미세 유체 흐름 챔버 지혈 및 혈소판 수혈을 모델링하기 위해 재구성 된 혈액을 사용하여<em> 체외</em
Summary
Platelet transfusion and hemostasis was modeled using blood reconstitution and microfluidic flow chambers to investigate the function of blood banking platelets. The data demonstrate the consequences of platelet storage lesion on hemostasis, in vitro.
Abstract
Blood platelets prepared for transfusion gradually lose hemostatic function during storage. Platelet function can be investigated using a variety of (indirect) in vitro experiments, but none of these is as comprehensive as microfluidic flow chambers. In this protocol, the reconstitution of thrombocytopenic fresh blood with stored blood bank platelets is used to simulate platelet transfusion. Next, the reconstituted sample is perfused in microfluidic flow chambers which mimic hemostasis on exposed subendothelial matrix proteins. Effects of blood donation, transport, component separation, storage and pathogen inactivation can be measured in paired experimental designs. This allows reliable comparison of the impact every manipulation in blood component preparation has on hemostasis. Our results demonstrate the impact of temperature cycling, shear rates, platelet concentration and storage duration on platelet function. In conclusion, this protocol analyzes the function of blood bank platelets and this ultimately aids in optimization of the processing chain including phlebotomy, transport, component preparation, storage and transfusion.
Introduction
지혈은 제한된 시공간 상황 (1) 세포, 단백질, 이온 및 조직의 결합과 규제 활동을 필요로한다. 제어되지 않은 활동은 혈액 응고 관련 질환의 스펙트럼에 출혈이나 혈전증 및 이환율이나 사망률의 원인이됩니다. 미세 유체 흐름 챔버 실험은 시험관 내에서 지혈을 모방 도전적인 기술이다. 이 방법은 혈소판에 대한 선도적 인 역할과 지혈에 참여 프로세스의 복잡한 상호 작용의 조사를 할 수 있습니다.
혈관 손상에 따라, 혈소판은 혈액 손실을 방지하기 위해 피하 노출 매트릭스 (글리코) 단백질에 부착. 접착 후, 혈소판 활성화 및 답변 집합체 자동 – 최종적 혈소판 네트워크의 형성에 의해 안정화 피브린 및 회사의 결과에 이르게 분비 시그널링 혈전이 밀봉 권취. 대부분 혈소판 기능 검사, 체험관 달리흐름 챔버와 사항이 고려 혈류의 물리적 파라미터 따라서 멀티플 세포 및 생체에 3,4- 레올의 영향을.
흐름 챔버 실험은 접착제 매트릭스, 유동성 및 흐름 프로필, 세포 성분, 독성 물질이나 약물, 이온 강도 및 더 많은 존재 포함되는 프로세스 지혈 (하위)에 영향을 미치는 주요 매개 변수를 변화시켜 지혈과 혈전의 랜드 마크 통찰력을 생성했다. 지난 20 년에 큰 샘플 볼륨 (10 ~ 100 ml)에 요구되는 낮은 처리량 흐름 챔버 실험은 미세 유체 챔버 종종 작은 평행 판 챔버로 구성된 제어 벽 전단 조건 5에서 전체 혈액 관류를 위해 현대 기술을 포함하여 진화했다. 하드웨어 설치가 간단하고 이하 (혈액) 볼륨이 필요한 대부분 때문에 Microscaling 크게 실험이 더 접근하고 versati 렌더링, 분석 처리량을 증가르. 예를 들어, 작은 실험실 동물에서 혈액 해주기 동물을 희생하지 않고도 사용될 수있다. 유전자 변형 생쥐의 혈액 샘플 따라서 지혈을 촉진 또는 억제 키 분자의 식별과 새로운 기본적인 통찰력 6 도움을했습니다.
전문 연구소들은 여전히 소프트웨어에 의해 청사진을 할 수 석판 금형에 중합 폴리 디메틸 실록산 (PDMS) 7에서 예를 들어 사용자 정의 만든 흐름 챔버를 사용합니다. 그 결과 챔버는 저렴한 일회용하고 쉽게 사후 분석을 위해 분해 할 수 있습니다. 또한, 기본적으로 선박을 포함 분기점 또는 날카로운 회전의 디자인은 명령에 구축 할 수 있습니다. 이러한 장점은 표준화가 이미 흐름 챔버 실험과 기본 문제 이후의 단점이며, PDMS 사용자 정의 챔버이 도움하지 않은했다. 이 특정 문제의 위에, 코팅 (조건), 형광 프로브, 항응고제, 온도에샘플링과 분석 사이 erature와 시간이 모두 제대로 팔을 표준화하고 있습니다. 이러한 변수의 표준화에 도전하지만, 그럼에도 불구하고 실험실 간 결과의 비교를 가능하게 할 필요가 있습니다. 이 항목에서는 Biorheology 9,10에 과학 및 표준화 소위원회에서 혈전증 및 지혈에 관한 국제 사회의 주요 주제이다.
