微流体装置

Abstract(#br)Monitoring the degree of anaerobic respiration of cells in high density microscale culture systems is an enabling key technology and essential for cell-based biosensors. We have fabricated and incorporated miniature amperometric lactate sensing electrodes with working areas from 3 to 5\u003cce:hsp sp=\"0.25\"/\u003e×\u003cce:hsp sp=\"0.25\"/\u003e10 −2 \u003cce:hsp sp=\"0.25\"/\u003emm 2 into a microfluidic-based microscale cell culture system to measure the lactate production rate of fibroblasts in nanoliter volumes.

Abstract(#br)Release of neurotransmitters and hormones by calcium regulated exocytosis is a fundamental cellular/molecular process that is disrupted in a variety of psychiatric, neurological, and endocrine disorders. Therefore, this area represents a relevant target for drug and therapeutic development, efforts that will be aided by novel analytical tools and devices that provide mechanistically rich data with increased throughput.

AbstractIn our previous study, we produced a microfluidic device (MFD) which successfully maintained spermatogenesis for over 6 months in mouse testis tissues loaded in the device. In the present study, we developed a new MFD, a monolayer device (ML-D) with a barrier structure consisting of pillars and slits, which is simpler in design and easier to make. This ML-D was also effective for inducing mouse spermatogenesis and maintained it for a longer period than the conventional culture method.

摘要\n使用聚二甲基硅氧烷( PDMS )的软光刻技术是微流控微器件和微生理系统( MPS )等新兴技术的基石，这些系统大多在干细胞分化、药物筛选或器官样发育过程中使用疏水小分子。然而，由于PDMS的结构和疏水性，亲脂分子被强烈吸收，产生不可预测的丝裂原、药物、分化因子和分析物浓度，这是其在生物应用中的一大限制。本研究合成了几种儿茶酚功能化杯[ 4 ]芳烃基大环多酚类化合物( MPPs )，通过浸涂或流过工艺在PDMS表面包复。其中一个分子MPP5锥是由儿茶酚和间苯二酚以其锥体异构体形式合成的，增加了PDMS的亲水性，并急剧减少了对多个疏水性药物替代物的吸收，同时保持了高的透氧性、良好的细胞活力和功能。然而，基于Log P的分子吸收并没有观察到简单的规律，这表明单探针筛选PDMS阻隔涂层是不够的。涂层过程很容易通过泵的通道输液转化为微流控器件，因此在分子吸收进入PDMS是一个重要问题的应用中应该得到应用。

高血管化是胶质母细胞瘤( GBM )的生物学特性，然而，验证GBM中血管生成机制和生理作用的体外实验模型尚未建立。最近，我们利用人脐静脉内皮细胞( HUVECs )与人肺成纤维细胞( hLFs )共培养，建立了一种自组织的血管生成模型，在此，我们利用该系统建立了GBM中真实的血管生成模型。我们开发了两个聚二甲基硅氧烷( PDMS )装置，一个甜甜圈孔碟和一个5通道微流控装置，观察胶质母细胞瘤细胞对HUVECs的非接触效应。我们检测了5株患者来源的和5株广泛使用的GBM细胞系。采用共聚焦荧光显微镜观察红细胞荧光蛋白( RFP ) - HUVECs和异硫氰酸荧光素( FITC ) -葡聚糖灌注后的形态学变化。分析了GBM细胞系的遗传和表达特性。甜圈-孔板实验显示KNS1451是唯一能够诱导HUVEC向血管样结构转变的细胞，类似hLFs。5 - lane装置实验表明，KNS1451促进了血管网的形成，充分灌流了血管网，揭示了管腔结构的功能。基因芯片分析显示KNS1451是GBM的间充质亚型。利用患者间充质GBM细胞系，在微流控装置中与GBM接触非依赖性共培养可诱导HUVECs形成成熟的去内皮血管。这些结果支持了一个新的体外研究模型的建立，并为GBM的血管生成机制提供了新的见解，并可能有助于未来未知分子靶点的检测。

采用内径为50 µ m、外径为150 µ m的石英毛细管制作微流控装置。该装置简单，用聚二甲基硅氧烷( PDMS )浇注二氧化硅毛细管，固化后取出毛细管，形成整个微米级结构。这种装置可以通过改变连续相的流速，方便地调节水包油( O / W )乳状液液滴的大小。生成的乳化液液滴可降至约75µm的尺寸，并产生尺寸均匀，变异系数为2.6 %。将疏水性PDMS与PDMS-聚(乙二醇)混合，提供亲水性，制备了使用有机溶剂的聚合微球。此外，证实该装置能够产生均匀的乳化液液滴，即使是在改变的T型结形态下也是如此。我们认为，二氧化硅毛细管微流控装置可作为一种潜在的技术，用于各种治疗药物的封装和输送。

微流控微生理系统( MPSs )或“芯片上器官”是一种很有前景的替代动物模型用于药物筛选和毒理学试验。然而，大多数微流控器件都采用聚二甲基硅氧烷( PDMS )作为结构材料，存在着一些缺点。环烯烃聚合物( COPs )由于其较低的药物吸收和自荧光性，比PDMS等热塑性材料更具有优势。然而，大多数基于COP的微流控器件都是通过组分的溶剂键合制备的。值得注意的是，残留溶剂会对培养的细胞产生影响。本研究采用真空紫外光( VUV )光键合工艺，在不使用任何溶剂的情况下制备微流控器件，并与溶剂键合体系(以环己烷、二氯甲烷或甲苯为溶剂)的性能进行比较，考察残留溶剂对细胞培养的影响。定量免疫荧光实验表明，溶剂结合型COP器件对细胞外基质蛋白(如Matrigel和Ⅰ型胶原)的包被效率低于VUV结合型器件。此外，利用SH-SY5Y神经母细胞瘤细胞评价了该系统的细胞毒性，并在溶剂处理装置中观察到细胞凋亡增加。这些结果为微流控器件制造过程中所用溶剂的影响提供了见解，有助于防止不良反应并建立良好的制造实践。

微流控微生理系统( MPSs )或“芯片上器官”是一种很有前景的替代动物模型用于药物筛选和毒理学试验。然而，大多数微流控器件都采用聚二甲基硅氧烷( PDMS )作为结构材料，存在着一些缺点。环烯烃聚合物( COPs )由于其较低的药物吸收和自荧光性，比PDMS等热塑性材料更具有优势。然而，大多数基于COP的微流控器件都是通过组分的溶剂键合制备的。值得注意的是，残留溶剂会对培养的细胞产生影响。本研究采用真空紫外光( VUV )光键合工艺，在不使用任何溶剂的情况下制备微流控器件，并与溶剂键合体系(以环己烷、二氯甲烷或甲苯为溶剂)的性能进行比较，考察残留溶剂对细胞培养的影响。定量免疫荧光实验表明，溶剂结合型COP器件对细胞外基质蛋白(如Matrigel和Ⅰ型胶原)的包被效率低于VUV结合型器件。此外，利用SH-SY5Y神经母细胞瘤细胞评价了该系统的细胞毒性，并在溶剂处理装置中观察到细胞凋亡增加。这些结果为微流控器件制造过程中所用溶剂的影响提供了见解，有助于防止不良反应并建立良好的制造实践。