Микрофлюидная клеточная культура
Микрофлюидная культура клеток объединяет знания из биологии, биохимии, инженерии и физики для разработки устройств и методов культивирования, поддержания, анализа и экспериментов с клетками на микроуровне. [1] [2] Он объединяет микрофлюидику , набор технологий, используемых для манипулирования небольшими объемами жидкости (мкл, нл, пл) в искусственно изготовленных микросистемах , и культуру клеток , которая включает поддержание и рост клеток в контролируемой лабораторной среде. [3] [4] Микрофлюидика использовалась для исследований клеточной биологии , поскольку размеры микрофлюидных каналов хорошо подходят для физического масштаба клеток (порядка 10 микрометров). [2] Например, эукариотические клетки имеют линейные размеры от 10 до 100 мкм, что соответствует диапазону микрофлюидных размеров. [4] Ключевым компонентом микрофлюидной культуры клеток является способность имитировать клеточное микроокружение, которое включает растворимые факторы, которые регулируют структуру, функцию, поведение и рост клеток. [2] Другим важным компонентом устройств является способность создавать стабильные градиенты, присутствующие in vivo, поскольку эти градиенты играют значительную роль в понимании хемотаксических , дуротаксических и гаптотактических эффектов на клетки. [2]
Изготовление
[ редактировать ]Некоторые соображения по поводу микрофлюидных устройств, касающихся клеточной культуры, включают:
- материал изготовления (например, полидиметилсилоксан (ПДМС) , полистирол )
- геометрия культурного региона
- система управления для подачи и удаления среды , когда это необходимо, с использованием либо пассивных методов (например, гравитационного потока , капиллярных насосов или давления Лапласа «пассивной накачки» на основе ), либо устройства с контролем скорости потока (например, перфузионной системы) [5] [6] [7] [1] [8]
Материал изготовления имеет решающее значение, поскольку не все полимеры биосовместимы, а некоторые материалы, такие как ПДМС, вызывают нежелательную адсорбцию или абсорбцию небольших молекул. [9] [10] Кроме того, неотвержденные олигомеры ПДМС могут проникать в среду для культивирования клеток, что может нанести вред микроокружению. [9] В качестве альтернативы обычно используемому ПДМС были достигнуты успехи в использовании термопластов (например, полистирола) в качестве заменяющего материала. [11] [12]
Пространственная организация клеток в микромасштабных устройствах во многом зависит от геометрии области культуры, в которой клетки могут выполнять функции in vivo . [13] [14] Например, для культивирования нейронов могут потребоваться длинные и узкие каналы . [13] Выбранная система перфузии также может повлиять на выбранную геометрию. Например, в систему, включающую шприцевые насосы, для поддержания клеточной культуры необходимо добавить каналы для входа и выхода перфузии, отходов и загрузки клеток. [15] Перфузия в микрофлюидной клеточной культуре важна для обеспечения длительных периодов культивирования на чипе и дифференциации клеток . [16]
Другие важные аспекты контроля микроокружения включают: плотность посева клеток, уменьшение количества пузырьков воздуха, поскольку они могут разрывать клеточные мембраны, испарение среды из-за недостаточно влажной среды и поддержание клеточной культуры (т.е. регулярную, своевременную смену среды). [17] [16] [18]
Здоровье клетки определяется как коллективное равновесие основных и специализированных клеточных процессов; в то время как клеточный стрессор определяется как стимул, вызывающий отклонение от состояния равновесия. Следовательно, здоровье клеток в микросистемах может быть нарушено в зависимости от конструкции платформы или условий эксплуатации. Воздействие стрессоров внутри микросистем может влиять на клетки прямым и косвенным образом. Поэтому важно спроектировать систему микрофлюидики для культуры клеток таким образом, чтобы свести к минимуму ситуации клеточного стресса. Например, минимизируя клеточную суспензию, избегая резких геометрических форм (которые способствуют образованию пузырьков), создавая более высокие и широкие каналы (чтобы избежать напряжения сдвига) или избегая термочувствительных гидрогелей. [19]
Преимущества
[ редактировать ]Некоторые из основных преимуществ микрофлюидной клеточной культуры включают уменьшенные объемы образцов (особенно важно при использовании первичных клеток, которые часто ограничены) и гибкость в настройке и изучении нескольких микроокружений в одном устройстве. [3] Уменьшенную популяцию клеток можно также использовать в микромасштабной системе (например, несколько сотен клеток) по сравнению с макромасштабными культуральными системами (которые часто требуют 10 клеток). 5 – 10 7 клетки); это может сделать изучение определенных межклеточных взаимодействий более доступным. [10] Такое уменьшенное количество клеток делает изучение неделящихся или медленно делящихся клеток (например, стволовых клеток ) проще, чем традиционные методы культивирования (например, колбы, чашки Петри или планшеты с лунками) из-за меньших объемов образцов. [10] [20] Учитывая небольшие размеры микрофлюидики, можно достичь ламинарного потока , что позволяет легко выполнять манипуляции с культуральной системой, не затрагивая другие культуральные камеры. [20] Ламинарный поток также полезен, поскольку он более точно имитирует динамику жидкости in vivo , что часто делает микромасштабную культуру более актуальной, чем традиционные методы культивирования. [21] Компартментарные микрофлюидные культуры также сочетались с визуализацией кальция в живых клетках, при которой деполяризующие стимулы доставлялись к периферическим окончаниям нейронов, а реакции кальция регистрировались в теле клетки. [22] Этот метод продемонстрировал резкую разницу в чувствительности периферических окончаний по сравнению с телом нейрональной клетки к определенным стимулам, таким как протоны. [22] Это дает отличный пример того, почему так важно изучать периферические терминали изолированно с использованием микрофлюидных устройств для культивирования клеток.
