Realizzazione e validazione di un add-on piattaforma che offre un controllo maggiore sulla ossigenazione spaziale e temporale in un 6-pozzetti. Il dispositivo è adattabile a una serie di sistemi di coltura e può essere utilizzato per studiare gli effetti di ossigeno sulla guarigione delle ferite.
L'ossigeno è un modulatore chiave di molte vie cellulari, ma i dispositivi di corrente permettendo<em> In vitro</emDi ossigeno> modulazione non riescono a soddisfare le esigenze della ricerca biomedica. La camera ipossica offre un sistema semplice per controllare l'ossigenazione in recipienti di coltura standard, ma manca di un preciso controllo temporale e spaziale oltre la concentrazione di ossigeno sulla superficie cellulare, prevenendo la sua applicazione nello studio di una varietà di fenomeni fisiologici. Altri sistemi hanno migliorato la camera ipossica, ma richiedono conoscenze specialistiche e attrezzature per il loro funzionamento, che li rende intimidatorio per il ricercatore medio. Un inserto di microfabbricazione per piastre a pozzetti multipli è stato sviluppato per controllare più efficacemente la concentrazione di ossigeno temporale e spaziale dei fenomeni fisiologici modello migliore trovati<em> In vivo</em>. La piattaforma consiste in un inserto polidimetilsilossano che nidifica in una piastra standard pozzetti e funge da rete passiva a gas microfluidica con un gas-permeabile membrana scopo di modulare l'apporto di ossigeno alle cellule aderenti. Il dispositivo è semplice da usare ed è collegata a bombole di gas che forniscono la pressione per introdurre la concentrazione di ossigeno desiderata nella piattaforma. Fabbricazione comporta una combinazione di standard di SU-8 fotolitografia, stampaggio replica, e definito PDMS girare su un wafer di silicio. I componenti del dispositivo sono incollati dopo il trattamento della superficie con una mano al plasma. La convalida è realizzato con un sensore planare ossigeno fluorescenti. Il tempo di equilibrio è nell'ordine di minuti e una vasta gamma di profili di ossigeno può essere raggiunto sulla base della progettazione di dispositivi, come ad esempio il profilo cyclic raggiunti in questo studio, e anche i gradienti di ossigeno per imitare quelli che si trovano<em> In vivo</em>. Il dispositivo può essere sterilizzato per colture cellulari utilizzando metodi comuni senza perdita di funzionalità. Il dispositivo applicabilità a studiare la<em> In vitro</emFerita> risposta di guarigione sarà dimostrato.
Il dispositivo è fabbricato dalla norma SU-8 fotolitografia, stampaggio replica, e definito filatura e fatto interamente di polidimetilsilossano. Il gas è introdotto nel dispositivo di stabilire un gradiente di concentrazione tra il pilastro microcanali e terreni di coltura, guida il sistema verso una concentrazione di ossigeno equilibrio desiderato. Il dispositivo ha dimostrato di modulare efficacemente l'ossigenazione temporale e spaziale all'interno di un pozzo, così come modulare il comportamento cellulare in modo appropriato. Il modello spaziale di ossigenazione è definito dal microcanali alla base del pilastro, così una varietà di disegni potrebbero essere attuate nella realizzazione dei fotomaschera. Inoltre, l'infusione del gas desiderato nella fase gassosa del pozzo dovrebbe migliorare il tempo di equilibrio e misura di ipossia. Una rete microfluidica miscelazione potrebbe essere adattato al dispositivo per fornire un mezzo per la produzione di miscele di gas romanzo da solo un paio di serbatoi di gas magazzino. Infine, un meccanismo per lo scambio dei media eliminerebbe la necessità per la rimozione del dispositivo dal piatto pozzetti, di cui le cellule possono rispondere.
Il dispositivo ha le applicazioni in qualsiasi esperimento in vitro o ex vivo che richiedono il controllo della concentrazione di ossigeno. Come l'ossigeno è una variabile importante fisiologica interessano una vasta maggioranza di vie di segnalazione, le aree di ricerca che potrebbero trarre beneficio è limitato dalla creatività del ricercatore. Alcuni campi che potrebbero trarre beneficio dalla maggiore controllo temporale della concentrazione di ossigeno sono metastasi del cancro, apnea del sonno, e danno da riperfusione ischemia cardiaca, tra molti altri. Per esempio, l'ipossia intermittente è stata correlata con i tumori più invasivi, upregulating metastastis un certo numero di geni associati alla relativa ipossia continuo e normossia. Controllo spaziale è anche importante, come gradienti di ossigeno sono essenziali per lo sviluppo, zonazione fegato, tossicità da farmaci, e la nicchia delle cellule staminali. Il dispositivo presentato in questo articolo beneficeranno un certo numero di aree di ricerca, fornendo un sistema con un ingombro più piccolo laboratorio, le esigenze operative relativamente semplice, e il controllo di gran lunga maggiore sovraesposizione ossigeno alle cellule.
Questo progetto è stato finanziato dal Dipartimento dell'Illinois di sanità pubblica e la National Science Foundation (DBI-0852416).
Material Name | Type | Company | Catalogue Number | Comment |
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PDMS-Sylgard 184 | Dow Corning | |||
Planar FOXY sensor | Ocean Optics | FOXY-SGS-M | Coated microscope slide | |
Gas regulator | Omega | FL-1472-G | ||
Gas | Airgas | Custom mixes | All have 5% CO2 | |
SU-8 2150 | Microchem | |||
MDCK Growth Medium w/ L-Glutamine | SAFC Biosciences | M3803 | ||
Fetal Bovine Serum | ATCC | 30-2020 | ||
Trypsin-EDTA | Sigma | T4049 | ||
L-Glutamine solution | Sigma | G7513 |