Erzeugung von Scherhaft Karte Mit SynVivo Synthetische mikrovaskuläre Networks
Summary
Flow chambers used in adhesion experiments typically consist of linear flow paths and require multiple experiments at different flow rates to generate a shear adhesion map. SynVivo-SMN enables the generation of shear adhesion map using a single experiment utilizing microliter volumes resulting in significant savings in time and consumables.
Abstract
Handy / Partikelhaftung Tests sind entscheidend für das Verständnis der biochemischen Interaktionen in Krankheit Pathophysiologie beteiligt und haben wichtige Anwendungen in der Suche nach der Entwicklung neuartiger Therapeutika. Tests mit statischen Bedingungen nicht um die Abhängigkeit der Haftung auf Scher erfassen, was ihre Korrelation mit in vivo-Umgebung. Parallelplattenflusskammern, die die Haftung unter physiologischen Fluidstrom zu quantifizieren müssen mehrere Experimente zur Erzeugung einer Scherhaft Karte. Darüber hinaus müssen sie nicht unbedingt die in vivo-Skala und Morphologie und erfordern große Volumina (~ ml) Reagenzien für die Experimente. In dieser Studie zeigen wir die Erzeugung von Scherhaftung Karte aus einem einzigen Experiment unter Verwendung einer mikrovaskulären Netzwerk basierend Mikrofluidikvorrichtung SynVivo-SMN. Das Gerät erstellt die komplexen in vivo Gefäßsystem einschließlich geometrischen Maßstab, morphologische Elemente, Strömungsmerkmale und zellulären Interaktionen in einIn-vitro-Format, wodurch eine biologisch realistische Umgebung für grundlegende und angewandte Forschung in Zellverhalten, Drug Delivery und Drug Discovery. Der Test wurde durch die Untersuchung der Wechselwirkung der 2 um Biotin-beschichteten Teilchen mit Avidin-beschichteten Oberflächen der Mikrochip gezeigt. Der gesamte Bereich der Scherung in der Mikrovaskulatur beobachtet in einem einzelnen Assay ermöglicht Adhäsion gegenüber der Scher Karte für die Partikel unter physiologischen Bedingungen erhalten wird.
Introduction
Aktuelle Assays auf Zell-Zell-und Zell-Teilchen-Wechselwirkungen untersuchen typischerweise statische Well-Plattenformat, in welchem Teilchen oder Zellen auf Protein-Matrices oder adhärente Zellen inkubiert. Am Ende der angegebenen Inkubationszeit werden die Zahlen der anhaftenden Teilchen oder Zellen unter Verwendung von 1-Mikroskopie quantifiziert. Auch wenn diese Untersuchungen liefern wichtige Einblicke in die biochemischen Prozesse hinter dieser Wechselwirkungen ist eine wesentliche Einschränkung, der Mangel an physiologischen Flüssigkeitsstrom (typisch für die Mikrozirkulation) und ihre Auswirkungen auf die Partikelhaftung.
Um diese Einschränkung zu überwinden, wurden in-vitro-Strömungskammern in den letzten Jahren entwickelt worden. Ein gemeinsames Element dieser Strömungskammern ist ein transparentes Gerät bei niedrigen Reynolds-Zahlen an der Wand der Blutgefäße in vivo 2 beobachtet Scherraten entsprechen durchblutet. Die Behälterwand wird entweder durch Beschichtung von Biomolekülen oder das Wachstum von Zellen auf einer Oberfläche des Strömungs c modelliertHamber 3. Partikel oder Zellen 4-7 8-16 werden dann flossen bei gewünschten Durchsatzbereich, die Anzahl der anhaftenden Partikeln unter verschiedenen Scherraten zu quantifizieren.
Jedoch ist die Verwendung von parallelen Plattenströmungskammern zu studieren und zu validieren die biochemische Phänomene ziemlich teuer und zeitaufwendig. Dies ist vor allem aufgrund der Tatsache, dass mehrere Versuche benötigen, um zum Erzeugen einer Karte von der Fluidscher gegen die Anzahl der Partikel / Zellen haften geführt werden. Außerdem Platte Strömungskammern erfordern große Mengen von Reagenzien aufgrund ihrer Größe (Höhe> 250 um und einer Breite von> 1 mm). Schließlich sind diese Geräte nicht genau modellieren geometrische Merkmale (zB Bifurkationen) und Durchflussbedingungen (z. B. gegen konvergierenden divergierenden Ströme), die in vivo vorhanden sind.
Jüngste Fortschritte in der Lithographie Mikro 17-19 haben den Bereich der Lab-on-a-Chip beschleunigtGeräte 20-21. Diese Geräte waren maßgeblich an der Entwicklung eines miniaturisierten Version der Parallelplattenlaufkammer mit Abmessungen im Mikrometerbereich. Die Reduzierung der Dimension ergibt auch erhebliche Vorteile in Bezug auf die Mengen von Reagenzien, Zellen oder Partikel für die Experimente erforderlich. Eine wesentliche Einschränkung, die derzeit erhältlichen Vorrichtungen ist jedoch die Verwendung von linearen Kanälen Mikrogefäßen, die den in vivo beobachteten komplexen Mikrogefäß nicht zu imitieren ist modellieren.
Wir haben kürzlich ein neues Verfahren zur Wieder mikrovaskulärer Netzwerke auf Einweg-Kunststoffsubstraten, was zu synthetischen Darstellung der in vivo-Bedingungen entwickelt. Diese Geräte bezeichnet SynVivo-Synthetic mikrovaskuläre Networks (SMN) werden mit PDMS-basierte Soft-Lithographie-Prozess entwickelt. SynVivo SMN-Geräte können verwendet werden, um die Scherhaft Karte von Zell / Partikelhaftung 22 zu erhalten, Studien gezielten Wirkstofftransport und 23 have gegen in-vivo-Daten 24-25 validiert. In diesem Beitrag stellen wir ein Protokoll, dass die Erzeugung der Schubhaft Karte aus einem einzigen Experiment in Volumen so klein wie 1-5 ul was zu erheblichen Einsparungen von Ressourcen und Zeit ermöglicht.
Protocol
Representative Results
Discussion
Parallelplattenflusskammer und bietet wesentliche Erkenntnisse über Zell-Zell-und Zell-Teilchen-Wechselwirkungen, leiden unter mehreren Einschränkungen wie hoher Verbrauch an Reagenzien und die Notwendigkeit für mehrere Versuchsdurchläufe, um eine Scherhaft Karte zu erzeugen. Die Verwendung von synthetischen Mikrovaskuläre SynVivo-Netzwerke (SynVivo-SMNS) ermöglicht die Erzeugung einer Scherhaft Karte aus einem einzigen Experiment unter Bedingungen in vivo-Bedingungen nachahmen. Zusätzlich wird deutliche…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
SynVivo Technologie wurde unter dem Förder # 2R44HL076034 vom NHLBI entwickelt.
Materials
| SynVivo-SMN | CFD Research | SMN-001 | Exclusive at CFDRC |
| CFD-ACE+ | ESI Inc. | N/A | |
| Avidin | Invitrogen | 43-4401 | Any avidin source will work for this assay |
| Biotinylated Particles | Polysciences | 24173-1 | Any source of biotinylated particles will work for the assay |
| Tygon Tubing | VWR | 63018-044 | Size is typical for use with SynVivo-SMN |
| NIKON Elements | NIKON Instruments | N/A | Any other imaging software can be used |
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