Культурные платформы
[ редактировать ]Традиционная клеточная культура
[ редактировать ]Традиционная двумерная (2D) культура клеток представляет собой культуру клеток, которую проводят на плоской поверхности, например, на дне луночного планшета, и она известна как традиционный метод. [1] Хотя эти платформы полезны для выращивания и пассирования клеток для использования в последующих экспериментах, они не являются идеальной средой для мониторинга реакций клеток на стимулы, поскольку клетки не могут свободно перемещаться или выполнять функции, наблюдаемые in vivo, которые зависят от взаимодействия материала клетки с внеклеточным матриксом. . [1] Для решения этой проблемы было разработано множество методов создания трехмерной (3D) нативной клеточной среды. Одним из примеров 3D-метода является висячая капля, при которой капля с растущими клетками подвешивается и свисает вниз, что позволяет клеткам расти вокруг и друг над другом, образуя сфероид. [23] Метод висячей капли использовался для культивирования опухолевых клеток, но его возможности ограничены сферической геометрией. [24] С момента появления производства микрофлюидных устройств из поли(диметилсилоксана) (ПДМС) с помощью мягкой литографии. [25] Микрофлюидные устройства прогрессировали и доказали свою эффективность в имитации естественной трехмерной среды для клеточных культур. [26]
Микрофлюидная клеточная культура
[ редактировать ]Микрофлюидные устройства позволяют изучать от одной клетки до нескольких сотен клеток в трехмерной среде. Для сравнения, макроскопические 2D-культуры имеют 10 4 до 10 7 клетки на плоской поверхности. [10] Микрофлюидика также обеспечивает химические градиенты, непрерывный поток свежей среды, высокопроизводительное тестирование и прямой вывод на аналитические приборы. [10] Кроме того, открытые микрофлюидные клеточные культуры , такие как «микроканалы», позволяют осуществлять прямые физические манипуляции с клетками с помощью микропипеток. [27] (ECM) используются гидрогели Во многих микрофлюидных системах в качестве поддержки внеклеточного матрикса , которые можно модулировать в зависимости от толщины волокон и размера пор и, как было продемонстрировано, способствуют росту раковых клеток. [28] Были разработаны безгелевые 3D-культуры клеток, позволяющие клеткам расти либо в среде с высокой плотностью клеток, либо в среде с плохим ВКМ. [29] Хотя эти устройства оказались очень полезными, у них есть определенные недостатки, такие как прилипание клеток к поверхности ПДМС, диффузия небольших молекул в ПДМС и вымывание непрореагировавших полимеров ПДМС в среду для культивирования клеток. [10]
Использование 3D-клеточных культур в микрофлюидных устройствах привело к появлению области исследований, называемой «орган-на-чипе» . Первое сообщение об этих типах микрофлюидных культур было использовано для изучения токсичности метаболитов нафталина для печени и легких (Viravaidya et al.). Эти устройства могут вырастить урезанную версию органоподобной системы, которую можно использовать для понимания многих биологических процессов. [1] Добавив дополнительное измерение, можно создать более совершенную клеточную архитектуру, а поведение клеток будет более репрезентативным для in vivo динамики ; клетки могут участвовать в улучшенной связи с соседними клетками, и можно моделировать взаимодействия клетки и внеклеточного матрикса. [1] [30] В этих устройствах камеры или слои коллагена, содержащие разные типы клеток, могут взаимодействовать друг с другом в течение нескольких дней, в то время как различные каналы доставляют питательные вещества в клетки. [1] [31] Преимущество этих устройств заключается в том, что функцию ткани можно охарактеризовать и наблюдать в контролируемых условиях (например, влияние напряжения сдвига на клетки, влияние циклического напряжения или других сил), чтобы лучше понять общую функцию органа. [1] [32] Хотя эти 3D-модели обеспечивают лучшее функционирование органов на клеточном уровне по сравнению с 2D-моделями, все еще существуют проблемы. Некоторые из проблем включают в себя: визуализацию клеток, контроль градиентов в статических моделях (т.е. без перфузионной системы) и трудности с воссозданием сосудистой сети . [32] Несмотря на эти проблемы, 3D-модели по-прежнему используются в качестве инструментов для изучения и тестирования реакции лекарств в фармакологических исследованиях. [1] В последние годы появились микрофлюидные устройства, воспроизводящие сложную in vivo микрососудистую сеть . Органы на чипе также использовались для репликации очень сложных систем, таких как эпителиальные клетки легких в открытых дыхательных путях, и дают ценную информацию о том, как многоклеточные системы и ткани функционируют in vivo. [33] Эти устройства способны создавать физиологически реалистичную трехмерную среду, которая желательна в качестве инструмента для скрининга лекарств, доставки лекарств, межклеточных взаимодействий, метастазирования опухолей и т. д. [34] [35] В одном исследовании исследователи вырастили опухолевые клетки и проверили доставку лекарств цисплатина, ресвератрола и тирапазамина (ТПЗ), а затем измерили влияние этих препаратов на жизнеспособность клеток. [36]
Применение клеток в микрофлюидных системах
[ редактировать ]Микрофлюидные системы можно использовать для культивирования нескольких типов клеток.
