המחברים מבקשים להודות לויד Ung עבור קלט קונסטרוקטיבי בגרסאות המוקדמות של טכניקה זו, ד&quot;ר ג&#39;רמי Agresti לטיפים לעיצוב כובע לחץ, וד&quot;ר Dongping צ&#39;י על עזרתו בבודת כובע הלחץ. אנו מודים למעבדות של מ &#39;Teitell ופ Gunaratne למתן מגוון רחב של דגימות תאים לבדיקה. אנו מודים לקרן הלאומית למדע (קריירת פרס DBI-1,254,185), המרכז לסרטן באוניברסיטת UCLA Jonsson, וUCLA הקליני וTranslational Science Institute לתמיכה בעבודה זו.

<ol>
	<li>Doerschuk, C. M., Beyers, N., Coxson, H. O., Wiggs, B., Hogg, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparison+of+neutrophil+and+capillary+diameters+and+their+relation+to+neutrophil+sequestration+in+the+lung.">Comparison of neutrophil and capillary diameters and their relation to neutrophil sequestration in the lung.</a> Journal of applied physiology. 74 (6), 3040-3045 (1993).</li><li>Fidler, I. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+pathogenesis+of+cancer+metastasis:+the+`seed+and+soil&#8217;+hypothesis+revisited.">The pathogenesis of cancer metastasis: the `seed and soil&#8217; hypothesis revisited.</a> Nature Reviews Cancer. 3, 453-458 (2003).</li><li>Jowhar, D., Wright, G., Samson, P. C., Wikswo, J. P., Janetopoulos, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Open+access+microfluidic+device+for+the+study+of+cell+migration+during+chemotaxis.">Open access microfluidic device for the study of cell migration during chemotaxis.</a> Integrative biology: quantitative biosciences from nano to macro. 2 (11-12), 648-658 (2010).</li><li>Hou, H. W., Li, Q. S., Lee, G. Y. H., Kumar, A. P., Ong, C. N., Lim, C. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Deformability+study+of+breast+cancer+cells+using+microfluidics.">Deformability study of breast cancer cells using microfluidics.</a> Biomedical microdevices. 11 (3), 557-564 (2009).</li><li>Byun, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterizing+deformability+and+surface+friction+of+cancer+cells.">Characterizing deformability and surface friction of cancer cells.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences. 110 (19), 7580-7585 (2013).</li><li>Rosenbluth, M. J., Lam, W. A., Fletcher, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Analyzing+cell+mechanics+in+hematologic+diseases+with+microfluidic+biophysical+flow+cytometry.">Analyzing cell mechanics in hematologic diseases with microfluidic biophysical flow cytometry.</a> Lab on a chip. 8 (7), 1062-1070 (2008).</li><li>Chen, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Classification+of+cell+types+using+a+microfluidic+device+for+mechanical+and+electrical+measurement+on+single+cells.">Classification of cell types using a microfluidic device for mechanical and electrical measurement on single cells.</a> Lab on a Chip. 11 (18), 3174 (2011).</li><li>Zheng, Y., Shojaei-Baghini, E., Azad, A., Wang, C., Sun, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-throughput+biophysical+measurement+of+human+red+blood+cells.">High-throughput biophysical measurement of human red blood cells.</a> Lab on a Chip. 12 (14), 2560 (2012).</li><li>Zheng, Y., Nguyen, J., Wang, C., Sun, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrical+measurement+of+red+blood+cell+deformability+on+a+microfluidic+device.">Electrical measurement of red blood cell deformability on a microfluidic device.</a> Lab on a Chip. 13 (16), 3275 (2013).</li><li>Hogg, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neutrophil+kinetics+and+lung+injury.">Neutrophil kinetics and lung injury.</a> Journal of applied physiology. 67 (4), 1249-1295 (1987).</li><li>Hochmuth, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Micropipette+aspiration+of+living+cells.">Micropipette aspiration of living cells.</a> Journal of biomechanics. 33 (1), 15-22 (2000).</li><li>Yap, B., Kamm, R. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cytoskeletal+remodeling+and+cellular+activation+during+deformation+of+neutrophils+into+narrow+channels.">Cytoskeletal remodeling and cellular activation during deformation of neutrophils into narrow channels.</a> Journal of applied physiology. 99 (6), 2323-2330 (2005).</li><li>Bow, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+microfabricated+deformability-based+flow+cytometer+with+application+to+malaria.">A microfabricated deformability-based flow cytometer with application to malaria.</a> Lab on a Chip. 11 (6), 1065-1073 (2011).</li><li>Qi, D., Hoelzle, D. J., Rowat, A. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Probing+single+cells+using+flow+in+microfluidic+devices.">Probing single cells using flow in microfluidic devices.</a> The European Physical Journal Special Topics. 204 (1), 85-101 (2012).</li><li>Doll, J. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=SU-8+force+sensing+pillar+arrays+for+biological+measurements.">SU-8 force sensing pillar arrays for biological measurements.</a> Lab on a Chip. 9, 1449-1454 (2009).</li><li>Huntington, M. D., Odom, T. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Portable,+Benchtop+Photolithography+System+Based+on+a+Solid-State+Light+Source.">A Portable, Benchtop Photolithography System Based on a Solid-State Light Source.</a> Small. 7 (22), 3144-3147 (2011).</li><li>Grimes, A., Breslauer, D. N., Long, M., Pegan, J., Lee, L. P., Khine, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Shrinky-Dink+microfluidics:+rapid+generation+of+deep+and+rounded+patterns.">Shrinky-Dink microfluidics: rapid generation of deep and rounded patterns.</a> Lab on a chip. 8 (1), 170-172 (2008).</li><li>Rowat, A. C., Weitz, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chips+&amp;+Tips:+see+where+to+punch+holes+easily+in+a+PDMS+microfluidic+device.">Chips &amp; Tips: see where to punch holes easily in a PDMS microfluidic device.</a> Lab on a Chip. 8, 1888-1895 (2008).</li><li>Meyer, P., Kleinschnitz, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Retinoic+Acid+Induced+Differentiation+and+Commitment+in+HL-60+cells.">Retinoic Acid Induced Differentiation and Commitment in HL-60 cells.</a> Environmental Health Perspectives. 88, 179-182 (1990).</li><li>Olins, A., Herrmann, H., Lichter, P., Olins, D. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Retinoic+Acid+Differentiation+of+HL-60+Cells+Promotes+Cytoskeletal+Polarization.">Retinoic Acid Differentiation of HL-60 Cells Promotes Cytoskeletal Polarization.</a> Experimental Cell Research. 254 (1), 130-142 (2000).</li><li>Rosenbluth, M. J., Lam, W. A., Fletcher, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Force+Microscopy+of+Nonadherent+Cells:+A+Comparison+of+Leukemia+Cell+Deformability+.">Force Microscopy of Nonadherent Cells: A Comparison of Leukemia Cell Deformability .</a> Biophysical Journal. 90 (8), 2994-3003 (2006).</li><li>Tsai, M., Waugh, R., Keng, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Changes+in+HL-60+cell+deformability+during+differentiation+induced+by+DMSO.">Changes in HL-60 cell deformability during differentiation induced by DMSO.</a> Biorheology. 33 (1), 1-15 (1996).</li><li>Rowat, A. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nuclear+Envelope+Composition+Determines+the+Ability+of+Neutrophil-type+Cells+to+Passage+through+Micron-scale+Constrictions.">Nuclear Envelope Composition Determines the Ability of Neutrophil-type Cells to Passage through Micron-scale Constrictions.</a> Journal of Biological Chemistry. 288 (12), 8610-8618 (2013).</li><li>Lam, W. A., Rosenbluth, M. J., Fletcher, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chemotherapy+exposure+increases+leukemia+cell+stiffness.">Chemotherapy exposure increases leukemia cell stiffness.</a> Blood. 109 (8), 3505-3508 (2007).</li><li>Bhattacharya, S., Datta, A., Berg, J. M., Gangopadhyay, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Studies+on+surface+wettability+of+poly(dimethyl)+siloxane+(PDMS)+and+glass+under+oxgen-plasma+treatment+and+correlation+with+bond+strength.">Studies on surface wettability of poly(dimethyl) siloxane (PDMS) and glass under oxgen-plasma treatment and correlation with bond strength.</a> Journal of Microelectromechanical Systems. 14 (3), 590-597 (2005).</li><li>Wu, M. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Simple+poly(dimethylsiloxane)+surface+modification+to+control+cell+adhesion.">Simple poly(dimethylsiloxane) surface modification to control cell adhesion.</a> Surface and Interface Analysis. 41 (1), 11-16 (2009).</li><li>Unger, M. A., Chou, H. P., Thorsen, T., Scherer, A., Quake, S. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Monolithic+Microfabricated+Valves+and+Pumps+by+Multilayer+Soft+Lithography.">Monolithic Microfabricated Valves and Pumps by Multilayer Soft Lithography.</a> Science. 288 (5463), 113-116 (2000).</li></ol>

