I denna studie presenterar vi ett protokoll för differentiering av neurala stam- och stamceller (NPCs) som enbart induceras av likströmspulsstimulering (DC) i ett mikrofluidiskt system.

Elektrisk fältinducerad neural prekursorcellsdilektion i mikrofluidiska enheter

Physiological electric fields (EF) play vital roles in cell migration, differentiation, division, and death. This paper describes a microfluidic cell ...

Denna studie presenterar ett protokoll för differentiering av neurala prekursorceller enbart framkallas av likström puls stimulering i ett mikrofluidic system. Den här tekniken ger en fördelaktig metod för att minska den experimentella inställningstiden, provvolymen och reagensvolymen. Dessutom är MOE-chipet lämpligt för konfokala mikroskopiobservationer.Den enkla direkta pulsbehandlingen kan kontrollera musens neurala föregångare cellers öde och kan användas för att utveckla terapeutiska strategier för nervsystemet störningar. Till att börja med ritar du mönster för enskilda PMMA-lager och det dubbelsidiga bandet med lämplig programvara. Slå på koldioxidlaserskrivaren och anslut den till en persondator.Öppna den designade mönsterfilen med hjälp av programvaran. Placera PMMA-arken eller dubbelsidiga tejp på laserskrivarens plattform och fokusera sedan lasern på ytan av PMMA-arken eller det dubbelsidiga bandet med hjälp av autofokusverktyget. Välj laserskrivaren som skrivare och använd sedan laserskrivaren för att starta direkt ablationen på PMMA-arket eller dubbelsidigt band.Ta bort skyddsfilmen från PMMA-arken och rengör ytan med hjälp av kvävegas. För att binda ihop flera lager PMMA-ark, stapla tre bitar av en millimeter PMMA-ark och bind dem under ett tryck av fem kilo per kvadratcentimeter i en termisk bonder i 30 minuter vid 110 grader Celsius för att bilda flödes- eller elektrisk stimuleringskanalenhet. Fäst 12 bitar adaptrar på de enskilda öppningarna i lager ett av MOE-spånenheten med snabbverkande cyanoakrylatlim.Desinficera en millimeters PMMA-substrat, dubbelhäftande tejp och pmma av tre millimeters optisk kvalitet med ultraviolett bestrålning i 30 minuter innan chippet monteras. Fäst pmma-substraten på tre millimeters optiska pmma med det dubbelsidiga bandet för att slutföra PMMA-enheten. Fäst det rengjorda täckglaset på PMMA-enheten med den dubbelsidiga tejpen.Försegla öppningarna på agarbroadaptrarna med vita fingertäta pluggar. Anslut den platta bottenkontakten till MOE-spånenheten via de medelstora inlopps- och utloppsadaptrarna och anslut sedan kon luer-adaptern till trevägskranarna. Tillsätt två milliliter 0,01%PLL-lösning med en spruta på tre milliliter som ansluts till den mellanstora inloppets trevägskran och anslut en tom tre milliliter spruta till den medelstora utloppets trevägskran.Fyll cellkulturregionerna med PLL-lösningen och pumpa långsamt beläggningslösningen fram och tillbaka. Stäng de två trevägskranarna för att försegla lösningen inom kulturregionerna. Inkubera MOE-chipet vid 37 grader Celsius över natten i en inkubator fylld med 5% koldioxidatmosfär.Öppna de två trevägskranarna och spola bort bubblor i kanalerna genom att manuellt pumpa beläggningslösningen fram och tillbaka i kanalen med hjälp av de två sprutorna. Dra tre milliliter komplett medium i en tre milliliter spruta som ansluter till trevägskranen på det medelstora inloppet och tillsätt det för att ersätta beläggningslösningen i cellkulturregionerna. Byt ut den vita fingertäta kontakten mot Luer-adaptern och injicera 3 % varm agarosa för att fylla adaptern.Anslut Luer låssprutan till Luer-adaptern och injicera 3% varm agarosa genom den svarta gummibongen för att fylla Luer låssprutan. Låt agarosen svalna och stelna i 10 till 20 minuter. Installera cellfröade MOE-chip på den transparenta ITO-värmaren som är fastsatt på en programmerbar XYZ motoriserad scen som hålls vid 37 grader Celsius.Ingjut mNPC:erna genom att manuellt pumpa in i MOE-chippet via det medelstora uttaget och inkubera sedan cellfröade MOE-chip på ITO-värmaren i fyra timmar. Använd elektriska ledningar för att ansluta en EF multiplexer till MOE-chipet via elektroderna på chippet. Anslut en EF multiplexer och en funktionsgenerator till en förstärkare för att mata ut kvadratvågspulser.Ta bort all platt bottenkontakt och adaptrar på MOE-chippet och fyll adaptrarna med PBS och försegla sedan adapteröppningarna med parafilm. Efter immunostaining, observera cellerna med hjälp av ett konfokalt fluorescensmikroskop. DC puls stimulering resulterade i samtidiga mNPCs differentiering till nervceller, astrocyter och oligodendrocyter i stamcell underhåll medium.Procentsatserna av nervceller, astrocyter och oligodendrocyter i kontrollgruppen och i stimuleringsgruppen visas här. Efter DC puls behandling, mNPC uttryckte betydligt högt antal nervceller vid DIV sju, astrocyter vid DIV tre och oligodendrocytes vid DIV sju och DIV 14 var närvarande på relativt högre nivåer i stimulering grupper än i kontroll gruppen. Neurosfärer som bildas av 30 till 40 celler föredras för att initiera mNPC differentiering.Överväxt av mNPC:er kommer att försämra cellöverlevnaden under differentieringsprocessen.