혈소판 농축액 (PC)는 혈소판 감소증 및 / 또는 출혈의 원인이 다양한 질병을 앓고있는 환자에 수혈된다. 그러나 PC 혈소판 특히 저장 시간 (11)의 기능에 둔감하도록 공지되어 열화 과정 노화 일반적 혈소판 기억 장애라고 링크. 때때로 혈소판 번 (12) 수혈 혈액 순환에 복원 주장하지만, 이것에 대한 증거는 부족하다. 또한, PC를 구성하는 혈소판의 기능은 통상적으로 시험되지 않기 때문에 이러한 분석법과의 관계치료 또는 예방 효과는 불분명 (13)이다. 미세 유동 챔버 수집 및 발의 조작 사이의 사슬을 최적화하는 PC에서 혈소판 기능을 조사하기위한 수단을 제공한다. 우리가 이전에 14,15을 발표하고 여기에 설명 된 바와 같이 PC의 직접 (쌍) 비교를위한 강력한 연구 도구입니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
미세 유체 흐름 챔버 실험은 혈액을 흐르는 혈소판 기능을 조사하는 훌륭한 도구입니다 실험 상황 변화에 체외에서 지혈을 평가하는 데 사용됩니다. 가난한 실험실 간 표준화 (9)에도 불구하고, 우리는 우리의 실험실에서 실험 변동이 허용되는 것을 보여줍니다. 이것은 확실하게 주어진 연구에서 (쌍) 샘플을 비교할 수 있습니다. 이것은 혈액 은행 조건 11 혈소판 저장 해로?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
The authors have no acknowledgements.
Materials
| BD vacutainer tube with EDTA | Becton, Dickinson and Company | 368856 | |
| BD vacutainer tube with Heparin | Becton, Dickinson and Company | 368480 | |
| BD vacutainer tube with Sodium Citrate | Becton, Dickinson and Company | 366575 | |
| Hirudin Blood tube | Roche | 6675751 001 | |
| BD vacutainer Eclipse | Becton, Dickinson and Company | 368650 | Blood collection needle with preattached holder |
| Pipette tips 100-1000 | Greiner bio-one | 740290 | |
| Pipette tips 2-200 | Greiner bio-one | 739280 | |
| Pipette tips 1-10 | Eppendorf | A08928 | |
| Tube 5mL | Simport | 11691380 | |
| Conical tube 15mL | Greiner bio-one | 1888271 | |
| Conical tube 50mL | Greiner bio-one | 227261 | |
| 10 mL Syringe | BD | 309604 | |
| Precision wipes | Kimtech | 5511 | |
| Vena8 Fluoro+ Biochips | Cellix | 188V8CF-400-100-02P10 | Named in figure S1 A as 'Biochip' |
| Vena8 Tubing | Cellix | TUBING-TYGON-B1IC-B1OC-ROLL 100F | Named in figure S1 B as 'Disposable tubing' |
| Vena8 Needles | Cellix | SS-P-B1IC-B1OC-PACK200 | Named in figure S1 B as 'Pin' |
| Connectors for single inlet cables of biochips | Cellix | CONNECTORS-B1IC-PACK100 | |
| Multiflow8 connect | Cellix | MF8-CONNECT-BIC3-N-THROMBOSIS | Named in figure S1 B as 'Reusable tubing' and 'Splitter' |
| Humidified box | Cellix | HUMID-BOX | |
| Software microfluidic pump | Cellix | N/A | Venaflux Assay |
| Horm Collagen | Takeda/Nycomed | 1130630 | Native equine tendon collagen (type I) Isotonic glucose solution to dilute collagen is supplemented |
| HEPES buffered saline (HBS) | in house preparation | in house preparation | 10mM 4-(2-hydroxyethyl)-1-piperazineethanesulfonic acid (HEPES) buffered saline (0.9% (w/v) NaCl, pH 7.4 |
| Blocking buffer | in house preparation | in house preparation | 1.0% (w/v) bovine serum albumin and 0.1% (w/v) glucose in HBS |
| Calcein AM | Molecular probes | C1430 | |
| Bleach 10% | in house preparation | in house preparation | |
| 0.1M NaOH | in house preparation | in house preparation | |
| Denaturated alcohol | Fiers | T0011.5 | |
| Mirus Evo Nanopump | Cellix | 188-MIRUS-PUMP-EVO | with Multiflow8. Named in figure S1 A as 'Pump' and 'Manifold' |
| Microscope | Zeiss | Axio Observer Z1 | equipped with a colibri-LED and high resolution CCD camera |
| Software microscope | Zeiss | N/A | ZEN 2012 |
| Hematology analyzer | Sysmex | N/A | |
| Table Top Centrifuge | Eppendorf | 521-0095 | |
| Platelet incubater | Helmer | PF-48i | |
| Incubation water bath | GFL | 1013 | |
| Pipette | Brand | A03429 | |
| Tube Roller | Ratek | BTR5-12V | |
| Sterile docking device | Terumo BCT | TSCD | |
| Tubing Sealer | Terumo BCT | AC-155 | |
| Vortex | VWR | 58816-121 |
References
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