미세 유체 기술은 셀 변형능을 검사 할
Summary
우리는 미크론 크기의 긴축의 시퀀스를 통해 전송하여 셀에 대한 척도를 측정하기 위해 마이크로 유체 기반 분석을 보여준다.
Abstract
여기서 효율적인 방식으로 개별 셀의 다수의 변형성을 평가 상세보기 미세 유동 장치의 설계, 제조 및 사용을 우리. 통상적으로, 2 ~ 10 셀의 데이터는 실험 1 시간 내에 취득 할 수있다. 자동화 된 영상 분석 프로그램을 몇 시간 내에 완료 될 수 있도록 처리를, 화상 데이터의 효율적인 사후 실험 분석을 가능하게한다. 우리의 디바이스 구조는 세포가함으로써 초기 변형과 개별 셀의 시간 의존 휴식 정량 될 수 있도록, 마이크론 스케일의 긴축 일련 변형해야한다는에서 독특하다. 인간 전 골수성 백혈병 (HL-60) 세포에이 방법의 적용은 입증된다. 압력 중심의 흐름을 사용하여 마이크론 규모의 긴축을 통해 변형 세포를 운전, 우리는 인간의 전골 (HL-60) 세포가 일시적으로 후속 수축을 통해보다 신속하게 계대 전에 9.3 밀리의 평균 시간에 대한 최초의 수축을 막다 관찰수축 당 4.0 밀리의 평균 통과 시간과 이온. 대조적으로, 모든 트랜스 레티노 산 처리 (호중구 형) HL-60 세포를 3.3 밀리의 중앙값 통과 시간과 후속 긴축을 통해 계대 전에 단지 4.3 밀리위한 첫번째 수축을 흡장. 이 방법은 세포의 점탄성 특성에 대한 통찰력을 제공하고, 궁극적으로이 문제의 분자 기원을 밝힐 수 있습니다.
Introduction
세포 모양의 변화는 많은 생물학적 상황에서 중요하다. 예를 들어, 적혈구 및 백혈구는 자신의 지름이 1보다 작은 모세관을 통해 변형. 전이에있어서, 암 세포는 2 차 사이트에서 시드 좁은 틈새 간격뿐만 아니라 비틀린 혈관 및 림프관을 통해 네트워크를 변형한다. 개별 셀의 물리적 행동을 조사하기 위해, 마이크로 유체 장치는 자신의 능력 좁은 틈 3를 통해 마이그레이션하는 수동적 마이크론 규모의 긴축 3 구를 통해 변형을 포함하여 세포 행동의 범위를 연구하기 위해 사용자 정의 할 수있는 이상적인 플랫폼을 제시한다. 폴리 디메틸 실록산 (PDMS)은 미세 유동 장치 세포 변형이 광학 현미경을 이용하여 가시화하고 기본적인 화상 처리 도구를 사용하여 분석 할 수 있도록 광학적으로 투명하다. 또한, 긴축 배열 정확하게 동시에 여러 셀의 분석을 가능하게 정의 될 수있다많은 기존의 기술 10, 11을 초과 처리량.
