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.
एक प्रत्यक्ष वर्तमान बिजली क्षेत्र (dcEF) के तहत दिशात्मक सेल प्रवास के व्यवहार electrotaxis के रूप में जाना जाता है। भ्रूण के विकास, सेल भेदभाव, और घाव भरने के दौरान सेल आंदोलन का मार्गदर्शन में शारीरिक dcEF की महत्वपूर्ण भूमिका कई अध्ययनों में प्रदर्शन किया गया है। एक electrotaxis परख करने के लिए microfluidic चिप्स को लागू करके, जांच प्रक्रिया छोटा है और प्रयोगात्मक त्रुटियों को कम से कम कर रहे हैं। हाल के वर्षों में, microfluidic उपकरणों polymeric पदार्थ (जैसे, polymethylmethacrylate, PMMA, या एक्रिलिक) या polydimethylsiloxane (PDMS) व्यापक रूप से बिजली की उत्तेजना के लिए कोशिकाओं की प्रतिक्रियाओं का अध्ययन करने में इस्तेमाल किया गया है से बना है। हालांकि, एक PDMS डिवाइस के निर्माण के लिए आवश्यक कई कदम के विपरीत, uidic चिप FL एक्रिलिक सूक्ष्म की सरल और तेजी से निर्माण डिवाइस प्रोटोटाइप और उत्पादन दोनों के लिए उपयुक्त बनाता है। अभी तक रिपोर्ट उपकरणों में से कोई भी एक साथ रासायनिक और डीसीई के कुशल अध्ययन की सुविधाकोशिकाओं पर एफ प्रभाव। इस रिपोर्ट में, हम हमारे डिजाइन और फेफड़ों के कैंसर की कोशिकाओं पर रासायनिक और बिजली की उत्तेजना की समवर्ती प्रभाव की जांच करने के लिए एक ऐक्रेलिक आधारित मल्टीचैनल दोहरे बिजली क्षेत्र (एमडीएफ) चिप के निर्माण का वर्णन है। एमडीएफ चिप एक टेस्ट मैच में इलेक्ट्रिकल / रासायनिक stimulations के आठ संयोजन प्रदान करता है। चिप बहुत आवश्यक प्रयोगात्मक समय shortens लेकिन यह भी electrotaxis अध्ययन में सटीकता बढ़ जाती ही नहीं।
एक प्रत्यक्ष वर्तमान बिजली क्षेत्र (dcEF) के तहत एक anode या कैथोड की ओर बढ़ रहा पक्षपाती कोशिकाओं के व्यवहार electrotaxis के रूप में जाना जाता है। कोशिकाओं के electrotactic व्यवहार भ्रूण, तंत्रिका उत्थान, और घाव भरने में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। इस तरह के चूहे प्रोस्टेट कैंसर की कोशिकाओं, 2 स्तन कैंसर की कोशिकाओं, 3 और फेफड़ों ग्रंथिकर्कटता कोशिकाओं 4-8 के रूप में एक ट्यूमर कोशिकाओं को एक आवेदन dcEF तहत electrotactic आंदोलन से पता चला है । शारीरिक एफई ग्रंथि के ऊतकों में मापा गया है। 9,10 Electrotaxis भी ग्रंथि से जुड़े ट्यूमर कोशिकाओं में सूचना दी गई है। 2,3 कैंसर कोशिकाओं के electrotaxis एक मेटास्टेसिस कारक माना जाता है, साथ में ले ली। 11 के बिजली के मार्गदर्शन को नियंत्रित करना dcEF के तहत कैंसर की कोशिकाओं को कैंसर के भविष्य के उपचार के लिए एक संभावित दृष्टिकोण हो सकता है। बहरहाल, आज, electrotaxis की विस्तृत आणविक तंत्र विवादास्पद बना हुआ है। इसलिए, संसाधनों की एक जांचकैंसर सेल प्रवास पर बिजली की उत्तेजना के luence कैंसर के इलाज के लिए रणनीति के विकास की सुविधा कर सकते हैं।
