Name: multi-stream perfusion bioreactor integrated with outlet fractionation for dynamic cell culture
Uploaded: 2022-07-20T13:45:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Multi-Stream Perfusion Bioreactor Integrated with Outlet Fractionation for Dynamic Cell Culture at JoVE.com

यह शोध ग्रांट नं. राष्ट्रीय स्वास्थ्य संस्थान से आर 01 ईबी 012521, आर 01 ईबी 028782, और टी 32 जीएम 008339।

1. अच्छी तरह से प्लेट छिड़काव के लिए भागों तैयार करें
<ol><li>ट्यूबिंग तैयार करें<ol>
<li>प्रत्येक सेल संस्कृति को सुगंधित करने के लिए सिलिकॉन ट्यूबिंग (1.6 मिमी आंतरिक व्यास) की दो लंबाई काटें। सुनिश्चित क?...

<ol>
	<li>Welsh, D. K., Yoo, S. H., Liu, A. C., Takahashi, J. S., Kay, S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bioluminescence+imaging+of+individual+fibroblasts+reveals+persistent,+independently+phased+circadian+rhythms+of+clock+gene+expression.">Bioluminescence imaging of individual fibroblasts reveals persistent, independently phased circadian rhythms of clock gene expression.</a> Current Biology. 14 (24), 2289-2295 (2004).</li><li>Talaei, 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=A+mathematical+model+of+the+dynamics+of+cytokine+expression+and+human+immune+cell+activation+in+response+to+the+pathogen+Staphylococcus+aureus.">A mathematical model of the dynamics of cytokine expression and human immune cell activation in response to the pathogen Staphylococcus aureus.</a> Frontiers in Cellular and Infection Microbiology. 11, 711153 (2021).</li><li>Kemas, A. M., Youhanna, S., Zandi Shafagh, R., Lauschke, V. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Insulin-dependent+glucose+consumption+dynamics+in+3D+primary+human+liver+cultures+measured+by+a+sensitive+and+specific+glucose+sensor+with+nanoliter+input+volume.">Insulin-dependent glucose consumption dynamics in 3D primary human liver cultures measured by a sensitive and specific glucose sensor with nanoliter input volume.</a> FASEB Journal. 35 (3), 21305 (2021).</li><li>Muzzey, D., van Oudenaarden, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantitative+time-lapse+fluorescence+microscopy+in+single+cells.">Quantitative time-lapse fluorescence microscopy in single cells.</a> Annual Review of Cell and Developmental Biology. 25, 301-327 (2009).</li><li>Calligaro, H., Kinane, C., Bennis, M., Coutanson, C., Dkhissi-Benyahya, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+standardized+method+to+assess+the+endogenous+activity+and+the+light-response+of+the+retinal+clock+in+mammals.">A standardized method to assess the endogenous activity and the light-response of the retinal clock in mammals.</a> Molecular Vision. 26, 106-116 (2020).</li><li>Battat, S., Weitz, D. A., 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=An+outlook+on+microfluidics:+the+promise+and+the+challenge.">An outlook on microfluidics: the promise and the challenge.</a> Lab on a Chip. 22 (3), 530-536 (2022).</li><li>Petrenko, V., Saini, C., Perrin, L., Dibner, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Parallel+measurement+of+circadian+clock+gene+expression+and+hormone+secretion+in+human+primary+cell+cultures.">Parallel measurement of circadian clock gene expression and hormone secretion in human primary cell cultures.</a> Journal of Visualized Experiments. (117), e54673 (2016).</li><li>Yamagishi, K., Enomoto, T., Ohmiya, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Perfusion-culture-based+secreted+bioluminescence+reporter+assay+in+living+cells.">Perfusion-culture-based secreted bioluminescence reporter assay in living cells.</a> Analytical Biochemistry. 354 (1), 15-21 (2006).</li><li>Watanabe, T., 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=Multichannel+perfusion+culture+bioluminescence+reporter+system+for+long-term+detection+in+living+cells.">Multichannel perfusion culture bioluminescence reporter system for long-term detection in living cells.</a> Analytical Biochemistry. 402 (1), 107-109 (2010).</li><li>Murakami, N., Nakamura, H., Nishi, R., Marumoto, N., Nasu, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparison+of+circadian+oscillation+of+melatonin+release+in+pineal+cells+of+house+sparrow,+pigeon+and+Japanese+quail,+using+cell+perfusion+systems.">Comparison of circadian oscillation of melatonin release in pineal cells of house sparrow, pigeon and Japanese quail, using cell perfusion systems.</a> Brain Research. 651 (1-2), 209-214 (1994).</li><li>Erickson, P., Houwayek, T., Burr, A., Teryek, M., Parekkadan, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+continuous+flow+cell+culture+system+for+precision+cell+stimulation+and+time-resolved+profiling+of+cell+secretion.">A continuous flow cell culture system for precision cell stimulation and time-resolved profiling of cell secretion.</a> Analytical Biochemistry. 625, 114213 (2021).</li><li>Saltzman, W. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Drug Delivery: Engineering Principles for Drug Therapy. , (2001).</li><li>Fogler, H. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Elements of Chemical Reaction Engineering. 4th edn. , (2006).</li><li>Conesa, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Chemical Reactor Design: Mathematical Modeling and Applications. , (2019).</li><li>Toson, P., Doshi, P., Jajcevic, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Explicit+residence+time+distribution+of+a+generalised+cascade+of+continuous+stirred+tank+reactors+for+a+description+of+short+recirculation+time+(bypassing).">Explicit residence time distribution of a generalised cascade of continuous stirred tank reactors for a description of short recirculation time (bypassing).</a> Processes. 7 (9), 615 (2019).</li><li>Tamayo, A. G., Shukor, S., Burr, A., Erickson, P., Parekkadan, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tracking+leukemic+T-cell+transcriptional+dynamics+in+vivo+with+a+blood-based+reporter+assay.">Tracking leukemic T-cell transcriptional dynamics in vivo with a blood-based reporter assay.</a> FEBS Open Biology. 10 (9), 1868-1879 (2020).</li><li>Newell, B., Bailey, J., Islam, A., Hopkins, L., Lant, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterising+bioreactor+mixing+with+residence+time+distribution+(RTD)+tests.">Characterising bioreactor mixing with residence time distribution (RTD) tests.</a> Water Science and Technology. 37 (12), 43-47 (1998).</li><li>Dubois, J., Tremblay, L., Lepage, M., Vermette, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Flow+dynamics+within+a+bioreactor+for+tissue+engineering+by+residence+time+distribution+analysis+combined+with+fluorescence+and+magnetic+resonance+imaging+to+investigate+forced+permeability+and+apparent+diffusion+coefficient+in+a+perfusion+cell+culture+chamber.">Flow dynamics within a bioreactor for tissue engineering by residence time distribution analysis combined with fluorescence and magnetic resonance imaging to investigate forced permeability and apparent diffusion coefficient in a perfusion cell culture chamber.</a> Biotechnology and Bioengineering. 108 (10), 2488-2498 (2011).</li><li>Gaida, L. 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=Liquid+and+gas+residence+time+distribution+in+a+two-stage+bioreactor+with+cell+recycle.">Liquid and gas residence time distribution in a two-stage bioreactor with cell recycle.</a> HAL Open Science. , (2008).</li><li>Rodrigues, M. E., Costa, A. R., Henriques, M., Azeredo, J., Oliveira, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Wave+characterization+for+mammalian+cell+culture:+residence+time+distribution.">Wave characterization for mammalian cell culture: residence time distribution.</a> New Biotechnology. 29 (3), 402-408 (2012).</li><li>Olivet, D., Valls, J., Gordillo, M. A., Freix&#243;, A., S&#225;nchez, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Application+of+residence+time+distribution+technique+to+the+study+of+the+hydrodynamic+behaviour+of+a+full-scale+wastewater+treatment+plant+plug-flow+bioreactor.">Application of residence time distribution technique to the study of the hydrodynamic behaviour of a full-scale wastewater treatment plant plug-flow bioreactor.</a> Journal of Chemical Technology and Biotechnology. 80 (4), 425-432 (2005).</li></ol>