여기에서 우리는 '셀 붙은'PDMS 미세 유체 장치를 사용하여 세포 변형성을 프로빙에 대한 자세한 실험 프로토콜을 제시한다. 장치 설계 순차 긴축을 통해 세포가 통과되도록; 이 형상은 12 침대 폐동맥과 같은 생리 학적 맥락에서 일반적입니다. 셀 변형성을 측정하기 위해, 전송 시간은 용이하게 단일 함입 4,6 통해 통과하여 개별 셀에 필요한 시간으로서 측정되는 편리한 메트릭을 제공한다. 세포 교통 동안 제한된 채널에서 일정한 압력 강하를 유지하기 위해, 우리는 압력 중심의 흐름을 사용합니다. 우리 프로토콜은 세포가 긴축의 일련의 변형에 대한 시간을 측정하는 압력 구동 흐름, 제조 및 세포 영상뿐만 아니라, 화상 처리에 의해 디바이스 설계 및 제조 장치의 동작에 대한 자세한 설명을 포함한다. 우리는 포함디바이스 설계 및 보조 파일로 시청 데이터 처리 코드가 모두. 데이터의 대표적인 샘플로서, 우리는 긴축 계대 수의 함수로서 일련의 긴축을 통해 셀 전송 시간을 나타낸다. 전송에 대한 척도 세포 분석 미세 유동 장치의 좁은 긴축은 4,5,13 세포 유형의 다양한 변형성의 차이를 밝힐 수 있지만. 여기서 입증 장치 고유 미크론 규모의 긴축 일련 세포 교통을 조사한다; 이 디자인은 세포 순환 경험과 또한 완화 시간으로서 세포의 추가적인 물리적 특성을 프로빙을 가능하게 비틀린 경로를 에뮬레이트한다.
Protocol
Representative Results
Discussion
여기에서 우리는 압력 중심의 흐름을 이용하여 수축 미세 유체 채널을 경유하는 세포의 변형을 분석하기위한 포괄적 인 실험 절차를 제공합니다. MATLAB 스크립트는 자동 데이터 처리 (보충 자료)를 할 수 있습니다; 코드의 업데이트 된 버전 (유지 www.ibp.ucla.edu/research/rowat ). 더 광범위하게, 여기에 제시된 기술은 세포 골격의 효과 및 핵 경화제 24,23?…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
저자는이 기술의 초기 버전에 건설적인 입력 로이드 웅을 인정하고 싶습니다 압력 캡을 제조에서 그의 도움에 대한 압력 캡 디자인 팁 박사 제레미 AGRESTI, 박사 Dongping 치. 우리는 테스트를 위해 세포 샘플의 다양한 제공하는 M. Teitell와 P. Gunaratne의 실험실에 감사하고 있습니다. 우리는이 작업을 지원하기 위해 국립 과학 재단 (경력 상 DBI-1254185), UCLA 존슨 종합 암 센터 및 임상 UCLA와 번역 상 과학 연구소에 감사하고 있습니다.
Materials
| Name of Material/ Equipment | Company | Catalog Number | Comments/Description |
| Pluronic F-127 Block Copolymer Surfactant | Fisher Scientific | 8409400 | Produced by BASF, also available through Sigma |
| PDMS base and crosslinker | Essex Brownell | DC-184-1.1 | Product commonly named Sylgard 184 Elastomer |
| Oxygen plasma discharge unit | Enercon | Dyne-A-Mite 3D Treater | |
| Biopsy Punch, Harris Uni-Core (0.75 mm) | Ted Pella, Inc. | 15072 | |
| Fingertight Ferrule, 1/32" | Upchurch Scientific | UP-F-113 | |
| Fingertight III Fitting, 10-32 | Upchurch Scientific | UP-F-300X | |
| polyetheretherketone (PEEK) tubing, outer diameter = 1/32"or 0.79 mm | Valco | TPK.515-25M | |
| polyethylene (PE-20) tubing, 0.043" or 1.09 mm | Becton Dickinson | 427406 | |
| Pressure regulator | Airgas or Praxair | ||
| Polyurethane tubing, 5/32” OD | McMaster Carr | 5648K284 | |
| Push-to-connect fittings | McMaster Carr | 5111K91 | |
| Voltage to Pressure (E/P) Electropneumatic Converter | Omega | IP413-020 | |
| 16-bit,250 kS/S, 80 Analog Inputs Multifunction DAQ | National Instruments | NI PCI 6225-779295-01 | |
| Analog Connector Block-Screw Terminal | National Instruments | SCB-68-776844-01 | |
| LabView System Design Software | National Instruments | ||
| Matlab Software | The MathWorks, Inc. | Matlab R2012a | Code requires the Image Processing Toolbox |
| Shielded Cable | National Instruments | SHC68-68 |
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