אי לנו ניגודי עניינים לחשוף.

<html> כאן אנו מספקים הליך ניסיוני מקיף לניתוח העיוות של תאים העוברים דרך ערוצי microfluidic מכווצים באמצעות זרימה המונע על ידי לחץ. תסריט MATLAB מאפשר עיבוד נתונים אוטומטי (משלימה חומר); גרסה מעודכנת של הקוד נשמר <a href="www.ibp.ucla.edu/research/rowat" target="_blank">(www.ibp.ucla.edu/research/rowat).</a> באופן רחב יותר, ניתן להתאים את הטכניקות שהוצגו כאן במבחני microfluidic מבוססי תאים רבים, כוללים השפעת cytoskeletal וסוכני התקשות גרעיני 24,23 כמו גם מנסה לאמוד deformability של סוגי תאי סרטן 4,5. צילום יחד עם מיקרוסקופיה ברזולוציה גבוהה יותר לעיוותי subcellular תמונה, שיטה זו מספקת גישה רבת עוצמה כדי לחקור את תכונות מכאניות של תאים ושינויים המתרחשים במצבים פיסיולוגיים ופתולוגיים. תא אוטומטי לעיבוד אלגוריתם &quot;Jove_content&quot;&gt; ניתן לנתח סרטים שנרכשו עם התערבות של משתמש קטן באמצעות סקריפט MATLAB. האלגוריתם מתואר באיור 7, והקבוצה של פונקציות MATLAB מסופקת במידע המשלים. בקיצור, משתמש הורה כדי לבחור את כל קטעי הווידאו לניתוח; לחתוך כל וידאו לאזור של עניין; ולציין במסגרת שיעור לקבוצה של קטעי וידאו; לאחר מכן, התוכנה באופן אוטומטי תהליכי נתוני וידאו כדי לקבוע את זמן המעבר של כל תא לכל התכווצות. ישנן דרישות מסוימות לתסריט לפעול: תאים צריכים לזרום מהחלק העליון של המסגרת לחלק התחתון של המסגרת בווידאו; עמדת microfluidic המכשיר ותנאי התאורה לא צריכים לשנות במידה ניכרת על משך הזמן של הווידאו; וקטעי וידאו צריך להיות ב.avi פורמט. חשוב לציין, אלגוריתם המעקב כולל תאים ששניהם נכנסים והמעבר בחלון של הקלטת וידאו יחידה, שהם כ 8 שניות הזמן. לכן, כלאובייקטים שיש להם את זמן מעבר ארוך יותר אינם נכללים בניתוח. על ידי ביצוע חיסור רקע, אובייקטים שנמצאים לאורך כל הסרטון יוסרו מהניתוח. הקוד גם מיישם הפסקת גודל נמוכה יותר, שעשוי להיות מוגדרת על ידי המשתמש. הפסקת הגודל לניתוח הווידאו הייתה 5 פיקסלים, שווה ערך לקוטר תא של 2.7 מיקרומטר. מאז קבצי נתוני וידאו במהירות גבוהה יכולים להיות גדולים למדי (~ MB 500), התכנית היא אינטנסיבי המחשוב. קוד בצורה היעילה ביותר להפעיל באמצעות מחשב שולחני עם לפחות 6 GB של זיכרון RAM ושבבים 64 סיביות עם או כונן קשיח מקומי עם לפחות קיבולת 1 TB או ממשק עם כונן גדול קשיח חיצוני או לשרת נתונים עם USB 3.0 , FireWire, או חיבור Ethernet. הנתונים הוא פלט בפורמט היסטוגרמה להדמיה מהירה של תוצאות; הוא גם נספר כנתונים שמאוחסן בקובץ MATLAB (.mat) נתונים ובגיליון אלקטרוני של Excel. הקוד שהוא יחסי הציבורesented מספק דרך פשוטה להשוואת אוכלוסיות תאים על ידי ניתוח של זמן המעבר לתאים למעבר בכל התכווצות. לניתוח מפורט יותר, את הקוד ניתן יהיה להאריכו לחקור פרמטרים אחרים כוללים גודל תא, יחס ממדים, כמו גם לוח זמנים רגיעה. מחקרים קודמים חושפים את תלות חלשה רק בגודל תא על זמן מעבר ב6. החסרונות הקשורים למכשיר ערוצים חסומים הם מכשול עיקרי בכל זרימת ניסוי. תא הידבקות לקירות המכשיר תפגע בזרימה של תאים דרך הערוצים המכווצים: תאים אפשר לראות למרוח לאורך קירות הערוץ. כדי למנוע הידבקות, טיפול פני השטח נכון עם F-127 הוא חיוני. מאפייני פני השטח של שינוי PDMS עם זמן לאחר טיפול בפלזמה, אשר הופך PDMS באופן זמני הידרופילי 25,26. במהלך שבוע אחד, משטחי PDMS הידרופילי דה לאטליצור לאנרגיית המשטח הידרופובי הטבעית שלהם; זה יכול לאתגר את הסרת בועות אוויר בצינורות. צריכים ובכך לשמש התקנים תוך שבעה ימים מטיפול פלזמה. והכי חשוב, הזמן שבין טיפול פלזמה וassay deformability צריך להיות עקבי בכל הניסויים. אמנם יש לנו להבחין בהצלחה פעמים מעבר בין סוגי תאים שונים באמצעות מכשירים מפוברקים עם רצפת זכוכית ושלושה קירות PDMS, יכולים גם להיות מפוברקים מכשירים לכן יש להם מאפייני פני השטח אחידים על כל ארבעת קירות הערוץ 27. מכשיר PDMS יכול להיות קשור למצע זכוכית spincoated בשכבה דקה PDMS: לערבב סוכן הריפוי לבסס ביחס של 1: 5 (w / w), יוצק על תבנית המכשיר, ולרפא עבור 20 דקות על 65 מעלות צלזיוס . בינתיים, spincoat שכבה דקה של 1:20 (w / w) סוכן ריפוי לבסס על גבי מצע הזכוכית; לאפות ב85 מעלות צלזיוס למשך 4 דקות. מניחים את מכשיר PDMS בשקופית מצופה PDMS, ולסיים אפיית הלילהכדי להשלים מליטה. שיטה זו היא גם יקרה אם מכונה פלזמה למליטת זכוכית PDMS אינה זמינה. חסרונות הקשורים לתא. תרנגולת הכנת ההשעיה התא, הצפיפות של תאים היא קריטית: אם צפיפות התאים נמוכה מדי, אירועי מעבר תא יהיו נדירים; אם צפיפות התאים גבוהה מדי, יהיה מספר תאי passaging ערוץ אחד בו זמנית, הירידה בלחץ על פני תא בודד לא תהיינה עקבית, וזה יהיה קשה להתוות תאים בודדים עם סקריפט אוטומטי. בעוד ניסויים מבוצעים בדרך כלל תוך הכנת 30 דקות של השעיות תא, תאים יכולים ליישב לתחתית של תא לחץ על זמנים ארוכים יותר&gt; 30 דקות. כדי להימנע מיישוב על פני תקופות זמן ארוכות יותר, תא הלחץ וצינורות חיבור ניתן לסובב מעת לעת. בניסויים ארוכים יותר, בר ומערבב מגנטי קטן ניתן להוסיף לceהשעיה ll, עם צלחת ומערבבים ממוקמת מתחת לתא הלחץ כדי להתסיס את התאים ולמנוע שיקוע.