यह काम एक विशिष्ट उदाहरण के साथ प्रदर्शित कई मध्यम स्रोतों के साथ एक छिड़काव सेल संस्कृति प्रणाली की असेंबली और संचालन का वर्णन करता है जिसमें टीएनएफ-α की क्षणिक नाड़ी के जवाब में एनएफ-κबी-संचालित जीन अ...

कई महत्वपूर्ण जैविक प्रक्रियाएं सेल और ऊतक संस्कृतियों में मिनटों के टाइमस्केल पर 1,2,3 तक होती हैं। जबकि इनमें से कुछ घटनाओं को समय-चूक माइक्रोस्कोपी4, बायोल्यूमिनेसेंस1, या अन्य तरीकों का उपयोग करके स्वचालित फैशन में देखा और दर्ज किया जा सकता है, रासायनिक विश्लेषण के लिए संस्कृति सतह पर तैरनेवाला नमूनों के संग्रह से जुड़े प्रयोग अक्सर स्थिर सेल संस्कृतियों में मैन्युअल रूप से किए जाते हैं। मैनुअल नमूनाकरण लगातार या घंटों के बाद नमूना टाइमपॉइंट की असुविधा के कारण कुछ अध्ययनों की व्यवहार्यता को सीमित करता है। स्थैतिक संस्कृति विधियों की आगे की कमियों में रासायनिक उत्तेजनाओं के लिए नियंत्रित, क्षणिक जोखिम से जुड़े प्रयोग शामिल हैं। स्थैतिक संस्कृतियों में, उत्तेजनाओं को मैन्युअल रूप से जोड़ा और हटाया जाना चाहिए, और उत्तेजना प्रोफाइल समय के साथ चरण परिवर्तनों तक सीमित हैं, जबकि मध्यम परिवर्तन अन्य मध्यम घटकों को भी जोड़ते हैं और हटाते हैं, जो कोशिकाओं को अनियंत्रित तरीके से प्रभावित कर सकते हैं5. फ्लूइडिक सिस्टम इन चुनौतियों को दूर कर सकते हैं, लेकिन मौजूदा उपकरण अन्य चुनौतियां पेश करते हैं। माइक्रोफ्लुइडिक डिवाइस उत्पादन और उपयोग करने के लिए विशेष उपकरणों और प्रशिक्षण की निषेधात्मक लागतों के साथ आते हैं, नमूनों को संसाधित करने के लिए माइक्रोएनालिटिकल तरीकों की आवश्यकता होती है, और छिड़काव 6 के बाद कोशिकाओं को उपकरणों से पुनर्प्राप्त करना मुश्किलहोता है। यहां वर्णित प्रयोगों के प्रकार 7,8,9,10 के लिए कुछ मैक्रोफ्लुइडिक सिस्टम बनाए गए हैं, और वे घर में बने कई कस्टम भागों से बने हैं और कई पंप या अंश कलेक्टरों की आवश्यकता होती है। इसके अलावा, लेखकों को निलंबन संस्कृति के लिए उत्तेजित टैंक बायोरिएक्टरों के अलावा किसी भी व्यावसायिक रूप से उपलब्ध मैक्रोफ्लुइडिक छिड़काव सेल संस्कृति प्रणालियों के बारे में पता नहीं है, जो बायोमैन्युफैक्चरिंग के लिए उपयोगी हैं, हालांकि मॉडलिंग और शरीर विज्ञान का अध्ययन करने के लिए डिज़ाइन नहीं किए गए हैं।
लेखकों ने पहले व्यावसायिक रूप से उपलब्ध भागों11 से लगभग पूरी तरह से बना कम लागत वाले छिड़काव बायोरिएक्टर सिस्टम के डिजाइन पर रिपोर्ट की थी। सिस्टम का आधार संस्करण एक अच्छी तरह से प्लेट में कई संस्कृतियों को सीओ2 इनक्यूबेटर में रखने में सक्षम बनाता है और लगातार एक सिरिंज पंप से माध्यम के साथ सुगंधित होता है, जबकि संस्कृतियों से प्रवाह मध्यम धाराओं को कस्टम संशोधन के साथ एक अंश कलेक्टर का उपयोग करके समय के साथ नमूनों में स्वचालित रूप से विभाजित किया जाता है। इस प्रकार, यह प्रणाली समय के साथ संस्कृतियों के लिए संस्कृति मध्यम सतह पर तैरनेवाला और निरंतर विलेय इनपुट के स्वचालित नमूने को सक्षम बनाती है। सिस्टम मैक्रोफ्लुइडिक और मॉड्यूलर है और उपन्यास प्रयोग डिजाइनों की जरूरतों को पूरा करने के लिए आसानी से संशोधित किया जा सकता है।