हाल ही में, जैव microfluidic उपकरणों इन विट्रो में, 12 रासायनिक ढ़ाल, 13 और बिजली उत्तेजनाओं 4 कतरनी बल प्रवाह करने के लिए सेलुलर प्रतिक्रियाओं का अध्ययन करने के लिए निर्मित किया गया है। (यह भी एक्रिलिक के रूप में जाना जाता है PMMA,) polydimethylsiloxane (PDMS) या polymethylmethacrylate का उपयोग कर जैव microfluidic उपकरणों के निर्माण को सफलतापूर्वक इस तरह के प्रयोगों की विफलता की दर में कमी आई है। इसके अलावा, जैविक विषयों की जांच के लिए एक प्रोटोटाइप के रूप में एक्रिलिक आधारित microfluidic उपकरणों का उपयोग कर PDMS चिप्स का उपयोग की तुलना में आसान है। एक्रिलिक आधारित उपकरणों में विभिन्न कार्यों electrotaxis अध्ययन के लिए विकसित किया गया है। हालांकि, पिछले डिजाइनों में से कोई भी एक साथ electrotaxis अध्ययन के लिए कोशिकाओं पर विभिन्न रासायनिक परिस्थितियों का प्रभाव और बिजली के क्षेत्र परीक्षण करने में सक्षम हैं। इस प्रकार, हम एक microfluidic युक्ति-म्यू विकसितltichannel दोहरे बिजली क्षेत्र (एमडीएफ) चिप युक्त चार स्वतंत्र संस्कृति चैनलों और एक चिप में आठ विभिन्न प्रयोगात्मक शर्तों।
पहले होउ द्वारा रिपोर्ट ऐक्रेलिक आधारित एमडीएफ चिप, एट अल।, 8 बिजली की उत्तेजना और कई रासायनिक पृथक चैनलों एकीकृत करता है। ये रासायनिक पृथक चैनलों एक प्रयोग में संस्कृति के लिए कोशिकाओं के विभिन्न प्रकार के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है। चैनलों में dcEF एक बिजली बिजली की आपूर्ति द्वारा निर्मित है। दो स्वतंत्र बिजली क्षेत्र, एप्लाइड बिजली क्षेत्र की ताकत (EFS) और 0 EFS के साथ एक दूसरे के साथ, प्रत्येक रासायनिक पृथक चैनल में आयोजित की जाती हैं। इस तरह, चिप बेहतर नियंत्रित coexisting एफई और रासायनिक उत्तेजना प्रदान करता है। इसके अलावा, एमडीएफ चिप के अंदर रासायनिक प्रसार के संख्यात्मक अनुकरण से परिणाम कोई पार संदूषण एक 24 घंटा प्रयोगात्मक अवधि के बाद चैनलों के बीच हुआ है कि संकेत मिलता है। 8
देवी की तुलनाली द्वारा रिपोर्ट सीई एट अल।, 14 एमडीएफ चिप विद्युत प्रेरित कोशिकाओं के आगे जैव रासायनिक विश्लेषण के लिए अनुमति देता है जो एक बड़ा संस्कृति क्षेत्र प्रदान करता है। इसके अतिरिक्त, एमडीएफ चिप के बड़े अवलोकन क्षेत्र के साथ और अधिक कोशिकाओं की परीक्षा में मनाया जा सकता है, तो विद्युत प्रेरित कोशिकाओं के प्रवास गति या directedness के विश्लेषण में ज्यादा सटीक है। हुआंग एट अल। 4 और साई एट अल। 15 द्वारा रिपोर्ट पिछले अध्ययनों के एकल चैनल चिप डिजाइन सेल या रासायनिक का ही एक प्रकार का परीक्षण करने की अनुमति देते हैं। हालांकि, एमडीएफ चिप electrotaxis पर विभिन्न रसायनों के प्रभाव, के रूप में अच्छी तरह से कोशिकाओं के विभिन्न प्रकारों पर बिजली की उत्तेजना के प्रभाव की जांच करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है। दूसरे शब्दों में, एमडीएफ चिप रासायनिक खुराक निर्भरता के कुशल अध्ययन के लिए अनुमति देता है।
हम मुश्किल होने एमडीएफ चिप की परत 1 पर एक्रिलिक एडेप्टर पालन करने की प्रक्रिया में पाया गया। सुपर गोंद का सिर्फ 1 से 2 μl के आवेदन मजबूती से एमडीएफ चिप पर एडाप्टर पालन करने के लिए पर्याप्त है। गोंद की बड़ी ?…
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 |