שינויים בצורת תא הם קריטיים בהקשרים ביולוגיים רבים. לדוגמא, אריתרוציטים ולויקוציטים לעוות דרך נימים שהם קטנים יותר מאשר הקוטר שלהם 1. בגרורות, תאים סרטניים חייבים לעוות דרך פערים צרים ביניים, כמו גם כלי דם מפותלים ורשתות הלימפה זרע באתרים משניים 2. כדי לחקור את ההתנהגות הפיסית של תאים בודדים, מכשירי microfluidic להציג פלטפורמה אידיאלית שיכול להיות מותאם אישית כדי ללמוד מגוון רחב של התנהגויות תאים הכוללים את היכולת שלהם להעביר דרך צרים פערים 3 ולעוות באופן פסיבי באמצעות אילוצי מיקרון בקנה מידה 3 9. Polydimethylsiloxane (PDMS) מכשירי microfluidic הם שקופים אופטי, המאפשרים לעיוותי תא להיות דמיינו באמצעות מיקרוסקופ אור ונותחו באמצעות כלים לעיבוד תמונה בסיסיים. יתר על כן, מערכים של אילוצים יכולים להיות מוגדרים במדויק, המאפשרים ניתוח של תאים מרובים בו זמנית עםתפוקה שעולה על טכניקות קיימות רבות 10,11. כאן אנו מציגים פרוטוקול ניסוי מפורט לבדיקת deformability תא באמצעות מכשיר microfluidic PDMS &#39;תא deformer&#39;. המכשיר תוכנן כך שמעבר תאים דרך אילוצים רציפים; גיאומטריה זו היא נפוצה בהקשרים פיסיולוגיים, כגון נימי ריאתי למיטה 12. כדי לאמוד את deformability תא, זמן מעבר מספק מטרי נוחה שנמדד בקלות את הזמן הנדרש לתא יחיד למעבר דרך 4,6 התכווצות אחת. כדי לשמור על ירידה בלחץ קבועה על פני הערוצים המכווצים בזמן מעבר תא, אנו משתמשים בזרימה מונע לחץ. הפרוטוקול שלנו כולל הוראות מפורטות על עיצוב מכשיר וייצור, תפעול מכשיר על ידי-לחץ מונע זרימה, הכנה והדמיה של תאים, כמו גם עיבוד תמונה כדי למדוד את הזמן לתאים כדי לעוות באמצעות סדרה של התכווצויות. אנו כולליםשני עיצובי מכשיר וקוד עיבוד נתונים חזון כקבצים משלימים. כמדגם מייצג של נתונים, אנו מראים את הזמן מעבר תא דרך סדרה של התכווצויות כפונקציה של מספר האילוצים passaged. ניתוח של לוח הזמנים לתאים למעבר למרות אילוצים צרים של מכשיר microfluidic יכול לחשוף הבדלים בdeformability של מגוון רחב של סוגי תאים 4,5,13. המכשיר הפגין כאן באופן ייחודי סוקר מעבר תא דרך סדרה של התכווצויות מיקרון בקנה מידה; עיצוב זה מחקה את הדרך המפותלת שתאים חווים במחזור וגם מאפשרים חיטוט מאפיינים פיזיים נוספים של התאים כגון זמן הרפיה.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="573">
	<tbody>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Name of Material/ Equipment</td>
			<td style="width:71px;">Company</td>
			<td style="width:119px;">Catalog Number</td>
			<td style="width:167px;">Comments/Description</td>
		</tr>
		<tr height="35">
			<td height="35" style="height:35px;width:216px;">Pluronic F-127 Block Copolymer Surfactant&#160;</td>
			<td style="width:71px;">Fisher Scientific&#160;</td>
			<td style="width:119px;">8409400</td>
			<td style="width:167px;">Produced by BASF, also available through Sigma</td>
		</tr>
		<tr height="35">
			<td height="35" style="height:35px;width:216px;">PDMS base and crosslinker</td>
			<td style="width:71px;">Essex Brownell</td>
			<td style="width:119px;">DC-184-1.1</td>
			<td style="width:167px;">Product commonly named Sylgard 184 Elastomer</td>
		</tr>
		<tr height="35">
			<td height="35" style="height:35px;width:216px;">Oxygen plasma discharge unit</td>
			<td style="width:71px;">Enercon</td>
			<td style="width:119px;">Dyne-A-Mite 3D Treater</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="35">
			<td height="35" style="height:35px;width:216px;">Biopsy Punch, Harris Uni-Core (0.75 mm)</td>
			<td style="width:71px;">Ted Pella, Inc.</td>
			<td style="width:119px;">15072</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="35">
			<td height="35" style="height:35px;width:216px;">Fingertight Ferrule, 1/32&#34;</td>
			<td style="width:71px;">Upchurch Scientific</td>
			<td style="width:119px;">UP-F-113</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="35">
			<td height="35" style="height:35px;width:216px;">Fingertight III Fitting, 10-32</td>
			<td style="width:71px;">Upchurch Scientific</td>
			<td style="width:119px;">UP-F-300X</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="35">
			<td height="35" style="height:35px;width:216px;">polyetheretherketone (PEEK) tubing, outer diameter = 1/32&#34;or 0.79 mm</td>
			<td style="width:71px;">Valco</td>
			<td style="width:119px;">TPK.515-25M</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="35">
			<td height="35" style="height:35px;width:216px;">polyethylene (PE-20) tubing, 0.043&#34; or 1.09 mm</td>
			<td style="width:71px;">Becton Dickinson</td>
			<td style="width:119px;">427406</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="35">
			<td height="35" style="height:35px;width:216px;">Pressure regulator</td>
			<td style="width:71px;">Airgas or Praxair</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="35">
			<td height="35" style="height:35px;width:216px;">Polyurethane tubing, 5/32&#8221; OD</td>
			<td style="width:71px;">McMaster Carr</td>
			<td style="width:119px;">5648K284</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="35">
			<td height="35" style="height:35px;width:216px;">Push-to-connect fittings</td>
			<td style="width:71px;">McMaster Carr</td>
			<td style="width:119px;">5111K91</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="35">
			<td height="35" style="height:35px;width:216px;">Voltage to Pressure (E/P) Electropneumatic Converter</td>
			<td style="width:71px;">Omega</td>
			<td style="width:119px;">IP413-020</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="52">
			<td height="52" style="height:52px;width:216px;">16-bit,250 kS/S, 80 Analog Inputs Multifunction DAQ</td>
			<td style="width:71px;">National Instruments</td>
			<td style="width:119px;">NI PCI 6225-779295-01</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="52">
			<td height="52" style="height:52px;width:216px;">Analog Connector Block-Screw Terminal</td>
			<td style="width:71px;">National Instruments</td>
			<td style="width:119px;">SCB-68-776844-01</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="52">
			<td height="52" style="height:52px;width:216px;">LabView System Design Software</td>
			<td style="width:71px;">National Instruments</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="52">
			<td height="52" style="height:52px;width:216px;">Matlab Software</td>
			<td style="width:71px;">The MathWorks, Inc.</td>
			<td style="width:119px;">Matlab R2012a</td>
			<td style="width:167px;">Code requires the Image Processing Toolbox</td>
		</tr>
		<tr height="53">
			<td height="53" style="height:53px;width:216px;">Shielded Cable</td>
			<td style="width:71px;">National Instruments</td>
			<td style="width:119px;">SHC68-68</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a microfluidic technique to probe cell deformability