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Separating Beads and Cells in Multi-channel Microfluidic Devices Using Dielectrophoresis and Laminar Flow

Separera Pärlor och celler i flera kanaler mikroflödessystem enheter Använda Dielectrophoresis och laminär strömning

Microfluidic devices have advanced cell studies by providing a dynamic fluidic environment on the scale of the cell for studying, manipulating, sorting ...

Simple Microfluidic Devices for in vivo Imaging of C. elegans, Drosophila and Zebrafish

Simple Microfluidic Devices for in vivo Imaging of C. elegans, Drosophila and Zebrafish

Enkla mikroflödessystem enheter för<em&gt; In vivo</em&gt; Avbildning av<em&gt; C. elegans</em&gt;,<em&gt; Drosophila</em&gt; Och zebrafisk

Micro fabricated fluidic devices provide an accessible micro-environment for in vivo studies on small organisms. Simple fabrication processes are ...

Detection of Exosomal Biomarker by Electric Field-induced Release and Measurement (EFIRM)

Detection of Exosomal Biomarker by Electric Field-induced Release and Measurement EFIRM

Upptäckt av Exosomal Biomarker från Electric Field-inducerad Release och värdering (EFIRM)

Exosomes are microvesicular structures that play a mediating role in intercellular communication. It is of interest to study the internal cargo of ...

Layer-by-layer Collagen Deposition in Microfluidic Devices for Microtissue Stabilization

Skikt för skikt kollagendeponering i mikroflödessystem enheter för Microtissue Stabilization

Although microfluidics provides exquisite control of the cellular microenvironment, culturing cells within microfluidic devices can be challenging. 3D ...

Using Adhesive Patterning to Construct 3D Paper Microfluidic Devices

Använda Lim Mönstring att konstruera 3D Paper Mikrofluidikanordningar

We demonstrate the use of patterned aerosol adhesives to construct both planar and nonplanar 3D paper microfluidic devices. By spraying an aerosol ...

Automated Robotic Liquid Handling Assembly of Modular DNA Devices

Automatiserad robot vätskehantering montering av modulära DNA enheter

Recent advances in modular DNA assembly techniques have enabled synthetic biologists to test significantly more of the available &#34;design space&#34; ...

Multi-step Variable Height Photolithography for Valved Multilayer Microfluidic Devices

Multi-steg varierande höjd Fotolitografi för Ventilförsedda Multilayer Mikrofluidikanordningar

Microfluidic systems have enabled powerful new approaches to high-throughput biochemical and biological analysis. However, there remains a barrier to ...

Fabrication of Three-dimensional Paper-based Microfluidic Devices for Immunoassays

Tillverkning av Tredimensionell Pappersbaserade Mikrofluidikanordningar för Immun

Paper wicks fluids autonomously due to capillary action. By patterning paper with hydrophobic barriers, the transport of fluids can be controlled and ...

Polydimethylsiloxane-polycarbonate Microfluidic Devices for Cell Migration Studies Under Perpendicular Chemical and Oxygen Gradients

Polydimetylsiloxan-polykarbonat mikrofluidikanordningar för Cell Migration Studies Under Perpendicular Chemical och Oxygen övertoningar

This paper reports a microfluidic device made of polydimethylsiloxane (PDMS) with an embedded polycarbonate (PC) thin film to study cell migration under ...

Development of Microfluidic Devices to Study the Elongation Capability of Tip-growing Plant Cells in Extremely Small Spaces

Utvecklingen av mikrofabricerade enheter att studera töjning kapacitet av Tip växande växtceller i extremt små utrymmen

In vivo, tip-growing plant cells need to overcome a series of physical barriers; however, researchers lack the methodology to visualize cellular behavior ...