Many microfluidic devices have been developed for use in the study of electrotaxis. Yet, none of these chips allows the efficient study of the simultaneous chemical and electric-field (EF) effects on cells. We developed a polymethylmethacrylate-based device that offers better-controlled coexisting EF and chemical stimulation for use in electrotaxis research.
Поведение направленной миграции клеток под постоянным током электрического поля (dcEF) упоминается как электротаксис. Значительную роль физиологического dcEF в руководстве движения клеток во время эмбрионального развития, дифференциации клеток и заживление ран было продемонстрировано во многих исследованиях. Применяя микрожидкостных фишки на электротаксис анализа, процесс расследования сокращается и экспериментальные ошибки к минимуму. В последние годы микрофлюидальные устройства изготовлены из полимерных веществ (например, полиметилметакрилат, ПММА, или акриловую) или полидиметилсилоксана (ПДМС) широко используются при изучении ответов клеток на электрическую стимуляцию. Однако, в отличие от многочисленных шагов, необходимых для изготовления устройства PDMS, простой и быстрый строительство акриловых микро фл uidic чип делает его пригодным как для прототипирования и производства устройств. Тем не менее, ни один из представленных устройств не способствовать эффективному исследование одновременного химического и DCEF воздействие на клетки. В этом докладе мы описываем нашу конструкцию и изготовление акриловой основе многоканального двойного электрического поля (MDF) обломок расследовать одновременный эффект химической и электрической стимуляции на клетках рака легких. Чип МДФ имеет восемь комбинаций электрических / химические раздражения в одном тесте. Чип не только значительно сокращает необходимое время эксперимента, но также увеличивает точность электротаксис исследований.
Поведение адгезивных клеток, движущихся по направлению к анода или катода под постоянным током электрического поля (dcEF) упоминается как электротаксис. Electrotactic поведение клеток играет важную роль в эмбриогенезе, регенерации нерва, и заживления ран. 1 Опухолевые клетки, такие как раковые клетки крысы простаты, рак молочной железы клеток 2, 3 и легких клетки аденокарциномы 4-8 показали electrotactic движение при приложенном dcEF , Физиологический EF была измерена в железе тканей. 9,10 электротаксис Также сообщалось в железе ассоциированный опухолевых клеток. 2,3 Взятые вместе, электротаксис раковых клеток, как полагают, является фактором метастазы. 11 Управление электрического руководство раковые клетки под dcEF может быть потенциальным подходом для будущего лечения рака. Тем не менее, сегодня, подробный молекулярный механизм электротаксис остается спорным. Таким образом, исследование инфluence электрической стимуляции по миграции раковых клеток может способствовать развитию стратегий для лечения рака.
Недавно, био-Микрожидкостных устройства были изготовлены для изучения клеточных ответов течь силы сдвига, 12 химических градиентов, 13 и электрических стимулов 4 в пробирке. Изготовление био-Микрожидкостных устройств, использующих полидиметилсилоксана (PDMS) или полиметилметакрилат (ПММА, также известный как акрил) успешно снизили интенсивность отказов таких экспериментов. Кроме того, с помощью акриловых основе микрожидкостных устройства в качестве прототипа для исследования биологических предметы проще, чем с помощью PDMS чипов. Различные функции в устройствах на акриловой основе были разработаны для электротаксис исследования. Тем не менее, ни один из предыдущих конструкций не способны одновременно испытать влияние различных химических условий и электрического поля на клетки для электротаксис исследования. Таким образом, мы разработали устройство микрожидкостных-му вltichannel двойного электрического поля (MDF) чип, содержащий четыре независимых каналов культура и восемь различных экспериментальных условиях в одном чипе.