כאן אנו פירוט עיצוב, ייצור, ושימוש במכשיר microfluidic להעריך deformability של מספר רב של תאים בודדים באופן יעיל. בדרך כלל, נתונים ל~ 10 2 תאים ניתן לרכוש בתוך ניסוי שעה 1. תכנית ניתוח תמונה אוטומטית מאפשרת ניתוח שלאחר ניסוי יעיל של נתוני תמונה, המאפשר עיבוד להיות שלם בתוך כמה שעות. הגיאומטריה המכשיר שלנו היא ייחודית בכך שתאים חייבים לעוות באמצעות סדרה של התכווצויות מיקרון בקנה מידה, ובכך לאפשר את העיוות הראשונית והרפיה של תאים בודדים תלוי זמן להיות assayed. תחולתה של שיטה זו לוקמיה פרומיילוציטית (HL-60) התאים באה לידי ביטוי. נהיגה תאים לעוות דרך אילוצי מיקרון בקנה מידה באמצעות זרימה המונע על ידי לחץ, אנו צופים כי פרומיילוציטית האנושית (HL-60) תאים לרגע לחסום את ההתכווצות הראשונה לזמן החציוני של 9.3 אלפיות שניים לפני passaging במהירות רב יותר דרך להצר הבאיונים עם זמן מעבר החציוני של 4.0 אלפיות שניים להתכווצות. בניגוד לכך, (נויטרופילים סוג) שטופל בחומצה רטינואית כל טרנס HL-60 תאים לחסום את ההתכווצות הראשונה רק 4.3 אלפית שניים לפני passaging דרך האילוצים שלאחר מכן עם זמן מעבר החציוני של 3.3 אלפיות שניים. שיטה זו יכולה לספק תובנות לגבי טבע viscoelastic של תאים, וסופו של דבר לחשוף את המקורות המולקולריים של התנהגות זו.