यहां प्रस्तुत विधि का समग्र लक्ष्य एक छिड़काव सेल संस्कृति प्रणाली का निर्माण, लक्षण वर्णन और उपयोग करना है जो प्रयोगों को सक्षम बनाता है जिसमें समय के साथ कोशिकाओं द्वारा पदार्थों के स्राव या अवशोषण दर को मापा जाता है, और / यह वीडियो लेख बताता है कि बेस सेटअप को कैसे इकट्ठा किया जाए, जो एक एकल सिरिंज पंप और संशोधित अंश कलेक्टर का उपयोग करके एक साथ छह सेल संस्कृतियों को सुगंधित करने में सक्षम है। आधार प्रणाली पर दो उपयोगी वेरिएंट जो प्रयोगों की अनुमति देने के लिए अतिरिक्त पंपों और भागों का उपयोग करते हैं जो कोशिकाओं को क्षणिक विलेय एकाग्रता संकेतों को उजागर करते हैं, जिसमें संक्षिप्त दालों और फार्माकोकाइनेटिक जैसी प्रोफाइल12 शामिल हैं, भी प्रस्तुत किए जाते हैं, चित्रा 1 में दिखाया गया है।
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/63935/63935fig01.jpg"> चित्रा 1: छिड़काव प्रणाली डिजाइन पर तीन विविधताएं( शीर्ष) बुनियादी छिड़काव प्रणाली। (मध्य) कई मध्यम स्रोतों के लिए एक स्टॉपकॉक के साथ छिड़काव प्रणाली। (नीचे) वितरण की एक अच्छी तरह से मिश्रित मात्रा की नकल करने के लिए एक उत्तेजित टैंक के साथ छिड़काव प्रणाली। <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/63935/63935fig01large.jpg" target="_blank">कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।</a>
प्रवाह के भीतर फैलाव और प्रसार के कारण, विलेय संकेत विकृत या "धुंधला" हो जाते हैं क्योंकि वे प्रवाह प्रणाली के माध्यम से यात्रा करते हैं। इस विरूपण को निवास समय वितरण (आरटीडी) 13 के उपयोग के माध्यम से निर्धारित किया जा सकता है। यह आलेख बताता है कि छिड़काव प्रणाली (चित्रा 2) के घटकों पर अनुरेखक प्रयोग कैसे करें, और मापा डेटा से आरटीडी उत्पन्न करने के लिए MATLAB स्क्रिप्ट प्रदान करता है। इस विश्लेषण का एक विस्तृत विवरण लेखकों के पिछले पेपर11 में पाया जा सकता है। अतिरिक्त मैटलैब स्क्रिप्ट आरटीडी के लिए उपयुक्त कार्यों को फिट करती हैं और भौतिक मापदंडों को निकालती हैं, और आरटीडी का उपयोग करके सिग्नल कन्वोल्यूशन करती हैं ताकि यह अनुमान लगाया जा सके कि उपयोगकर्ता द्वारा विलेय सिग्नल इनपुट छिड़काव प्रणाली14 के माध्यम से कैसे प्रचारित और विकृत होगा।
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/63935/63935fig02.jpg"> चित्रा 2: निवास समय वितरण। प्रवाह प्रणाली घटकों के आरटीडी, जैसे कि ट्यूबिंग की इस लंबाई को सिस्टम में ट्रेसर की एक नाड़ी इनपुट करके मापा जाता है और यह मापता है कि यह एकत्र किए गए अंशों में बाहर निकलने तक "स्मीयर" कैसे होता है। इस आंकड़े को एरिक्सन एट अल 11 से संशोधित किया गया है। <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/63935/63935fig02large.jpg" target="_blank">कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।</a>

