Un dispositivo de microfluidos con los patrones de Surco para el estudio del comportamiento celular

Me llamo Jiang, soy investigador postdoctoral en Harvard y MIT, Salud, Ciencia y Tecnología. Mi especialidad en este laboratorio consiste en desarrollar dispositivos novedosos de predicción para estudiar el comportamiento celular. Puedo crear dispositivos de gradiente muy novedosos, así como también integrarlos al dispositivo de predicción.

El dispositivo TC puede manipular con precisión la interacción célula-célula, la interacción celular y el contacto con factores solares celulares. Por lo tanto, utilizando el sistema TC, puedo estudiar y comprender la biología celular básica, así como aplicar aspectos de la biología del desarrollo y de la bioingeniería de células madre. Mi nombre es Amir Manchi y soy estudiante universitario en el laboratorio del profesor Haan, en la División de Ciencias y Tecnología de la Salud de Harvard y MIT.

Y he estado trabajando en dispositivos microfílicos y hemos estado tratando, como prueba de principio, de demostrar que los dispositivos microfluídicos son dispositivos con un gran potencial para el cultivo de células y para realizar diferentes estudios, como estudios de toxicidad. También hemos intentado estudiar y optimizar la caracterización del flujo dentro de estos dispositivos en función de las tasas de flujo, la geometría y otros parámetros distintos. En este momento estamos comenzando en la sala de microfabricación y lo que vamos a hacer es fabricar algunos dispositivos microfluídicos. Para que ocurran los dispositivos microfólicos, necesitamos patrones de obleas de silicio y necesitamos moldes de PDMS encima de ellos. Este polímero de PDMS es en realidad una mezcla de dos componentes diferentes.

Es una mezcla de base de elastómero de silicona y agente curante de elastómero de silicona. La forma en que mezclamos estos dos componentes es en una proporción de 10 a 1, es decir, 10 partes de base y 1 parte de agente curante. Ahora necesito aproximadamente 20 gramos de mi base aquí.

Necesito también dos gramos del agente de curado, y el agente de curado es mucho menos denso. Vendrá mucho más rápido y tengo que tener un poco de cuidado. Entonces ahora está en aproximadamente 22 y quiero mezclar la base con el agente de curado.

Así que usaré una pipeta para hacerlo. Intentaré mezclarlo lo más posible de manera muy uniforme. Quiero verter este polímero de PDMS encima de las obleas de silicio que tienen un patrón en su superficie, y la oblea de silicio ayuda a dar forma a los moldes de PDMS.

En realidad, pueden notar que tengo dos obleas de silicio justo aquí y la razón es que una de ellas es para la capa superior de nuestro dispositivo microfílico y la otra es para la capa inferior. Necesitamos dos capas en los dispositivos microfílicos porque intentamos tener un canal en el interior, y toda la idea detrás de los dispositivos microfluídicos es que deseamos tener flujo dentro de esos canales. Por lo tanto, necesito verter esta mezcla sobre la superficie de ambas obleas de silicio porque hay muchas burbujas dentro de esta mezcla.

Quiero eliminar estas burbujas y lo que hacemos es utilizar vacío para extraerlas. Estamos de regreso en el área principal del laboratorio y, como les mencioné anteriormente, dentro de la mezcla de PDMS hay muchas burbujas que deseamos eliminar. Voy a colocar las mezclas encima de las obleas de silicio dentro de la cámara de vacío. Cerraré la cámara y luego abriré el vacío. Una vez finalizado este proceso, colocaremos los moldes de PDMS dentro de un horno durante toda la noche para hacerlos más sólidos.

Muy bien, estamos en el laboratorio ahora y queremos ensamblar estos dispositivos microfoliculares. Lo que vamos a hacer es tomar los moldes de PDMS, que han estado dentro del incubador durante toda la noche y que ya han formado los patrones presentes en las obleas de silicio. Voy a utilizar dos patrones diferentes. En el lado izquierdo pueden ver el microcanal, que será la capa superior, y en el derecho pueden ver unos patrones de líneas verdes que serán la capa inferior.

Y esto formará las ranuras dentro del microdispositivo. Comienzo cortando estos geles para poder obtener la capa superior, de modo que se separe fácilmente de la oblea de silicio. Lo que haré es transferirla a esta placa de Petri con la cara hacia arriba, de manera que los patrones queden orientados hacia arriba.

Y voy a intentar lo mismo con las ranuras, que eran los patrones de líneas verdes. Estos formarán la capa inferior. Así que una vez que se corte el gel, lo transferiré a la placa de Petri y, para evitar que caiga polvo sobre los patrones, los taparé con cinta adhesiva.

