Endothelialized Microfluidics для изучения взаимодействий в микрососудистой гематологические заболевания
Summary
Метод культуре эндотелиальных монослоя клетки по всему внутреннему 3D поверхность микрофлюидных устройство с микрососудистой размеров каналов (<30 мкм) описывается. Это<em> В пробирке</em> Микрососудов модель позволяет изучать биофизические взаимодействия между клетками крови, эндотелиальных клеток и растворимых факторов, в гематологических заболеваний.
Abstract
Достижения в области микротехнологий методы позволили производство недорогой и воспроизводимый микрожидкостных систем для проведения биологических и биохимических экспериментов на микро-и наномасштабах 1,2. Кроме того, микрофлюидики также были специально использованы для количественного анализа гематологических и микрососудистых процессов, из-за их способности легко управлять динамическим жидкостный окружающей среды и биологических условий 3-6. Таким образом, исследователи в последнее время использовали микрожидкостных систем для изучения клеток крови деформируемость, агрегация клеток крови, микрососудистых кровообращения, крови и клеточных взаимодействий эндотелиальных клеток 6-13. Тем не менее, эти микрожидкостных систем либо не включать в эндотелиальные клетки или были большими чем sizescale отношение к микрососудистых патологических процессов. Микрофлюидных платформы в эндотелиальные клетки, который точно повторяет сотовый, физические и hemodynАМИК среды микроциркуляции необходимо для более глубокого понимания основных биофизических патофизиологии гематологических заболеваний, которые связаны с микрососудов.
Здесь мы сообщаем о методе создания "endothelialized" в пробирке модель микрососудов, с помощью простого, единого процесса микротехнологий маски в сочетании со стандартными эндотелиальных клеток культуры методов для изучения патологических биофизического взаимодействия микрососудистых, которые происходят в гематологических заболеваний. Это "микрососудов-на-чипе» предоставляет исследователю надежный тест, который жестко контролирует биологические, а также биофизических условий и управляется с помощью стандартного насоса шприца и светлого / флуоресцентной микроскопии. Такие параметры, как микроциркуляторного условиях гемодинамики, эндотелиальной типа клеток, клеток крови, тип (ы) и концентрации (ы), наркотиков / ингибирующая концентрация и т.д., могут быть легко контролируется. Таким образом, наша микросистема обеспечиваетМетод количественно исследовать болезнь процессов, в которых микрососудистых потока нарушается в связи с изменениями в клеточной адгезии, агрегации и деформируемости, возможность недоступна с существующими методами.
Protocol
Discussion
Наша система endothelialized микроустройство лучше всего подходит при использовании в сочетании с экспериментами в естественных условиях, и его редукционистской подход может помочь выяснить биофизических механизмов гематологические процессы, которые наблюдаются у людей и животных. К?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Мы благодарим Т. Хант, М. Розенблат, и лаборатория Лам за их советы и полезные обсуждения. Мы отмечаем поддержку Г. Spinner и Института электроники и нанотехнологий в Технологическом институте Джорджии. Финансовую поддержку для этой работы был предоставлен грант NIH K08-HL093360, UCSF REAC награду, развития наномедицины Центра NIH премии PN2EY018244, и финансирование из центра эндотелиальной клеточной биологии здравоохранения Детский Атланте.
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).