כדי לחקור את deformability סוגי תאים שונים, תאים אנושיים מיאלואידית לוקמיה (HL-60), תאי נויטרופילים מובחנים, תאי הלימפוציטים עכבר, ושורות תאי סרטן השחלות אנושיות (OVCAR8, HEYA8) שלהם הוערכו באמצעות טכניקת microfluidic &#39;תא deformer&#39;. תוצאות עבור נציג את זמן המעבר של HL-60 תאי HL-60 ונויטרופילים הסוג להראות הזמנים לתא בודד למעבר דרך סדרה של התכווצויות, כפי שמוצגים באיור 6. זמן מעבר נמדד לאוכלוסייה של תאים בודדים ב כל התכווצות 7 מיקרומטר בסדרה של 7 אילוצים בלחץ נהיגה של 28 kPa (איור 6). כפי שניתן לראות באיור 6, HL-60 תאים באופן זמני לחסום את ההתכווצות הראשונה לזמן החציוני של 9.3 אלפיות שניים לפני passaging דרך האילוצים שלאחר מכן. בניגוד לכך, HL-60 תאי נויטרופילים הסוג לחסום את ההתכווצות הראשונה רק 4.3 msec לפניpassaging. זמן מעבר הקצר יותר של HL-60 התאים עולה בקנה אחד עם moduli אלסטי וצמיג המופחת שלהם, כפי שנקבע על ידי מיקרוסקופ כוח האטומי 21 וmicropipette שאיפה 22. תוצאות אלה גם עולים בקנה אחד עם הרמות מופחתות של חלבון mechanoregulating, lamin, הקובעות זמני מעבר של תאים דרך פערי מיקרון בקנה מידה 23. ברגע שדרך ההתכווצות הראשונה, מעבר תאים במהירות רב יותר דרך האילוצים שנותרו, 2 עד 7, עם זמן מעבר החציוני של 4.0 msec עבור HL-60 התאים ו3.3 אלפיות שניות לתאי נויטרופילים מהסוג (איור 6). בעוד HL-60 התאים עדיין מפגינים מעט יותר אבל זמני מעבר משמעותיים (C2-C7, p = 1.7E-9), חלוקת זמנים מעבר לאילוצים 2-7 הם כמעט זהות לכל סוג תא. התצפית של זמן המעבר נדרש עוד להתכווצות הראשונה עשויה לשקף כי תאי viscoelastic לא להירגע באופן מלא לo הצורה הראשונית שלהםn ~ לוחות זמני msec אלה. אופן פעולה זה עשוי להיות מוסבר על ידי שינויים מבניים בלתי הפיכים המתפתחים בתוך התא, ולהקל על מעברם דרך פערי מיקרון בקנה המידה שלאחר מכן. חשוב לציין, על ידי השוואת זמן מעבר בין אוכלוסיות תאים, אפילו להתכווצות הראשונה, יכול לחשוף הבדלים בdeformability 23. <img alt="איור 1" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51474/51474fig1highres.jpg" width="500" /> איור 1 איור סכמטי של הגדרת הניסוי. יש המכשיר &#39;תא deformer&#39; א בהגדרת הניסוי מראה את החיבורים ההיקפיים B. עיצוב המכשיר 4 אזורים פונקציונליים:. נמל כניסה, מסנן תא, מערך התכווצות, ונמל יציאה. ארכיטקטורה של מכשיר microfluidic מראה התכונות העיקריות שלה; הבלעה מראה תמונת אור מועברת של הערוצים המכווצים. קנה המידה, 10 μ<html> ; מ &#39;. <img alt="איור 2" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51474/51474fig2highres.jpg" width="500" /> איור 2 ציורי הנדסה לכובע מותאם אישית לחצי תקשורת סלולארי הכלולה בזרימה cytometer צינור. <img alt="איור 3" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51474/51474fig3highres.jpg" width="500" /> איור 3 הפגנה של כיצד לבחור את האזור של עניין לחיתוך מסגרת וידאו. <img alt="איור 4" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51474/51474fig4highres.jpg" width="500" /> איור 4 הפגנה של איך לבחור מקומות התכווצות. &quot;Width =&quot; 51474fig5highres.jpg 500 &quot;/&gt; איור 5 חלון תצפית המשמש כדי לוודא שהאלגוריתם מזהה כראוי מקומות תא כפי שהם לעבד באמצעות מערך ההתכווצות. תמונת א &#39;Binarized היא על גבי מקור וידאו כדי להראות את המיקום של תאי תמונת הבדל ב&#39;;. תמונה מסוננת כובע התחתון ג; ד חציון מסונן. <img alt="איור 6" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51474/51474fig6highres.jpg" width="500" /> איור 6 מדידות זמן מעבר נציג כפונקציה של מספר התכווצות. א HL-60 תאים להציג את זמן מעבר ארוך יותר דרך ההתכווצות הראשונה מHL-60 תאים שטופלו אתרא B. (נויטרופילים סוג). השוואה של זמן המעבר הפך (log10) דרך ההתכווצות הראשונה כפי שהוערך באמצעות מבחן Mann-Whitney פרמטרית מגלהההבדל הוא משמעותי, p = 1.47E-5. תאים בדרך כלל מעבר דרך ההתכווצות הראשונה בקצב איטי יותר מאשר אילוצים שלאחר מכן. הנתונים שמוצגים כאן לתאים העוברים דרך 7 אילוצים מיקרומטר רחבים בלחץ נהיגה של 28 kPa. צפיפות תאים, אומר קוטר תא, וריכוז חומרים פעילי שטח מוצגת בטבלת 1 HL-60, N = 77.; HL-60 טופל אתרא, N = 97. תוצאות חזרו על עצמם בניסויים עצמאיים במשך 3 ימים שונים. <img alt="איור 7" fo:content-width="4.5in" src="/files/ftp_upload/51474/51474fig7highres.jpg" width="500" /> איור .7 מידע כללי על תסריט MATLAB למדידת זמן המעבר. הלולאה הראשונה דורשת התערבות של משתמש ותצפית ל50 המסגרות הראשונות עבור כל סרטון וידאו. אחרי הלולאה הראשונה, את התכנית כולה תפעל ללא התערבות של משתמש ואופן אוטומטי הידור ונתוני אוכלוסיית חלקות. <tabl<html> גבול e = cellpadding &quot;0&quot; = = רוחב cellspacing &quot;0&quot; &quot;0&quot; = &quot;582&quot;&gt; <tbody><tr height="68"><td height="68" style="height:68px;width:139px;"> סוג התא </td><td style="width:87px;"> גובה ערוץ (מיקרומטר) </td><td style="width:93px;"> התכווצות בערוץ (מיקרומטר) </td><td style="width:63px;"> אומר קוטר תא (מיקרומטר) </td><td style="width:99px;"> ריכוז תא (תאים / מ&quot;ל) </td><td style="width:103px;"> ריכוז חומרים פעילי שטח (כרך%) </td></tr><tr height="17"><td height="17" style="height:17px;width:139px;"> HL-60 </td><td align="right"> 10.2 </td><td> 5, 7, 9 </td><td align="right"> 14 </td><td> ~ 1 x 10 6 </td><td> F127: 0.1 </td></tr><tr height="34"><td height="34" style="height:34px;width:139px;"> HL-60 נויטרופילים הסוג </td><td align="right"> 10.2 </td><td> 5, 7, 9 </td><td align="right"> 14 </td><td> ~ 1 x 10 6 </td><td> F127: 0.1 </td></tr><tr height="17">x; &quot;&gt; OVCAR8 </td><td align="right"> 10.2 </td><td> 7, 9 </td><td align="right"> 16 </td><td> ~ 5 x 10 6 </td><td> F127: 0.1 </td></tr><tr height="17"><td height="17" style="height:17px;width:139px;"> HEYA8 </td><td align="right"> 10.2 </td><td> 7, 9 </td><td align="right"> 17 </td><td> ~ 5 x 10 6 </td><td> F127: 0.1 </td></tr><tr height="17"><td height="17" style="height:17px;width:139px;"> הלימפוציטים עכבר </td><td align="right"> 5.5 </td><td> 3, 5 </td><td align="right"> 8 </td><td> ~ 3 x 10 6 </td><td> F127: 0.33 </td></tr></tbody></table> טבלת 1 בעבר למדה מערכות תא ותנאי ההפעלה שלהם.

