Hematolojik Hastalıklarında Mikrovasküler Etkileşimleri Öğrenmenin Endothelialized Mikroakiskan
Summary
Mikrovasküler ölçekli kanallar (<30 um) ile bir mikroakışkan cihazın bütün iç yüzeyi boyunca kültürün 3B, endotel hücre mono tabakasında için bir yöntem tarif edilmiştir. Bu<em> In vitro</em> Mikrovasküler modeli kan hücreleri, endotelyal hücreler ve kan hastalıkları çözünür faktörler arasında biofiziksel etkileşimlerin çalışma sağlar.
Abstract
Imalat teknikleri gelişmeler mikro ve nanoscales 1,2 'de biyolojik ve biyokimyasal deneyler için ucuz ve tekrarlanabilir mikroakışkan sistemleri üretim sağlamıştır. Buna ek olarak, aynı zamanda spesifik olarak Mikroakiskan nedeniyle kolayca dinamik bir akışkan ortam ve biyolojik şartlar 3-6 kontrol etme konusunda, kantitatif hematolojik ve mikrovasküler süreçler kullanılarak analiz edilmiştir. Gibi araştırmacılar, son zamanlarda kan hücrelerinin şekil, kan hücre agregasyonu, mikrovasküler kan akımı ve kan hücre-endotel hücre etkileşimleri 6-13 incelemek için mikroakışkan sistemleri kullandık. Ancak, bu mikroakışkan sistemler ya kültürlü endotel hücreleri içeren veya büyüktü vermedi mikrovasküler patolojik süreçleri sizescale ilgili daha. Kültürlü endotel hücreleri ile mikroakışkan platformu doğru özetlediği hücresel, fiziksel ve hemodyn bumikrodolaşımında Amic ortamı mikrovasküler içeren hematolojik hastalıkların temel biyofiziksel patofizyolojisi anlayışımızı ilerletmek için gereklidir.
Burada, hematolojik hastalığı meydana patolojik biyofiziksel mikrovasküler etkileşimleri çalışmak için standart endotel hücre kültür teknikleri ile birlikte, basit bir, tek bir maske mikroimalat sürecini kullanarak, mikrovasküler bir in vitro model "endothelialized" oluşturmak için bir yöntem sunduk. Bu "mikrovasküler-on-a-chip" sıkı biyolojik hem de biyofiziksel koşulları kontrol ve standart bir şırınga pompası ve aydınlık / floresan mikroskobu kullanarak işletilmektedir sağlam bir yöntem ile araştırmacı sağlar. Böyle mikrosirkülatuar hemodinamik şartlar, endotel hücre tipi, küre tipi (ler) ve konsantrasyon (s), ilaç / inhibitör konsantrasyonu, vs gibi parametreler her kolayca kontrol edilebilir. Bu, bizim mikrosistem sağlarkantitatif mikrovasküler akış nedeniyle hücre adezyon, agregasyon ve deformabilitesi, mevcut testler ile ulaşılamıyor bir yeteneği değişikliklerden engelli olduğu hastalık süreçleri araştırmak için bir yöntem.
Protocol
Discussion
Bizim endothelialized mikrocihazda sistemi in vivo deneyler ile birlikte kullanıldığında en uygun olan, ve indirgemeci bir yaklaşım, insan ve hayvan modellerinde gözlenen hematolojik süreçlerinin biyofiziksel mekanizmaları aydınlatmak yardımcı olabilir. Ayrıca, sistem sınırlamaları olmaksızın değildir. Örneğin, bizim mikroakışkan kanal kesitinin kare vardır. Teknik dairesel mikrokanallar 10,11 imal edilebilir olsa da, diğer araştırmacılar kolayca kendi çalışmaları iç…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Biz T. Hunt, M. Rosenbluth ve onların tavsiye ve faydalı tartışmalar için Lam Lab teşekkür ederim. Biz G. Spinner gelen destek ve Teknoloji Georgia Institute Elektronik ve Nanoteknoloji Enstitüsü kabul ediyorsunuz. Bu çalışma için maddi destek bir NIH hibe K08-HL093360, UCSF REAC ödül, bir NIH Nanotıp Geliştirme Merkezi Ödülü PN2EY018244 ve Atlanta Çocuk Sağlık ve Endotel Hücre Biyolojisi Merkezi'nden fon tarafından sağlandı.
