Plataforma microfluídica para medição de quimiotaxia de neutrófilos não transformados Sangue Total
Summary
Este protocolo detalha um ensaio concebido para medir a quimiotaxia de neutrófilos humanos a partir de uma gota de sangue total com reprodutibilidade robusta. Esta abordagem evita a necessidade de separação de neutrófilos e requer apenas alguns minutos de ensaio tempo de preparação. O chip de microfluídica permite a medida repetida de quimiotaxia de neutrófilos ao longo do tempo em crianças ou pequenos mamíferos, onde o volume da amostra é limitado.
Abstract
Os neutrófilos desempenham um papel essencial na proteção contra infecções e seus números no sangue são freqüentemente medido na clínica. Maiores número de neutrófilos no sangue são geralmente um indicador de infecções em curso, enquanto a baixa contagem de neutrófilos são um sinal de alerta para os riscos mais elevados para infecções. Para realizar as suas funções, os neutrófilos, também tem que ser capaz de se mover de forma eficaz a partir do sangue, onde eles passam a maior parte de sua vida, para os tecidos, onde ocorrem infecções. Consequentemente, quaisquer defeitos na capacidade dos neutrófilos para migrar pode aumentar os riscos de infecções, mesmo quando os neutrófilos estão presentes em números adequados no sangue. No entanto, a medição de neutrófilos capacidade de migração na clínica é uma tarefa desafiadora, que é demorado, exige grande volume de sangue, e conhecimento especializado. Para lidar com essas limitações, nós projetamos um robusto ensaios microfluídicos para a migração de neutrófilos, o que requer uma única gota de sangue não transformados, circumvents a necessidade de separação dos neutrófilos, e é fácil de quantificar num microscópio simples. Neste ensaio, os neutrófilos migram directamente a partir da gota de sangue, através de pequenos canais, no sentido da fonte do quimioatractor. Para evitar que o fluxo granular de células vermelhas do sangue através dos mesmos canais, implementamos filtros mecânicos com ângulo direito voltas que bloquear seletivamente o avanço das células vermelhas do sangue. Nós validamos o ensaio comparando a migração de neutrófilos de gotas de sangue coletadas de punção digital e sangue venoso. Também comparamos todo estes sangue (BM) fontes com migração de neutrófilos a partir de amostras de neutrófilos purificados e encontrou velocidade consistente e direcionalidade entre as três fontes. Esta plataforma microfluídica permitirá o estudo da migração de neutrófilos humano na clínica e no ambiente de pesquisa para ajudar a avançar a nossa compreensão das funções de neutrófilos na saúde e na doença.
Introduction
Tráfico de neutrófilos desempenha um papel fundamental na determinação do progresso e resolução de muitas doenças inflamatórias, incluindo aterosclerose 1, infecção bacteriana ou sepsia 2, lesão por queimadura e 3. Por sua grande contribuição para as condições de saúde e doença, contagem de neutrófilos é parte da análise de sangue padrão muitas vezes considerado em laboratórios clínicos e de pesquisa. No entanto, apesar de ser um dos testes mais ubíquos, o valor de contagem de neutrófilos para o diagnóstico da infecção e sépsis tem sido frequentemente questionada 4. Por exemplo, um estudo de neutrófilos em pacientes com queimaduras revelou que a contagem de neutrófilos e função de migração de neutrófilos não se correlacionam; significando contar que neutrófilos por si só não é um indicador preciso do estado imunológico 3. Embora mais difícil de medir, competência funcional de neutrófilos tem sido proposta como mais valioso em uma ampla gama de condições.
t "> É importante, muitos dos defeitos de neutrófilos são transientes e não são provocados por defeitos genéticos permanentes, uma distinção que tem sido largamente ignorada na clínica até recentemente. No contexto de queimaduras, a migração de neutrófilos pode ser monitorizada durante o curso de o tratamento de um paciente como um indicador do estado inflamatório ou infecção 3. ensaios de migração tradicionais actualmente utilizados no laboratório (câmara de Boyden, Dunn câmara, ensaio micropipeta) não pode ser traduzido em um ambiente clínico porque requerem grandes volumes de sangue e pesado demorado técnicas de isolamento de neutrófilos (Tabela 1). Estes ensaios também não pode ser usado para monitorar as mudanças transitórias na quimiotaxia de neutrófilos em animais de laboratório pequenos, tais como ratos, porque o volume de sangue necessário para o isolamento de neutrófilos permite apenas um exemplo e muitas vezes até mesmo exige conjugação de sangue de vários animais para um único ensaio. Por exemplo, um estudo envolvendo mcondições ultiple e tratamentos ao longo de vários pontos temporais poderiam exigir milhares de