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>18 Gauge 1 1/2- in Disposable Probe Needle For Use With Syringes and Dispensing Machines</td>
			<td>Grainger</td>
			<td>5FVK2</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>293T Cells</td>
			<td>ATCC</td>
			<td>CRL-3216</td>
			<td>HEK 293T cells used in the Representative Results experiment.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>96-Well Clear Bottom Plates, Corning</td>
			<td>VWR</td>
			<td>89091-010</td>
			<td>Plates for measuring dye concentrations in RTD experiments and GLuc in representative results experiment.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>BD&#160;Disposable Syringes with Luer-Lok Tips, 5 mL</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>14-829-45</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>BioFrac Fraction Collector&#160;</td>
			<td>Bio-Rad</td>
			<td>7410002</td>
			<td>Fraction collector that can be used for a single stream, or modified using our method to enable collection from multiple streams.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Clear High-Strength UV-Resistant Acrylic 12&#34; x 12&#34; x 1/8&#34;</td>
			<td>McMaster-Carr</td>
			<td>4615T93</td>
			<td>This sheet is cut using a laser cutter according to the DXF file in the supplemental materials to produce the multi-head dispenser that can be attached to the BioFrac fraction collector.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Coelenterazine native</td>
			<td>NanoLight Technology</td>
			<td>303</td>
			<td>Substrate used in Gaussia luciferase bioluminescence assay in representative results.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Corning Costar TC-Treated Multiple Well Plates, size 48&#160;wells, polystyrene plate, flat bottom wells</td>
			<td>Millipore Sigma</td>
			<td>CLS3548</td>
			<td>Used to grow and perfuse 293T cells in representative results.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Corning&#160;Costar Flat Bottom Cell Culture Plates, size 12 wells</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>720081</td>
			<td>Can be plugged and used as a stirred tank to produce pharmacokinetic profiles in perfusion. Can also contain cells for perfusion.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DMEM, high glucose</td>
			<td>ThermoFisher Scientific</td>
			<td>11965126</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Epilog Zing 24 Laser</td>
			<td>Cutting Edge Systems</td>
			<td>Epilog Zing 24</td>
			<td>Laser cutter used to produce multi-head dispenser from acrylic sheet. Other laser cutters may be used.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fisherbrand Sterile Syringes for Single Use, Luer-Lock, 20 mL</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>14-955-460</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fisherbrand Sterile Syringes for Single Use, Luer-Lock, 60 mL</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>14-955-461</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fisherbrand Premium Microcentrifuge Tubes: 1.5mL</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>05-408-129</td>
			<td>Microcentrifuge tubes for collecting fractions.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fisherbrand&#160;Round Bottom Disposable Borosilicate Glass Tubes with Plain End</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>14-961-26</td>
			<td>Glass tubes for collecting fractions.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fisherbrand&#160;SureOne Micropoint Pipette Tips, Universal Fit, Non-Filtered</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>2707410</td>
			<td>300 ul pipette tips that best fit the multi-head dispenser and tubing to act as dispensing tips.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gibco&#160;DPBS, powder, no calcium, no magnesium</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>21600010</td>
			<td>Phosphate buffered saline.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Labline 4625 Titer Shaker</td>
			<td>Marshall Scientific</td>
			<td>Labline 4625 Titer Shaker</td>
			<td>Orbital shaker used to keep stirred tanks mixed.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Masterflex Fitting, Polycarbonate, Four-Way Stopcock, Male Luer Lock, Non-Sterile; 10/PK</td>
			<td>Cole-Parmer</td>
			<td>EW-30600-04</td>
			<td>Used to join multiple inlet streams for RTD experiments and cell culture experiments.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Masterflex Fitting, Polycarbonate, Straight, Female Luer x Cap; 25/PK</td>
			<td>Masterflex</td>
			<td>UX-45501-28</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Masterflex Fitting, Polypropylene, Straight, Female Luer to Hosebarb Adapters, 1/16&#34;</td>
			<td>Cole-Parmer</td>
			<td>EW-45508-00</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Masterflex Fitting, Polypropylene, Straight, Male Luer Lock to Hosebarb Adapter, 1/16&#34; ID</td>
			<td>Cole-Parmer</td>
			<td>EW-45518-00</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Masterflex Fitting, Polypropylene, Straight, Male Luer Lock to Plug Adapter; 25/PK</td>
			<td>Masterflex</td>
			<td>EW-30800-30</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Masterflex L/S Precision Pump Tubing, Platinum-Cured Silicone, L/S 14; 25 ft</td>
			<td>Masterflex</td>
			<td>EW-96410-14</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MATLAB</td>
			<td>MathWorks</td>
			<td>R2019b</td>
			<td>Version R2019b. Newer versions may also be used. Some older versions may work.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NE-1600 Six Channel Programmable Syringe Pump</td>
			<td>New Era Pump Systems</td>
			<td>NE-1600</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rack Set F1</td>
			<td>Bio-Rad</td>
			<td>7410010</td>
			<td>Racks to hold collecting tubes in the fraction collector.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Recombinant Human TNF-alpha (HEK293-expressed) Protein, CF</td>
			<td>Bio-Techne</td>
			<td>10291-TA-020</td>
			<td>Cytokine used to stimulate 293T cells in representative results.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Saint Gobain Solid Stoppers, Versilic Silicone, Size: 00, Bottom 10.5mm</td>
			<td>Saint Gobain</td>
			<td>DX263015-50</td>
			<td>Fits 48-well plates.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Saint Gobain Solid Stoppers, Versilic Silicone, Size: 4 Bottom 21mm</td>
			<td>Saint Gobain</td>
			<td>DX263027-10</td>
			<td>Fits 12-well plates.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium Hydroxide, 10.0 N Aqueous Solution APHA; 1 L</td>
			<td>Spectrum Chemicals</td>
			<td>S-395-1LT</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SolidWorks</td>
			<td>Dassault Systems</td>
			<td>SolidWorks</td>
			<td>CAD software used to create the multi-head dispenser DXF file.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Varioskan LUX multimode microplate reader</td>
			<td>ThermoFisher Scientific</td>
			<td>VL0000D0</td>
			<td>Plate reader.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Wilton Color Right Performance Color System Base Refill, Blue</td>
			<td>Michaels</td>
			<td>10404779</td>
			<td>Blue food dye containing Brilliant Blue FCF, used as a tracer in RTD experiments. Absorbance spectrum peaks at 628 nm.</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