Watch this Scientific Journal Video about A Microfluidic Technique to Probe Cell Deformability at JoVE.com

A Microfluidic Technique to Probe Cell Deformability

אנו מדגימים מבוססי assay מיקרופלואידיקה כדי למדוד את הזמנים לתאים למעבר דרך רצף של אילוצי מיקרון בקנה מידה.

טכניקת Microfluidic לחקור deformability הסלולרי

Here we detail the design, fabrication, and use of a microfluidic device to evaluate the deformability of a large number of individual cells in an ...

a-microfluidic-technique-to-probe-cell-deformability

Nanyang Technological University

Research

Education

JoVE Journal

JoVE Core

Statistics

Bioengineering

Unit 1

Measure of Central Tendency

SCIENTISTS IN ACTION

11.2K Views.  University of California, Los Angeles.  אנו מדגימים מבוססי assay מיקרופלואידיקה כדי למדוד את הזמנים לתאים למעבר דרך רצף של אילוצי מיקרון בקנה מידה. 

Video: A Microfluidic Technique to Probe Cell Deformability

Measurement of Bioelectric Current with a Vibrating Probe

Electric fields, generated by active transport of ions, are present in many biological systems and often serve important functions in tissues and organs. For example, they play an important role in directing cell migration during wound healing. Here we describe the manufacture and use of ultrasensitive vibrating probes for measuring extracellular electric currents. The probe is an insulated, sharpened metal wire with a small platinum-black tip (30-35 &mu;m), which can detect ionic currents in the &mu;A/cm2 range in physiological saline. The probe is vibrated at about 200 Hz by a piezoelectric bender. In the presence of an ionic current, the probe detects a voltage difference between the extremes of its movement. A lock-in amplifier filters out extraneous noise by locking on to the probe's frequency of vibration. Data are recorded onto computer. The probe is calibrated at the start and end of experiments in appropriate saline, using a chamber which applies a current of exactly 1.5 &mu;A/cm2. We describe how to make the probes, set up the system and calibrate. We also demonstrate the technique of cornea measurement, and show some representative results from different specimens (cornea, skin, brain).

The manufacture, calibration and use of non-invasive vibrating probes to measure bioelectric current in various biological systems is described.

מדידת נוכחי Bioelectric עם בדיקה רטט

Electric fields, generated by active transport of ions, are present in many biological systems and often serve important functions in tissues and organs. ...

Design of a Cyclic Pressure Bioreactor for the Ex Vivo Study of Aortic Heart Valves

The aortic valve, located between the left ventricle and the aorta, allows for unidirectional blood flow, preventing backflow into the ventricle. Aortic valve leaflets are composed of interstitial cells suspended within an extracellular matrix (ECM) and are lined with an endothelial cell monolayer. The valve withstands a harsh, dynamic environment and is constantly exposed to shear, flexion, tension, and compression. Research has shown calcific lesions in diseased valves occur in areas of high mechanical stress as a result of endothelial disruption or interstitial matrix damage1-3. Hence, it is not surprising that epidemiological studies have shown high blood pressure to be a leading risk factor in the onset of aortic valve disease4. 
The only treatment option currently available for valve disease is surgical replacement of the diseased valve with a bioprosthetic or mechanical valve5. Improved understanding of valve biology in response to physical stresses would help elucidate the mechanisms of valve pathogenesis. In turn, this could help in the development of non-invasive therapies such as pharmaceutical intervention or prevention. Several bioreactors have been previously developed to study the mechanobiology of native or engineered heart valves6-9. Pulsatile bioreactors have also been developed to study a range of tissues including cartilage10, bone11 and bladder12. The aim of this work was to develop a cyclic pressure system that could be used to elucidate the biological response of aortic valve leaflets to increased pressure loads. 
The system consisted of an acrylic chamber in which to place samples and produce cyclic pressure, viton diaphragm solenoid valves to control the timing of the pressure cycle, and a computer to control electrical devices. The pressure was monitored using a pressure transducer, and the signal was conditioned using a load cell conditioner. A LabVIEW program regulated the pressure using an analog device to pump compressed air into the system at the appropriate rate. The system mimicked the dynamic transvalvular pressure levels associated with the aortic valve; a saw tooth wave produced a gradual increase in pressure, typical of the transvalvular pressure gradient that is present across the valve during diastole, followed by a sharp pressure drop depicting valve opening in systole. The LabVIEW program allowed users to control the magnitude and frequency of cyclic pressure. The system was able to subject tissue samples to physiological and pathological pressure conditions. This device can be used to increase our understanding of how heart valves respond to changes in the local mechanical environment.

