Tillverkning och validering av en add-on-plattform som erbjuder ökad kontroll över den rumsliga och tidsmässiga syresättning i en 6-brunnar. Enheten är anpassningsbar till ett antal kultur-system och kan användas för att undersöka effekterna av syrgas på sårläkning.
Syre är en viktig modulator av många cellulära signalvägar, men nuvarande anordningar som möjliggör<em> In vitro</em> Syre modulering misslyckas med att möta behoven av biomedicinsk forskning. Den hypoxiska kammare är ett enkelt system för att kontrollera syresättningen i standard odlingskärl, men saknar precis tidsmässiga och geografiska kontroll över syrekoncentration på cellytan, vilket förhindrar dess tillämpning i att studera olika fysiologiska fenomen. Andra system har förbättrats på hypoxisk kammaren, men kräver specialiserad kunskap och utrustning för deras verksamhet, vilket gör dem skrämmande för den genomsnittlige forskaren. En mikrofabricerade insats för multispot plattor har utvecklats för att mer effektivt kontrollera den tidsmässiga och geografiska syrehalt för att bättre modell fysiologiska fann fenomen<em> In vivo</em>. Plattformen består av ett polydimetylsiloxan sätt att bygga bo i ett vanligt multispot plåt och fungerar som ett passivt mikroflödessystem gasnätet med en gas-membran som syftar till att modulera syre leverans till anhängare celler. Enheten är enkel att använda och är ansluten till gasflaskor som ger trycket att införa önskad syrehalten i plattformen. Tillverkning innebär en kombination av standard SU-8 fotolitografi, replika gjutning, och definieras PDMS spinning på en kiselskiva. Komponenterna i enheten är bundna efter ytbehandling med en handhållen plasma-system. Validering sker med en plan fluorescerande syresensor. Jämviktstiden är i storleksordningen minuter och ett brett utbud av syre profiler kan uppnås baserat på enheten konstruktionen, såsom den cykliska profil uppnåtts i denna studie, och även lutningar syre för att efterlikna de som finns<em> In vivo</em>. Enheten kan steriliseras för cellodling med hjälp av vanliga metoder utan förlust av funktion. Enhetens tillämplighet att studera<em> In vitro</em> Sårläkning svar kommer att demonstreras.
Enheten är tillverkad av standard SU-8 fotolitografi, replika gjutning, och definierade spinning och helt i Polydimetylsiloxan. Gas införs i enheten att upprätta en koncentrationsgradient mellan pelare mikrokanalplatta och mediekultur, driver systemet mot en önskad jämvikt syrekoncentration. Enheten har visat sig effektivt modulera den tidsmässiga och geografiska syresättningen inne i en brunn, samt modulera cellulära beteende på lämpligt sätt. Den rumsliga mönstring av syresättning definieras av mikrokanalplatta vid basen av pelaren, så en mängd olika utföranden skulle kunna genomföras i crafting fotomasken. Dessutom är infusion av den önskade gas i gasfas av brunnen förväntas öka jämviktstid och omfattningen av hypoxi. Ett mikroflödessystem blandning nätverk skulle kunna anpassas till enheten för att ge möjlighet att producera nya gasblandningar från endast ett fåtal stridsvagnar lager gas. Slutligen skulle en mekanism för media utbyte eliminera behovet av borttagning av enheten från multispot plattan, där cellerna kan reagera.
Enheten har tillämpningar inom några in vitro eller ex vivo-experiment som kräver kontroll över syrehalten. Eftersom syre är en viktig fysiologisk variabel som påverkar en stor majoritet av signalvägar, är forskningsområden som skulle gynna begränsas av kreativitet av forskaren. Vissa fält som skulle dra nytta av den förbättrade temporala kontrollen av syrehalten inkluderar cancer metastasering, sömnapné och hjärt-ischemi reperfusion skador, bland många andra. Till exempel har intermittenta hypoxi varit korrelerade med mer invasiv cancer, upregulating ett antal metastastis-associerade gener i förhållande till kontinuerlig hypoxi och normoxia. Fysisk kontroll är också viktig, eftersom syre gradienter är avgörande för utvecklingen, lever zonindelning, läkemedelstoxicitet och stamceller nisch. Enheten presenteras i denna artikel kommer att gynna ett antal forskningsområden genom att tillhandahålla ett system med ett mindre labb fotavtryck, relativt enkla operativa krav, och långt större kontroll över syrgasexponeringen till celler.
Projektet har finansierats av Illinois Institutionen för folkhälsa och National Science Foundation (DBI-0.852.416).
Material Name | Type | Company | Catalogue Number | Comment |
---|---|---|---|---|
PDMS-Sylgard 184 | Dow Corning | |||
Planar FOXY sensor | Ocean Optics | FOXY-SGS-M | Coated microscope slide | |
Gas regulator | Omega | FL-1472-G | ||
Gas | Airgas | Custom mixes | All have 5% CO2 | |
SU-8 2150 | Microchem | |||
MDCK Growth Medium w/ L-Glutamine | SAFC Biosciences | M3803 | ||
Fetal Bovine Serum | ATCC | 30-2020 | ||
Trypsin-EDTA | Sigma | T4049 | ||
L-Glutamine solution | Sigma | G7513 |