multi-stream perfusion bioreactor integrated with outlet fractionation for dynamic cell culture

कुछ सेल और ऊतक कार्य मिनटों से घंटों के गतिशील समय पैमाने के भीतर काम करते हैं जो पारंपरिक संस्कृति प्रणालियों द्वारा खराब रूप से हल किए जाते हैं। इस काम ने एक कम लागत वाली छिड़काव बायोरिएक्टर प्रणाली विकसित की है जो संस्कृति माध्यम को लगातार एक सेल संस्कृति मॉड्यूल में सुगंधित करने की अनुमति देती है और इस पैमाने पर गतिशीलता को मापने के लिए डाउनस्ट्रीम मॉड्यूल में विभाजित होती है। प्रणाली का निर्माण लगभग पूरी तरह से व्यावसायिक रूप से उपलब्ध भागों से किया गया है और इसे एक साथ पारंपरिक बहु-अच्छी तरह से सेल संस्कृति प्लेटों में स्वतंत्र प्रयोगों का संचालन करने के लिए समानांतर किया जा सकता है। यह वीडियो आलेख प्रदर्शित करता है कि बेस सेटअप को कैसे इकट्ठा किया जाए, जिसके लिए समानांतर में छह संस्कृतियों को सुगंधित करने के लिए केवल एक एकल मल्टीचैनल सिरिंज पंप और एक संशोधित अंश कलेक्टर की आवश्यकता होती है। मॉड्यूलर डिज़ाइन पर उपयोगी वेरिएंट भी प्रस्तुत किए जाते हैं जो नियंत्रित उत्तेजना गतिशीलता की अनुमति देते हैं, जैसे कि विलेय दालें या फार्माकोकाइनेटिक जैसी प्रोफाइल। महत्वपूर्ण बात यह है कि विलेय संकेत प्रणाली के माध्यम से यात्रा करते हैं, वे विलेय फैलाव के कारण विकृत हो जाते हैं। इसके अलावा, MATLAB का उपयोग करके एक अनुरेखक के साथ छिड़काव सेटअप के घटकों के निवास समय वितरण (आरटीडी) को मापने के लिए एक विधि का वर्णन किया गया है। आरटीडी यह गणना करने के लिए उपयोगी हैं कि बहु-डिब्बे प्रणाली में प्रवाह से विलेय संकेत कैसे विकृत होते हैं। यह प्रणाली अत्यधिक मजबूत और प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य है, इसलिए बुनियादी शोधकर्ता विशेष निर्माण सुविधाओं की आवश्यकता के बिना इसे आसानी से अपना सकते हैं।

प्रोटोकॉल की धारा 5 से कई मध्यम स्रोतों के साथ छिड़काव प्रणाली का उपयोग ट्यूमर नेक्रोसिस फैक्टर अल्फा (टीएनएफ-α) के 1.5 घंटे पल्स के जवाब में मानव भ्रूण गुर्दे 293 (एचईके 293) कोशिकाओं में सक्रिय बी कोशिकाओं (एन...

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Multi-Stream Perfusion Bioreactor Integrated with Outlet Fractionation for Dynamic Cell Culture

यह पेपर सेलुलर प्रक्रियाओं में विलेय के स्राव और अवशोषण दरों की गतिशीलता को मापने के लिए कम लागत वाली, मल्टीचैनल छिड़काव सेल संस्कृति प्रणाली के निर्माण और संचालन के लिए एक विधि प्रस्तुत करता है। सिस्टम गतिशील उत्तेजना प्रोफाइल के लिए कोशिकाओं को भी उजागर कर सकता है।

मल्टी-स्ट्रीम छिड़काव बायोरिएक्टर गतिशील सेल संस्कृति के लिए आउटलेट विभाजन के साथ एकीकृत

Certain cell and tissue functions operate within the dynamic time scale of minutes to hours that are poorly resolved by conventional culture systems. This ...