El siguiente paso consiste en perforar los extremos de los canales para permitir que las células y el medio fluyan hacia dentro y hacia fuera. Lo que voy a hacer es lo siguiente: como tengo una superficie amplia aquí y no puedo ver los patrones claramente, voy a usar esto para poder visualizar los canales, y luego perforaré ambos extremos. Así que haré una perforación grande aquí, la cual deberá tener un margen de reserva, y en el otro extremo haré un orificio pequeño para poder utilizar tubos de polietileno en el otro lado.

Ahora estamos en la sala de microfabricación y el siguiente paso consiste en unir las dos superficies diferentes que tenemos. Para ello, se utiliza esta máquina llamada limpiador de plasma, y el proceso se denomina tratamiento con plasma. Lo que ocurre dentro de esta cámara es que se creará un entorno de plasma, y en la interacción entre el plasma y la superficie sucederá que el plasma romperá los enlaces superficiales débiles y los reemplazará con grupos químicos altamente reactivos.

Entonces, lo que sucederá ahora es que voy a retirar las cintas que se colocaron aquí para evitar el polvo y voy a introducir estos moldes dentro de la cámara. Cerraré completamente esta puerta, primero la alimentación eléctrica, luego la bomba, y después estaremos listos para comenzar. Volveremos a revisarlo en cinco a diez minutos.

Ahora quiero apagarlo, así que desactivo la bomba y luego la energía, y abriré la cámara. En realidad, hay una presión negativa aquí, por lo que podrían escuchar el sonido. Eso se debe a la presión negativa, así que saco lentamente mis moldes.

Dado que tenemos ambas superficies con el patrón hacia arriba, voy a tomar la capa inferior, colocarla en mi mano izquierda y luego tomar la capa superior, invertirla y colocarla encima de mis ranuras, y luego empujar las capas una sobre la otra. La resistencia y permanencia del adhesivo son la ventaja de usar esta máquina de tratamiento por plasma. Y lo que ven aquí ahora es que pueden ver claramente el canal en la capa superior y los patrones ranurados en la capa inferior, y ya está listo para el siguiente paso.

Luego, traiga aquí esta sala de cultivo, este medio de cultivo y, a continuación, abra la placa. Entonces podemos cargar directamente la fibronectina, retirar 60 microlitros de fibroína y cargarlos en el dispositivo. A continuación, para generar un flujo dentro del dispositivo y provocar un recubrimiento uniforme mediante vibración dentro del canal, podemos simplemente aplicar una succión suave en la salida.

Después de eso, simplemente colocamos este dispositivo en el incubador y lo mantenemos durante una hora. Tras una hora de enfriamiento con vibración dentro del incubador, extraemos la muestra del incubador y luego utilizamos cinco óxidos, tres, tres fibras de óxido. Realizamos simplemente la fusión y esta sombra, añadimos el medio y luego también contamos las células utilizando el contador de células.

Normalmente, utilizamos alrededor de un millón de células que permanecen dentro del dispositivo. Así que después de la disociación, podemos simplemente pasar un par de veces medio de cultivo y luego extraer la suspensión celular, y a continuación cargarla dentro del canal para facilitar la introducción de las células en el interior del canal. Puede fluir suavemente utilizando el aspirador.

El medio de suma y la suspensión superficial se aspiran a través de la celda de salida generalmente de forma automática, ya sabe, sembrando el canal selectivo, el canal global. Después de eso, simplemente podemos desmontar y colocar el incubador durante una hora, hasta que la célula se extienda completamente dentro del canal. Y luego podemos infundir anexina V y el yoduro de propidio, así como peróxido de hidrógeno.

Luego, estudie su ensayo de la hipótesis temporal. Podemos tomar simplemente la muestra dentro de un alimento de cultivo tisular y luego preparar la solución con dos mililitros de medio DMEM, así como 20 microlitros de anexina V, 40 microlitros de yoduro de propidio y 100 mililitros de peróxido de hidrógeno. A continuación, tome el medio de dos mililitros con anexina V, yoduro de propidio y peróxido de hidrógeno, y luego introduzca la jeringa.

Coloque los dos mil medios y anexar cinco prop yoduro, hidro perxido. Podemos colocar simplemente la solución dentro de los techos y luego eliminar la burbuja y después conectar el C bear. Este es un techo de mil Hamilton hermético al gas.

Este es de tres osos. Este es de techos desechables. Este es un aguja de calibre 27.

Este es un tubo de polietileno PE 20. Después de cargar la solución dentro de una jeringa, simplemente acople, empuje completamente, empuje completamente, empuje y, a veces, golpee ligeramente la jeringa para eliminar la burbuja y luego extraiga la solución. Así que una vez más: empuje completamente, elimine la burbuja y luego aspire suavemente nuevamente.

Así que tome la solución para una comida y luego podemos cambiar la válvula. Empuje, empuje la solución a través de la válvula de tres vías y completamente dentro del tubo. Finalmente, la solución saldrá por la punta de nuestro tubo, y entonces podemos conectar simplemente el tubo al microdispositivo y comenzar a infundir un microlitro por minuto.