Акриловый основе МДФ чип, впервые сообщил Хоу и др., 8 интегрируется электрической стимуляции и несколько химически изолированных каналов. Эти химически изолированные каналы могут быть использованы для культуры различных типов клеток в одном эксперименте. DcEF в каналах производится по сети электропитания. Два независимых электрических полей, одна с прикладной напряженности электрического поля (EFS), а другой с 0 EFS, проводятся в каждом химически изолированный канал. Таким образом, микросхема обеспечивает более контролируемый сосуществующих EF и химическое раздражение. Более того, результаты численного моделирования химической диффузии внутри чипа MDF указать, что перекрестное загрязнение не происходило между каналами после экспериментального периода в 24 ч. 8
По сравнению с ДевиCE сообщает Li и др., 14 чип МДФ обеспечивает большую площадь культуры, которая позволяет для дальнейшего биохимического анализа электрически стимулированных клеток. Кроме того, с большей площадью наблюдения чипа МДФ, в несколько ячеек можно наблюдать в тесте, так что анализ скорости миграции или направленности электрически стимулированных клеток является более точным. Чип конструкций одноканальные предыдущих исследований, представленных Хуанг и др. 4 и Цай и др. 15 позволяют только один тип клеток или химических веществ, подлежащих испытанию. Тем не менее, чип МДФ могут быть использованы для изучения влияния различных химических веществ на электротаксис, а также последствия электрической стимуляции на разных типах клеток. Другими словами, чип МДФ позволяет эффективно изучении зависимостей химических доз.
Мы нашли процесс присоединения акриловых адаптеры на уровне 1 чипа МДФ будет сложно. Применение 1 до просто 2 мкл супер клей достаточно прочно придерживаться адаптер на чипе МДФ. Большие количества клея в результате неполного полимеризации супер клей и несоблюдение. После того, как акри…
The authors have nothing to disclose.
This work is financially supported by the Ministry of Science and Technology, Taiwan (Contract no. MOST 103-2113-M-001 -003 -MY2) and the Research Program on Nanoscience and Nanotechnology, Academia Sinica, Taiwan.
Reagent | |||
DMEM medium | Gibco,Invitrogen, USA | 12800-017 | |
Fetal Bovine Serum | Gibco,Invitrogen, USA | 16000-044 | |
Trypsin | Gibco,Invitrogen, USA | 25200-072 | |
PBS | Basic Life | BL2651 | |
Y-27632 (hydrochloride) | Cayman Chemical Co | 10005583 | |
agarose | LONZO, USA | SeaKem LE AGAROSE | |
syringe | Terumo | 3 ml with Luer taper | |
3-way stopcock | Nipro | with Luer taper | |
PMMA (acrylic) | HiShiRon Industries CO., Ltd, Taiwan | thickness 1mm, 2mm | |
acrylic adaptor | KuanMin Technology Co., Ltd, Taichung, Taiwan | 1/4-28 port, 10x10x6 mm | customized |
nut | Thermo Fisher Scientific Inc. | UPCHURCH:P-206x, P-200x, F120x, P-659, P-315x | |
Microscope cover glass | Deckgläser, Germany | 24×60 mm | |
double-sided tape | 3M | PET 8018 | |
super glue | 3M | Scotch Liquid Plus Super Glue | |
Teflon tube | HENG YI ENTERPRISE CO., LTD., Taiwan | UPTB_06, DUPONT TEFLON BRAND RESIN FEP TUBING | outer diameter 1/16 in., inner diameter 0.03 in.; Upchurch Scientific |
TFD4 detergent | Franklab, France | TFD4 | |
ultrasonic steri cleaner | LEO ULTRASONIC CO., LTD., Taiwan | ||
Thermo bonder | KuanMin Technology Co., Ltd, Taichung, Taiwan | customized | |
CO2 laser scriber | LTT group, Taiwan | ISL-II | |
indium tin oxide glass (ITO glass) | AimCore Technology Co., Ltd | TN/STN, ≦10Ω | |
proportional-integral-derivative (PID) controller | JETEC Electronics Co., Japen | TTM-J40-R-AB, | |
K-type thermocouple | TECPEL | TPK-02A | |
4-channel syringe pump | KdScientific, USA | 250P | |
DC power supply | GWInstek, Taiwan | ||
X-Y-Z motor stage | TanLian, E-O Co. Ltd., Taiwan | customized | |
inverted microscope | Olympus, Japan | CKX41 | |
digital SLR camera | Canon, Japan | 60D |