멀티 채널 듀얼 전기장 미세 유체 칩을 이용하여 폐암 세포의 Electrotaxis 연구
Summary
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.
Abstract
직류 전계 (dcEF) 아래 방향 세포 이동의 동작 electrotaxis로 지칭된다. 배아 개발, 세포 분화 및 상처 치유하는 동안 세포의 이동을 안내에 생리 dcEF의 중요한 역할은 많은 연구에서 입증되었다. electrotaxis 분석에 미세 유체 칩을 적용함으로써, 조사 과정을 단축하고, 실험 오차가 최소화된다. 최근, 마이크로 유체 장치는 고분자 물질 (예를 들면, 폴리 메틸 메타 크릴 레이트, PMMA, 아크릴) 또는 폴리 디메틸 실록산 (PDMS) 넓게 전기 자극에 세포의 반응을 연구에 사용되었다 만들었다. 그러나, PDMS 소자를 제조하는 데 필요한 다수의 단계와는 달리, 칩 uidic FL 아크릴 마이크로 간단하고 신속한 구조 장치 시제품 및 생산 모두에 적합하다. 그러나보고 된 장치 중 어느 것도 동시 화학 및 DCE의 효율적인 연구를 촉진하지세포에 F 효과. 이 보고서에서, 우리는 우리의 디자인 및 폐암 세포에 화학적 및 전기 자극의 효과를 동시에 조사하는 아크릴계 멀티 듀얼 전계 (MDF) 칩의 제조를 설명한다. MDF 칩은 하나의 시험에서 전기 / 화학적 자극의 여덟 조합을 제공합니다. 이 칩은 크게 필요한 실험 시간을 단축뿐만 아니라 electrotaxis 연구의 정확성을 증가뿐만 아닙니다.
Introduction
직류 전계 (dcEF) 아래에 애노드 또는 캐소드 측으로 이동 부착 세포의 거동 electrotaxis로 지칭된다. 셀 electrotactic 동작은 배아 발생, 신경 재생과 상처 치유에 중요한 역할을한다. 이러한 쥐 전립선 암 세포, (2) 유방암 세포, 3, 폐 선암 세포 4-8로서 1 종양 세포가인가 dcEF하에 electrotactic 이동을 보여 주었다 . 생리 EF는 샘 조직에서 측정되었다. 9,10- Electrotaxis 또한 그랜드 – 관련 종양 세포에서보고되었다. 2,3- 암세포의 electrotaxis가 전이 인자로 간주되고, 종합적. 11의 전기 안내 제어 dcEF 하에서 암 세포는 암 치료를위한 미래의 잠재적 접근 할 수있다. 그러나 오늘, electrotaxis의 상세한 분자 메커니즘은 논란이 남아있다. 따라서, INF의 조사암 세포의 이동에 대한 전기 자극의 luence 암 치료 전략의 개발을 촉진 할 수있다.
최근 바이오 마이크로 유체 장치는 시험 관내에서 12 화학적 구배, 전기 자극 (13) 및 4 전단력을 유동 세포 반응을 연구 제작되었다. (또한 아크릴로 알려진 PMMA), 폴리 디메틸 실록산 (PDMS) 또는 폴리 메틸 메타 크릴 레이트를 사용하여 바이오 미세 유체 소자의 제작이 성공적으로 실험의 실패율을 감소시켰다. 또한, 생물학적 인 피사체를 조사하기위한 시제품으로서 아크릴계 마이크로 유체 장치를 이용하여 PDMS 칩을 사용하는 것보다 간단하다. 아크릴계 장치의 각종 기능은 electrotaxis 연구 개발되어왔다. 그러나, 이전 디자인의 것도 동시에 electrotaxis 연구를 위해 세포에 다양한 화학 조건의 효과와 전기 분야를 테스트 할 수 없습니다. 따라서, 우리는 미세 유체 장치 MU 개발ltichannel 이중 전기 분야 (MDF) 칩 포함하는 4 개의 독립적 인 문화 채널과 하나의 칩에 8 개의 다른 실험 조건을.
처음 허우에 의해보고 된 아크릴 기반 MDF 칩, 등., 8은 전기 자극과 여러 화학적으로 고립 채널을 통합합니다. 이러한 화학적으로 절연 한 채널 실험에서 배양 세포의 다른 유형을 사용할 수있다. 채널에 dcEF은 전력 공급에 의해 생성된다. 두 개의 독립적 인 전기장인가 전계 강도 (EFS) 0 EFS 또 다른 하나는, 각각의 화학적으로 절연 채널에서 수행된다. 이러한 방식으로, 칩 나은 제어 공존 EF 화학적 자극을 제공한다. 또한, MDF 칩 내부 화학적 확산의 수치 시뮬레이션 결과는 전혀 교차 오염이 24 시간 후 실험 기간 사이에 채널이 발생하지 것을 나타낸다. (8)
데비 비교리 의해보고 세륨 등., 14 MDF 칩은 전기적으로 자극 된 세포의 생화학 적 분석을 위해 더 큰 허용 배양 공간을 제공한다. 또한, 칩의 MDF 큰 관찰 영역보다 세포는 시험에서 관찰 할 수 있으므로, 전기적으로 자극 된 세포의 이동 속도 나 directedness의 분석은 더 정확하다. 황 등. (4) 및 영 외. (15)에 의해보고 된 이전 연구의 단일 채널 칩 설계는 셀 또는 화학 물질의 한 타입이 테스트 될 수 있도록. 그러나, MDF 칩 electrotaxis 다양한 화학 물질의 영향뿐만 아니라, 다른 종류의 세포에 대한 전기 자극의 영향을 조사하기 위하여 사용될 수있다. 즉, MDF 칩은 화학 선량 의존성 효율적인 학습을 허용한다.
Protocol
Representative Results
Discussion
우리는 까다로 MDF 칩의 제 1 층 상에 아크릴 어댑터를 부착하는 과정을 발견 하였다. 슈퍼 접착제 단지 1 내지 2 μL의 응용 단단히 MDF 칩 상에 어댑터를 부착하기에 충분하다. 접착제의 큰 금액은 슈퍼 접착제 및 준수 실패의 불완전한 중합 결과. 아크릴 어댑터 단단히 MDF 칩에 부착 한 후, 마이크로 유체 시스템의 액체 누출이 거의 발생하지 않았다. 또한, 진공 챔버 내부의 O / N 항온 처리는 양면 테…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
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.
Materials
| 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 |
References
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