ratos usando ensaios de quimiotaxia atuais. Isso restringe a pesquisa biológica básica que pode ser feito para compreender a complexa dinâmica da função imune no contexto de lesão, infecção ou queimar freqüentemente estudados em modelos murinos 5.Para satisfazer a necessidade de um ensaio funcional de neutrófilos que é rápida e robusta, enquanto o volume de sangue que exige um mínimo, temos desenvolvido um dispositivo de microfluidos, que mede a quimiotaxia de neutrófilos directamente a partir de uma pequena gota de sangue completo. Sabe-se que muitos fatores em sangue total, incluindo soro 6 e 7 plaquetas, afetar a função dos neutrófilos. Por conseguinte, é benéfico que o doseamento de microfluidos sangue total minimiza o processamento da amostra para manter o microambiente in vivo dos neutrófilos ao medir variações de quimiotaxia com um ensaio in vitro 8. Esta abordagemreduz o tempo de coleta de sangue para testes de migração de neutrófilos de horas usando técnicas tradicionais, a poucos minutos (Tabela 1). A plataforma de microfluidos sangue total produz um gradiente linear quimioatractiva estável durante a duração da experiência, não tem partes móveis, e não necessita de uma fonte de pressão exterior (isto é, uma bomba de seringa). A característica-chave no desenho de conjunto do dispositivo de microfluidos de sangue é a incorporação de uma célula de sangue vermelho (RBC) pente filtração que filtra mecanicamente GVs de entrar no canal de migração do dispositivo. As voltas à direita deste pente filtração evitar a necessidade de filtração exclusão de tamanho, o que provavelmente seriam obstruídos por hemácias e, portanto, bloquear o gradiente chemoattractant de atingir os neutrófilos migram ativamente na WB. A incorporação de todo o dispositivo de microfluidos de sangue em uma placa de 12 ou 24 poços facilita o rastreio de vários mediadores de si quimiotaxia de neutrófilos humana ou murinataneamente.
Protocol
Representative Results
Discussion
Neste trabalho, foi desenvolvida uma plataforma microfluídica para medir quimiotaxia de neutrófilos a partir de uma gota de sangue (2 mL). A filtragem mecânica on-chip de hemácias de migração de neutrófilos ativamente contorna a necessidade de métodos complicados de separação de células, como a densidade gradientes 10, a seleção positiva 11, ou seleção negativa de 12, que são propensas a introduzir artefatos ativando neutrófilos. A filtragem mecânica de hemácias distin…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
O apoio dos Institutos Nacionais de Saúde (concede GM092804, DE019938) e Shriners Hospital Queimaduras.
Materials
| Name of Material/ Equipment | Company | Catalog Number | Comments/Description |
| Device Fabrication | |||
| SU8 | Microchem | Y131273 | |
| Polydimethylsiloxane (PDMS) | Ellsworth Adhesives | Sylgard 184 1.1 lb. Kit | |
| Standard glass slides | Fisher Scientific | 125495 | 1 X 3 inches |
| Glass-bottom plate | MatTek | P12G-1.5-14-F | |
| Harris Uni-Core, Tip Diameter 5.0mm | Ted Pella, Inc. | 15081 | |
| Harris Uni-Core, Tip Diameter 1.5 mm | Ted Pella, Inc. | 15072 | |
| Microfluidic Assay Preparation and Analysis | |||
| Gel-loading pipet tip | Fisher Scientific | 02-707-139 | |
| Syringe | Fisher Scientfic | 309602 | |
| Blunt tip needle, 30g ½ in. | Brico Medical Supply | BN3005 | |
| Vacutainer, Heparin | Becton Dickinson | ||
| HBSS | Sigma-Aldrich | ||
| Human serum albumin | Sigma-Aldrich | A5843-5G | 0.2% final concentration in HBSS |
| Fibronectin | Sigma-Aldrich | F0895-1MG | |
| fMLP | Sigma-Aldrich | F3506-10MG | |
| SurgiLance safety lancet, 2.2mm depth, 22 gauge | SLN240 | ||
| Hoescht stain | Life Technologies | H3570 | |
| Positive Control | |||
| HetaSep | STEMCELL Technologies Inc. | 7906 | |
| EasySep Human Neutrophil Enrichment Kit | STEMCELL Technologies Inc. | 19257 | |
| Equipment | |||
| Plasma Asher | March Instruments | P-250 | |
| Lindberg/Blue M Oven | Thermo Scientific | 13-258-30C | |
| Stainless Steel Precision Tweezers | Techni Tool | 758TW458 | |
| Bel-Art Scienceware Chemical-Resistant Vacuum Desiccator | Fisher Scientific | 08-594-15A | |
| Dataplate Digital Hot Plate | Alpha Multiservices | PMC 720 | |
| Nikon TiE inverted microscope | Nikon – Micro Video Instruments Inc. | MEA53100 | |
| CFI Plan Fluor DL 10x na 15.2wd Objective | Nikon – Micro Video Instruments Inc. | MRH20101 | |
| Lumen 200 with 2 Meter Light Guide for Nikon | Nikon – Micro Video Instruments Inc. | 500-L200NI2 | |
| DAPI/Hoechst/AMCA Narrow Band 32mm Exciters – 25mm Emitters | Chroma – Micro Video Instruments Inc. | 31013v2 | |
| Retiga R 2000 cooled CCD Camera 1600×1200 pixels | Qimaging – Micro Video Instruments Inc. | RET-2000R-F-M-12-C |
Riferimenti
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