यह विधि यह समझने में मदद करती है कि समय के साथ स्राव दर कैसे बदलती है और कोशिकाएं अलग-अलग ठोस संकेतों का जवाब कैसे देती हैं। इस तकनीक के मुख्य फायदे यह हैं कि इसकी कम लागत, थोड़ा प्रशिक्षण की आवश्यकता होती है और प्रोफ्यूजन सिस्टम सेटअप को उपन्यास प्रयोगों के लिए अनुकूलित किया जा सकता है। पृष्ठभूमि समाधान के साथ एक सिरिंज भरने से शुरू करें और इसे पहले सिरिंज पंप में लोड करें।ट्रेसर समाधान के साथ एक और सिरिंज भरें और इसे दूसरे सिरिंज पंप में लोड करें। दोनों सिरिंज को ल्यूअर कनेक्टर का उपयोग करके चार-तरफ़ा स्टॉपकॉक के तीन बंदरगाहों में से दो से कनेक्ट करें। स्टॉपकॉक को पृष्ठभूमि समाधान में बंद करें और ट्रेसर समाधान को स्टॉपकॉक में तब तक पंप करें जब तक कि यह खुले बंदरगाह को ड्रिप न करे।पंप बंद करो और सिरिंज को आगे समायोजित न करें। सुनिश्चित करें कि सिरिंज पंप चलती पट्टी सिरिंज सवार के खिलाफ धक्का दिया जाता है ताकि प्रवाह तुरंत शुरू होता है जब पंप शुरू हो जाता है। स्टॉपकॉक को ट्रेसर समाधान में बंद करें और स्टॉपकॉक में पृष्ठभूमि समाधान को पंप करें जब तक कि सभी अवशिष्ट अनुरेखक समाधान खुले बंदरगाह से बाहर नहीं निकल जाते।पंप बंद करो और सिरिंज को आगे समायोजित न करें। आरटीडी विश्लेषण के लिए वांछित प्रवाह प्रणाली घटक सेट करें। एक विंदुक टिप डिस्पेंसर में अंत डालें और घटक के माध्यम से पृष्ठभूमि समाधान पंप करें जब तक कि यह पूरी तरह से भर न जाए।वांछित प्रवाह दर के लिए अनुरेखक समाधान के लिए पंप सेट करें। स्टॉपकॉक को पृष्ठभूमि समाधान में बंद करें और ट्रेसर समाधान का प्रवाह प्रारंभ करें। उसी समय, अंश कलेक्टर शुरू करें।ट्रेसर के आवेग इनपुट का अनुमान लगाने के लिए थोड़े समय के लिए ट्रेसर समाधान के प्रवाह को जारी रखें। प्रति घंटे एक मिलीलीटर की प्रवाह दर पर आरटीडी के लिए 10 मिनट की पल्स अवधि की सिफारिश की जाती है। अनुरेखक समाधान पल्स अवधि के अंत में अनुरेखक समाधान पंप बंद करो।ट्रेसर समाधान के लिए स्टॉपकॉक को जल्दी से बंद करें और एक ही प्रवाह दर पर पृष्ठभूमि समाधान का प्रवाह शुरू करें। पृष्ठभूमि समाधान प्रवाह और अंशों को इकट्ठा करने की अनुमति दें जब तक कि सभी अनुरेखक सिस्टम के माध्यम से और एकत्र किए गए अंशों में पारित न हो जाएं। बाँझ परिस्थितियों में, सुइयों के साथ डाट को अच्छी तरह से प्लेट संस्कृतियों में सुइयों के साथ खींचें।स्टॉपर जगह में होने के बाद, छिड़काव के लिए वांछित ऊंचाई तक सुइयों को कम करें क्योंकि आउटलेट सुई की ऊंचाई स्थिर तरल स्तर निर्धारित करती है। पुरुष लुअर कैप्स के साथ सुइयों को कैप करें और उपयोग होने तक 37 डिग्री सेल्सियस पर सेट इनक्यूबेटर में पूरे वेलप्लेट को रखें। छिड़काव के लिए उपयोग किए जाने वाले दो मीडिया को तैयार करें, उस माध्यम को लेबल करें जिसे पहले एक और दूसरे माध्यम दो के रूप में वितरित किया जाएगा।प्रत्येक संस्कृति को सुगंधित करने के लिए, एक सिरिंज को मध्यम के साथ भरें ताकि इसके वितरण की पूरी अवधि को पूरा किया जा सके और शुरू में छिड़काव प्रणाली को भरने के लिए पर्याप्त मात्रा हो। इसके वितरण की पूरी अवधि को अंतिम करने के लिए मध्यम दो के साथ एक दूसरी सिरिंज भरें। दोनों सिरिंज को चार तरह के स्टॉपकॉक के तीन बंदरगाहों में से दो से कनेक्ट करें।सिरिंज को स्टॉपकॉक से जोड़ने के लिए ट्यूबिंग की लंबाई की आवश्यकता हो सकती है। मध्यम एक के लिए स्टॉपकॉक को बंद करके स्टॉपकॉक तैयार करें और स्टॉपकॉक में मध्यम दो को वितरित करें जब तक कि यह खुले बंदरगाह को ड्रिप करना शुरू न कर दे। फिर मध्यम दो के लिए स्टॉपकॉक को बंद करें और मध्यम को स्टॉपकॉक में वितरित करें जब तक कि सभी अवशिष्ट मध्यम दो खुले बंदरगाह से बाहर नहीं निकल जाते।बार्ब लुअर कनेक्टर के लिए एक महिला का उपयोग करके खुले स्टॉपकॉक पोर्ट में अपस्ट्रीम ट्यूबिंग संलग्न करें। ट्यूब के दूसरे छोर पर बार्ब ल्यूर कनेक्टर के लिए एक पुरुष डालें। सिरिंज से मध्यम एक वितरित करें जब तक कि अपस्ट्रीम ट्यूब मध्यम से भर न जाए और डाउनस्ट्रीम ट्यूबिंग की तैयारी के साथ आगे बढ़ें जैसा कि पहले प्रदर्शित किया गया है।