Design of a Cyclic Pressure Bioreactor for the Ex Vivo Study of Aortic Heart Valves

A cyclic pressure bioreactor capable of subjecting heart valve tissue to physiological and pathological pressure conditions has been designed. A LabVIEW program allows users to control pressure magnitude, amplitude and frequency. This device can be used to study the mechanobiology of heart valve tissue or isolated cells.

עיצוב של bioreactor לחץ על מחזורי Ex Vivo מחקר של מסתמי הלב אבי העורקים

The aortic valve, located between the left ventricle and the aorta, allows for unidirectional blood flow, preventing backflow into the ventricle. Aortic ...

Cell Squeezing as a Robust, Microfluidic Intracellular Delivery Platform

Rapid mechanical deformation of cells has emerged as a promising, vector-free method for intracellular delivery of macromolecules and nanomaterials. This technology has shown potential in addressing previously challenging applications; including, delivery to primary immune cells, cell reprogramming, carbon nanotube, and quantum dot delivery. This vector-free microfluidic platform relies on mechanical disruption of the cell membrane to facilitate cytosolic delivery of the target material. Herein, we describe the detailed method of use for these microfluidic devices including, device assembly, cell preparation, and system operation. This delivery approach requires a brief optimization of device type and operating conditions for previously unreported applications. The provided instructions are generalizable to most cell types and delivery materials as this system does not require specialized buffers or chemical modification/conjugation steps. This work also provides recommendations on how to improve device performance and trouble-shoot potential issues related to clogging, low delivery efficiencies, and cell viability.

Rapid mechanical deformation of cells has emerged as a promising, vector-free method for intracellular delivery of macromolecules and nanomaterials. This protocol provides detailed steps on how to use the system for a broad range of applications.

לוחץ תא כחזק, Microfluidic תאית פלטפורמה להצגה

Rapid mechanical deformation of cells has emerged as a promising, vector-free method for intracellular delivery of macromolecules and nanomaterials. This ...

Analyzing Mixing Inhomogeneity in a Microfluidic Device by Microscale Schlieren Technique

In this paper, we introduce the use of microscale schlieren technique to measure mixing inhomogeneity in a microfluidic device. The microscale schlieren system is constructed from a Hoffman modulation contrast microscope, which provides easy access to the rear focal plane of the objective lens, by removing the slit plate and replacing the modulator with a knife-edge. The working principle of microscale schlieren technique relies on detecting light deflection caused by variation of refractive index1-3. The deflected light either escapes or is obstructed by the knife-edge to produce a bright or a dark band, respectively. If the refractive index of the mixture varies linearly with its composition, the local change in light intensity in the image plane is proportional to the concentration gradient normal to the optical axis. The micro-schlieren image gives a two-dimensional projection of the disturbed light produced by three-dimensional inhomogeneity.
To accomplish quantitative analysis, we describe a calibration procedure that mixes two fluids in a T-microchannel. We carry out a numerical simulation to obtain the concentration gradient in the T-microchannel that correlates closely with the corresponding micro-schlieren image. By comparison, a relationship between the grayscale readouts of the micro-schlieren image and the concentration gradients presented in a microfluidic device is established. Using this relationship, we are able to analyze the mixing inhomogeneity from associate micro-schlieren image and demonstrate the capability of microscale schlieren technique with measurements in a microfluidic oscillator4. For optically transparent fluids, microscale schlieren technique is an attractive diagnostic tool to provide instantaneous full-field information that retains the three-dimensional features of the mixing process.

Herein, we describe a procedure that employs microscale schlieren technique to measure mixing inhomogeneity in a microfluidic device. Through calibration, distribution of concentration gradient can be derived from the micro-schlieren image.

ניתוח inhomogeneity ערבוב במכשיר microfluidic על ידי טכניקת microscale Schlieren

In this paper, we introduce the use of microscale schlieren technique to measure mixing inhomogeneity in a microfluidic device. The microscale schlieren ...

Microfluidic Genipin Deposition Technique for Extended Culture of Micropatterned Vascular Muscular Thin Films

The chronic nature of vascular disease progression requires the development of experimental techniques that simulate physiologic and pathologic vascular behaviors on disease-relevant time scales. Previously, microcontact printing has been used to fabricate two-dimensional functional arterial mimics through patterning of extracellular matrix protein as guidance cues for tissue organization. Vascular muscular thin films utilized these mimics to assess functional contractility. However, the microcontact printing fabrication technique used typically incorporates hydrophobic PDMS substrates. As the tissue turns over the underlying extracellular matrix, new proteins must undergo a conformational change or denaturing in order to expose hydrophobic amino acid residues to the hydrophobic PDMS surfaces for attachment, resulting in altered matrix protein bioactivity, delamination, and death of the tissues.
Here, we present a microfluidic deposition technique for patterning of the crosslinker compound genipin. Genipin serves as an intermediary between patterned tissues and PDMS substrates, allowing cells to deposit newly-synthesized extracellular matrix protein onto a more hydrophilic surface and remain attached to the PDMS substrates. We also show that extracellular matrix proteins can be patterned directly onto deposited genipin, allowing dictation of engineered tissue structure. Tissues fabricated with this technique show high fidelity in both structural alignment and contractile function of vascular smooth muscle tissue in a vascular muscular thin film model. This technique can be extended using other cell types and provides the framework for future study of chronic tissue- and organ-level functionality.

We present a method for microfluidic deposition of patterned genipin and fibronectin on PDMS substrates, allowing extended viability of vascular smooth muscle cell-dense tissues. This tissue fabrication method is combined with previous vascular muscular thin film technology to measure vascular contractility over disease-relevant time courses.

טכניקת microfluidic Genipin הפקדת לתרבות מורחבת של כלי דם micropatterned השרירים Thin Films

The chronic nature of vascular disease progression requires the development of experimental techniques that simulate physiologic and pathologic vascular ...

Using Adhesive Patterning to Construct 3D Paper Microfluidic Devices

We demonstrate the use of patterned aerosol adhesives to construct both planar and nonplanar 3D paper microfluidic devices. By spraying an aerosol adhesive through a metal stencil, the overall amount of adhesive used in assembling paper microfluidic devices can be significantly reduced. We show on a simple 4-layer planar paper microfluidic device that the optimal adhesive application technique and device construction style depends heavily on desired performance characteristics. By moderately increasing the overall area of a device, it is possible to dramatically decrease the wicking time and increase device success rates while also reducing the amount of adhesive required to keep the device together. Such adhesive application also causes the adhesive to form semi-permanent bonds instead of permanent bonds between paper layers, enabling single-use devices to be non-destructively disassembled after use. Nonplanar 3D origami devices also benefit from the semi-permanent bonds during folding, as it reduces the likelihood that unrelated faces may accidently stick together. Like planar devices, nonplanar structures see reduced wicking times with patterned adhesive application vs uniformly applied adhesive.

