高通量注塑微流控装置用于单细胞时空动力学分析。

ty10086 提交于 周三, 08/25/2021 - 15:38
文章英文标题
High-throughput injection molded microfluidic device for single-cell analysis of spatiotemporal dynamics.
正文
近年来微流控技术的发展为单细胞水平分析各种细胞行为提供了帮助。基于聚二甲基硅氧烷( PDMS )的微流控器件被广泛应用于阐明细胞在时空刺激下的分化和迁移。然而,PDMS制作的微流控器件由于材料问题和不可扩展的制作工艺而具有固有的局限性。在本研究中,我们设计并制作了一种能够实现实时化学轮廓控制的注塑模微流控装置。该装置由聚苯乙烯( PS )制成,通过优化注射成型的通道尺寸来实现功能性和与单细胞观察的兼容性。我们通过计算模拟和实验演示了装置中的时空动力学。在时间动力学方面,我们观察了细胞外信号调节激酶( ERK )激活PC12细胞的生长因子( GFs )刺激,并证实了在山梨醇刺激下HEK293细胞的YAP相分离。在空间动力学方面,我们观察了不同时间PDGF刺激下NIH 3T3细胞(转染Lifeact-GFP )的迁移情况。使用注射成型塑料器件,相对于以往的PDMS模型,我们在使用较少的时间的同时,比以前更容易获得全面的数据。这种易于使用的塑料微流控装置有望为单细胞水平上研究细胞行为机制开辟新的途径。
文章内容(英文)
Single-cell level analysis of various cellular behaviors has been aided by recent developments in microfluidic technology. Polydimethylsiloxane (PDMS)-based microfluidic devices have been widely used to elucidate cell differentiation and migration under spatiotemporal stimulation. However, microfluidic devices fabricated with PDMS have inherent limitations due to material issues and non-scalable fabrication process. In this study, we designed and fabricated an injection molded microfluidic device that enables real-time chemical profile control. This device is made of polystyrene (PS), engineered with channel dimensions optimized for injection molding to achieve functionality and compatibility with single cell observation. We demonstrated the spatiotemporal dynamics in the device with computational simulation and experiments. In temporal dynamics, we observed extracellular signal-regulated kinase (ERK) activation of PC12 cells by stimulating the cells with growth factors (GFs). Also, we confirmed yes-associated protein (YAP) phase separation of HEK293 cells under stimulation using sorbitol. In spatial dynamics, we observed the migration of NIH 3T3 cells (transfected with Lifeact-GFP) under different spatiotemporal stimulations of PDGF. Using the injection molded plastic devices, we obtained comprehensive data more easily than before while using less time compared to previous PDMS models. This easy-to-use plastic microfluidic device promises to open a new approach for investigating the mechanisms of cell behavior at the single-cell level.
来源出处
Journal|[J]Lab on a Chip2021.
谷歌学术影响力
[db:学术影响力]
DOI
https://doi.org/10.1039/D0LC01245A

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