डाउनस्ट्रीम ट्यूबिंग के एक छोर में बार्ब ल्यूर कनेक्टर के लिए एक नर डालें और इसे एक महिला लुअर कैप के साथ कैप करें। ध्यान से छिड़काव के लिए इस्तेमाल किया जाएगा कि इनक्यूबेटर के लिए सभी तैयार टयूबिंग, सिरिंज और अच्छी तरह से प्लेट लाने के लिए। इनक्यूबेटर के पास वांछित स्थानों में सिरिंज पंप और अंश कलेक्टर रखें।सिरिंज पंप को इनक्यूबेटर के ऊपर या पास रखें और बंदरगाह के पास इनक्यूबेटर के बगल में अंश कलेक्टर रखें। पंप में सिरिंज लोड करें। सभी अपस्ट्रीम और डाउनस्ट्रीम ट्यूबों के कैप्ड सिरों को एक साथ बंडल करें और उन्हें इनक्यूबेटर के बाहर से बंदरगाह के माध्यम से अंदर तक धक्का दें।अंश कलेक्टर के मल्टी-हेड डिस्पेंसर के वितरण विंदुक युक्तियों में डाउनस्ट्रीम ट्यूबों के खुले सिरों को डालें। इनक्यूबेटर के अंदर, ट्यूबिंग की लंबाई को अधिकतम करने के लिए इनक्यूबेटर में अपस्ट्रीम ट्यूबों के जितना संभव हो उतना ढीला खींचें जिसके माध्यम से बहने वाला माध्यम गर्मी और कार्बन डाइऑक्साइड प्राप्त कर सकता है। प्रत्येक प्लग किए गए अच्छी तरह से के लिए, सुइयों और उस कुएं के लिए अपस्ट्रीम और डाउनस्ट्रीम ट्यूबों को जल्दी से अनकैप करें, फिर उन्हें अपने ल्यूअर कनेक्टर्स के साथ संलग्न करें।एक बार जब सभी भाग जुड़े हो जाते हैं, तो यह सुनिश्चित करने के लिए कि सभी धाराएं ठीक से बह रही हैं, अपेक्षाकृत उच्च गति पर सिरिंज पंप को संक्षेप में चलाएं। इस बिंदु पर, यदि माध्यम से भरे डाउनस्ट्रीम ट्यूबों के साथ प्रयोग शुरू करना वांछित है, तो पंप को तब तक चलाना जारी रखें जब तक कि सभी भर न जाएं, अन्यथा, पंप को रोक दें। मध्यम एक और अंश संग्रह की आवृत्ति के लिए सिरिंज पंप प्रवाह दर सेट करें और प्रयोग शुरू करने के लिए दोनों मशीनों को एक साथ शुरू करें।जब मध्यम स्रोत को बदलने की आवश्यकता होती है, तो मध्यम के लिए सिरिंज पंप को जल्दी से रोकें। स्टॉपकॉक को मध्यम एक में बंद करें और मध्यम दो के लिए सिरिंज पंप शुरू करें। यदि बाद में वांछित है, तो स्रोत को उसी तरह मध्यम पर वापस स्विच करें।वांछित प्रयोग अवधि के लिए अंशों को इकट्ठा करें। दो आरटीडी प्रयोगों से अंशों में अनुरेखक सांद्रता को मापा गया और दो आरटीडी का उत्पादन करने के लिए डेटा मैटलैब स्क्रिप्ट से आरटीडी में इनपुट किया गया। श्रृंखला में ट्यूबिंग के एकल ट्यूब और कई टुकड़े एक अक्षीय फैलाव मॉडल द्वारा अच्छी तरह से फिट होते हैं और लाइन में एक सुगंधित 48 अच्छी तरह से प्लेट जोड़ने से नगण्य विचलन होता है जिससे एक मीटर ट्यूब आरटीडी और पूरे सिस्टम के आरटीडी दोनों को अक्षीय फैलाव कार्यों द्वारा फिट करने की अनुमति मिलती है।एक खराब मॉडल फिट का एक उदाहरण एक मीटर ट्यूब आरटीडी डेटा में फिट अक्षीय फैलाव मॉडल का उपयोग करके प्रदर्शित किया गया था और डेटा के साथ प्लॉट किया गया था। प्रारंभिक पैरामीटर अनुमानों को एक अच्छा मॉडल फिट बनाने के लिए बदल दिया गया था जहां ताऊ लगभग छिड़काव प्रणाली की मात्रा के बराबर था जो इसकी वॉल्यूमेट्रिक प्रवाह दर से विभाजित था। टीएनएफ-अल्फा की 90 मिनट की नाड़ी को सिस्टम के इनपुट सिग्नल के रूप में परिभाषित किया गया था और अच्छी तरह से प्लेट इनलेट पर टीएनएफ-अल्फा सिग्नल निर्धारित करने के लिए एक मीटर ट्यूबिंग आरटीडी के साथ जोड़ा गया था।एकत्रित अंशों में सिस्टम के आउटलेट पर टीएनएफ-अल्फा सिग्नल निर्धारित करने के लिए इनपुट सिग्नल को पूरे सिस्टम के आरटीडी के साथ भी जोड़ा गया था। एचईके 293 कोशिकाओं को एनएफ-कप्पाबी प्रतिक्रिया तत्व वाले प्रमोटर द्वारा संचालित जीएलयूसी को स्रावित करने के लिए इंजीनियर किया गया था। प्रयोग ने टीएनएफ-अल्फा एक्सपोजर के बाद एनएफ-कप्पाबी द्वारा संचालित जीएलयूसी अभिव्यक्ति में एक महत्वपूर्ण अभिव्यक्ति वृद्धि और धीमी कमी का खुलासा किया।सिस्टम की विविधताओं को कागज के साथ वर्णित किया गया है, जिसमें प्रयोगों के लिए एक सरल सेटअप शामिल है, जिसमें इनपुट सिग्नल की आवश्यकता नहीं होती है और फार्मा-हू संयोजी विलेय प्रोफाइल के लिए कोशिकाओं को उजागर करना होता है।