Materials
| Name of the reagent | Company | Catalogue number | Comments |
| blunt point needle | OK International | 920050-TE | Precision TE needle 20 Gauge x 1/2″, pink |
| dextran | Sigma-Aldrich | 31392 | |
| Fibronectin | Sigma-Aldrich | F0895 | |
| Hole puncher (pin vise) | Technical Innovations | ||
| Human umbilical cord endothelial cells (HUVECs) | Lonza | CC-2519 | |
| Plasma cleaner | Plasma | PDC-326 | |
| Polydimethylsiloxane (PDMS) | Fisher Scientific | NC9285739 | Sylgard 184 Silicone Elastomer KIT |
| Sigmacote | Sigma-Aldrich | SL2 | |
| SU-8 2025 | Microchem | Y111069 | |
| SU-8 Developer | Microchem | Y020100 | |
| Syringe pump | Harvard Apparatus | 70-3008 | PHD-ULTRA |
| tubing(larger) | Cole-Parmer Instrument Company | 06418-02 | Tygonreg microbore tubing, 0.020″ ID x 0.060″ OD |
| tubing(smaller) | Cole-Parmer Instrument Company | 06417-11 | PTFE microbore tubing, 0.012″ ID x 0.030″ OD |
References
- Mezzano, D., Quiroga, T., Pereira, J. The Level of Laboratory Testing Required for Diagnosis or Exclusion of a Platelet Function Disorder Using Platelet Aggregation and Secretion Assays. Semin. Thromb. Hemost. 35, 242-254 (2009).
- Young, E. W. K., Beebe, D. J. Fundamentals of microfluidic cell culture in controlled microenvironments. Chemical Society Reviews. 39, 1036-1048 (2010).
- Young, E. W. K., Simmons, C. A. Macro- microscale fluid flow systems for endothelial cell biology. Lab on a Chip. 10, 143-160 (2010).
- Higgins, J. M., Eddington, D. T., Bhatia, S. N., Mahadevan, L. Sickle cell vasoocclusion and rescue in a microfluidic device. Proceedings of the National Academy of Sciences. 104, 20496-20500 (2007).
- Rosano, J. A physiologically realistic in vitro model of microvascular networks. Biomedical Microdevices. 11, 1051-1057 (2009).
- Meer, A. D. v. a. n. d. e. r., Poot, A. A., Duits, M. H. G., Feijen, J., Vermes, I. Microfluidic Technology in Vascular Research. Journal of Biomedicine and Biotechnology. 2009, (2009).
- Karunarathne, W., Ku, C. -. J., Spence, D. M. The dual nature of extracellular ATP as a concentration-dependent platelet P2X1 agonist and antagonist. Integrative Biology. 1, 655-663 (2009).
- Kotz, K. T. Clinical microfluidics for neutrophil genomics and proteomics. Nat. Med. 16, 1042-1047 (2010).
- Rosenbluth, M. J., Lam, W. A., Fletcher, D. A. Analyzing cell mechanics in hematologic diseases with microfluidic biophysical flow cytometry. Lab on a Chip. 8, 1062-1070 (2008).
- Shelby, J. P., White, J., Ganesan, K., Rathod, P. K., Chiu, D. T. A microfluidic model for single-cell capillary obstruction by Plasmodium falciparum-infected erythrocytes. Proceedings of the National Academy of Sciences. 100, 14618-14622 (1073).
- Borenstein, J. Functional endothelialized microvascular networks with circular cross-sections in a tissue culture substrate. Biomedical Microdevices. 12, 71-79 (2010).
- Nesbitt, W. S. A shear gradient-dependent platelet aggregation mechanism drives thrombus formation. Nat. Med. 15, 665-673 (2009).
- Prabhakarpandian, B., Shen, M. -. C., Pant, K., Kiani, M. F. Microfluidic devices for modeling cell-cell and particle-cell interactions in the microvasculature. Microvascular Research. 82, 210-220 (2011).
- Tsai, M. In vitro modeling of the microvascular occlusion and thrombosis that occur in hematologic diseases using microfluidic technology. The Journal of Clinical Investigation. , (2011).
- Green, D. A., Murphy, W. G., Uttley, W. S. Haemolytic uraemic syndrome: prognostic factors. Clinical & Laboratory Haematology. 22, 11-14 (2000).