We demonstrate the use of patterned aerosol adhesives to construct 3D paper microfluidic devices. This method of adhesive application forms semi-permanent bonds between layers, enabling single-use devices to be non-destructively disassembled after use and to ease folding complex nonplanar structures.

באמצעות דפוסים דבקים כדי לבנות התקני 3D נייר Microfluidic

We demonstrate the use of patterned aerosol adhesives to construct both planar and nonplanar 3D paper microfluidic devices. By spraying an aerosol ...

A Microfluidic Platform for High-throughput Single-cell Isolation and Culture

Studying the heterogeneity of single cells is crucial for many biological questions, but is technically difficult. Thus, there is a need for a simple, yet high-throughput, method to perform single-cell culture experiments. Here, we report a microfluidic chip-based strategy for high-efficiency single-cell isolation (~77%) and demonstrate its capability of performing long-term single-cell culture (up to 7 d) and cellular heterogeneity analysis using clonogenic assay. These applications were demonstrated with KT98 mouse neural stem cells, and A549 and MDA-MB-435 human cancer cells. High single-cell isolation efficiency and long-term culture capability are achieved by using different sizes of microwells on the top and bottom of the microfluidic channel. The small microwell array is designed for precisely isolating single-cells, and the large microwell array is used for single-cell clonal culture in the microfluidic chip. This microfluidic platform constitutes an attractive approach for single-cell culture applications, due to its flexibility of adjustable cell culture spaces for different culture strategies, without decreasing isolation efficiency.

Here, we present a protocol for isolating and culturing single cells with a microfluidic platform, which utilizes a new microwell design concept to allow for high-efficiency single cell isolation and long-term clonal culture.

פלטפורמת Microfluidic עבור בידוד תפוקה גבוהה מתא בודד ותרבות

Studying the heterogeneity of single cells is crucial for many biological questions, but is technically difficult. Thus, there is a need for a simple, yet ...

Rapid Subtractive Patterning of Live Cell Layers with a Microfluidic Probe

The microfluidic probe (MFP) facilitates performing local chemistry on biological substrates by confining nanoliter volumes of liquids. Using one particular implementation of the MFP, the hierarchical hydrodynamic flow confinement (hHFC), multiple liquids are simultaneously brought in contact with a substrate. Local chemical action and liquid shaping using the hHFC, is exploited to create cell patterns by locally lysing and removing cells. By utilizing the scanning ability of the MFP, user-defined patterns of cell monolayers are created. This protocol enables rapid, real-time and spatially controlled cell patterning, which can allow selective cell-cell and cell-matrix interaction studies.

We present a protocol to perform subtractive patterning of live cell monolayers on a surface. This is achieved by local and selective lysis of adherent cells using a microfluidic probe (MFP). The cell lysate retrieved from local regions can be used for downstream analysis, enabling molecular profiling studies.

דפוסי Subtractive מהירים של שכבות תא חיות עם בדיקת Microfluidic

The microfluidic probe (MFP) facilitates performing local chemistry on biological substrates by confining nanoliter volumes of liquids. Using one ...

Multi-step Variable Height Photolithography for Valved Multilayer Microfluidic Devices

Microfluidic systems have enabled powerful new approaches to high-throughput biochemical and biological analysis. However, there remains a barrier to entry for non-specialists who would benefit greatly from the ability to develop their own microfluidic devices to address research questions. Particularly lacking has been the open dissemination of protocols related to photolithography, a key step in the development of a replica mold for the manufacture of polydimethylsiloxane (PDMS) devices. While the fabrication of single height silicon masters has been explored extensively in literature, fabrication steps for more complicated photolithography features necessary for many interesting device functionalities (such as feature rounding to make valve structures, multi-height single-mold patterning, or high aspect ratio definition) are often not explicitly outlined. 
Here, we provide a complete protocol for making multilayer microfluidic devices with valves and complex multi-height geometries, tunable for any application. These fabrication procedures are presented in the context of a microfluidic hydrogel bead synthesizer and demonstrate the production of droplets containing polyethylene glycol (PEG diacrylate) and a photoinitiator that can be polymerized into solid beads. This protocol and accompanying discussion provide a foundation of design principles and fabrication methods that enables development of a wide variety of microfluidic devices. The details included here should allow non-specialists to design and fabricate novel devices, thereby bringing a host of recently developed technologies to their most exciting applications in biological laboratories.

Multilayer microfluidic devices often involve the fabrication of master molds with complex geometries for functionality. This article presents a complete protocol for multi-step photolithography with valves and variable height features tunable to any application. As a demonstration, we fabricate a microfluidic droplet generator capable of producing hydrogel beads.

פוטו-ליתוגרפיה גובה רב שלבי משתנה עבור Valved רב שכבתי מכשירים microfluidic

Microfluidic systems have enabled powerful new approaches to high-throughput biochemical and biological analysis. However, there remains a barrier to ...

Large-area Scanning Probe Nanolithography Facilitated by Automated Alignment and Its Application to Substrate Fabrication for Cell Culture Studies

Scanning probe microscopy has enabled the creation of a variety of methods for the constructive (&#39;additive&#39;) top-down fabrication of nanometer-scale features. Historically, a major drawback of scanning probe lithography has been the intrinsically low throughput of single probe systems. This has been tackled by the use of arrays of multiple probes to enable increased nanolithography throughput. In order to implement such parallelized nanolithography, the accurate alignment of probe arrays with the substrate surface is vital, so that all probes make contact with the surface simultaneously when lithographic patterning begins. This protocol describes the utilization of polymer pen lithography to produce nanometer-scale features over centimeter-sized areas, facilitated by the use of an algorithm for the rapid, accurate, and automated alignment of probe arrays. Here, nanolithography of thiols on gold substrates demonstrates the generation of features with high uniformity. These patterns are then functionalized with fibronectin for use in the context of surface-directed cell morphology studies.

Here we present a protocol for wide-area scanning probe nanolithography enabled by the iterative alignment of probe arrays, as well as the utilization of lithographic patterns for cell-surface interaction studies.