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Microfabricated Platforms for Mechanically Dynamic Cell Culture

यंत्रवत् गतिशील सेल संस्कृति के लिए microfabricated प्लेटफार्म

The ability to systematically probe in vitro cellular response to combinations of mechanobiological stimuli for tissue engineering, drug discovery or ...

3D Magnetic Stem Cell Aggregation and Bioreactor Maturation for Cartilage Regeneration

3 डी चुंबकीय स्टेम सेल एकत्रीकरण और बायोरिएक्टर परिपक्वता उपास्थि उत्थान के लिए

Cartilage engineering remains a challenge due to the difficulties in creating an in vitro functional implant similar to the native tissue. An approach ...

Fabrication and Validation of an Organ-on-chip System with Integrated Electrodes to Directly Quantify Transendothelial Electrical Resistance

निर्माण और एक अंग का सत्यापन-ऑन-चिप प्रणाली एकीकृत इलेक्ट्रोड के साथ सीधे Transendothelial विद्युत प्रतिरोध को बढ़ाता है

Organs-on-chips, in vitro models involving the culture of (human) tissues inside microfluidic devices, are rapidly emerging and promise to provide useful ...

Co-transplantation of Human Ovarian Tissue with Engineered Endothelial Cells: A Cell-based Strategy Combining Accelerated Perfusion with Direct Paracrine Delivery

इंजीनियर Endothelial कोशिकाओं के साथ मानव डिम्बग्रंथि ऊतक के सह प्रत्यारोपण: प्रत्यक्ष Paracrine वितरण के साथ त्वरित छिड़काव के संयोजन एक सेल आधारित रणनीति

Infertility is a frequent side effect of chemotherapy and/or radiotherapy and for some patients, cryopreservation of oocytes or embryos is not an option. ...

Construction of a Multilayered Mesenchymal Stem Cell Sheet with a 3D Dynamic Culture System

एक 3 डी गतिशील संस्कृति प्रणाली के साथ एक Multilayered Mesenchymal स्टेम सेल शीट का निर्माण

Stem cell therapy shows a promising future in regenerating injured organ and tissues, and the cell sheet technique has been developed to improve the low ...

A Microfluidic Platform for Stimulating Chondrocytes with Dynamic Compression

गतिशील संपीड़न के साथ Chondrocytes उत्तेजक के लिए एक Microfluidic मंच

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

Traction Microscopy Integrated with Microfluidics for Chemotactic Collective Migration

केमोटेक्टिक सामूहिक प्रवास के लिए माइक्रोफ्लूइडिक्स के साथ एकीकृत ट्रैक्शन माइक्रोस्कोपी

Cells change migration patterns in response to chemical stimuli, including the gradients of the stimuli. Cellular migration in the direction of a chemical ...

Imaging-Guided Bioreactor for Generating Bioengineered Airway Tissue

बायोइंजीनियर्ड वायुमार्ग ऊतक उत्पन्न करने के लिए इमेजिंग-निर्देशित बायोरिएक्टर

Repeated injury to airway tissue can impair lung function and cause chronic lung disease, such as chronic obstructive pulmonary disease. Advances in ...

Procurement and Perfusion-Decellularization of Porcine Vascularized Flaps in a Customized Perfusion Bioreactor

एक अनुकूलित छिड़काव बायोरिएक्टर में पोर्सिन संवहनी फ्लैप की खरीद और छिड़काव-डीसेल्युलराइजेशन

Large volume soft tissue defects lead to functional deficits and can greatly impact the patient&#39;s quality of life. Although surgical reconstruction ...

Procurement and Decellularization of Rat Hindlimbs Using an Ex Vivo Perfusion-Based Bioreactor for Vascularized Composite Allotransplantation

Procurement and Decellularization of Rat Hindlimbs Using an Ex Vivo Perfusion-Based Bioreactor for Vascularized Composite Allotransplantation

संवहनी समग्र एलोट्रांसप्लांटेशन के लिए एक पूर्व विवो छिड़काव-आधारित बायोरिएक्टर का उपयोग करके चूहे हिंदलिम्ब्स की खरीद और डीसेल्युलराइजेशन

Patients with severe traumatic injuries and tissue loss require complex surgical reconstruction. Vascularized composite allotransplantation (VCA) is an ...