Культура клеток млекопитающих
[ редактировать ]Культуры клеток млекопитающих можно засеивать, выращивать в течение нескольких недель, отделять и переносить в свежую культуральную среду до тошноты с помощью цифровых микрофлюидных (ДМФ) устройств в макромасштабе. [37]
Культура клеток немлекопитающих
[ редактировать ]Водоросли
[ редактировать ]Водоросли можно инкубировать, а скорость их роста и выработку липидов можно контролировать с помощью микрофлюидной системы с подвесной каплей. Например, Мишра и др. разработали легкодоступное микрофлюидное устройство размером 25x75 мм. Эта конструкция используется для оптимизации условий путем изменения диаметра лунок, воздействия ультрафиолетового света (вызывающего мутагенез) и тестов на свет/без света для культивирования Botryococcus braunii , одной из наиболее распространенных пресноводных микроводорослей для производства биотоплива . [38]
Бактерии и дрожжи
[ редактировать ]Микрофлюидные системы можно использовать для инкубации больших объемов бактерий и дрожжей колоний . [39] Двухслойное микрохемостат позволяет ученым культивировать клетки в хемостатических и термостатических условиях, не перемещая клетки и не вызывая межклеточного взаимодействия. [39] Капли суспензии дрожжевых клеток можно поместить на чашку с узорчатыми гидрофильными участками и инкубировать в течение 24 часов; затем капли расщепляются, продуцируемые дрожжами белки анализируются с помощью MALDI-MS без уничтожения клеток в исходных каплях. [40]
Мультикультура в микрофлюидике
[ редактировать ]По сравнению с очень сложной микросредой in vivo , традиционная монокультура отдельных типов клеток in vitro предоставляет лишь ограниченную информацию о клеточном поведении из-за отсутствия взаимодействия с другими типами клеток. Обычно передачу сигналов от клетки к клетке можно разделить на четыре категории в зависимости от расстояния: эндокринная передача сигналов , паракринная передача сигналов , аутокринная передача сигналов и юкстакринная передача сигналов . [41] Например, при паракринной передаче сигналов факторы роста, секретируемые одной клеткой, диффундируют на небольшое расстояние к соседней клетке-мишени. [42] тогда как при юкстакринной передаче сигналов мембраносвязанные лиганды одной клетки напрямую связываются с поверхностными рецепторами соседних клеток. [43] Существует три традиционных подхода к включению клеточной передачи сигналов в культуру клеток in vitro : перенос кондиционированной среды, смешанное (или прямое) совместное культивирование и раздельное (или непрямое) совместное культивирование. [44] Использование кондиционированных сред, где культуральная среда одного типа клеток (эффектора) вводится в культуру другого типа клеток (ответчика), является традиционным способом включения эффектов растворимых факторов в клеточную сигнализацию. [45] Однако этот метод допускает только одностороннюю передачу сигналов, не применим к короткоживущим факторам (которые часто разлагаются перед переносом в культуру клеток-респондеров) и не позволяет проводить временные наблюдения за секретируемыми факторами. [46] В последнее время совместное культивирование стало преобладающим подходом к изучению эффекта клеточной коммуникации путем совместного культивирования двух биологически родственных типов клеток. Смешанное совместное культивирование — это самый простой метод совместного культивирования, при котором два типа клеток находятся в прямом контакте в одном культуральном отсеке при желаемом соотношении клеток. [47] Клетки могут взаимодействовать посредством паракринной и юкстакринной передачи сигналов, но отдельные обработки и последующий анализ одного типа клеток практически невозможны из-за полностью смешанной популяции клеток. [48] [49] Более распространенным методом является раздельное совместное культивирование, при котором два типа клеток физически разделены, но могут взаимодействовать в общей среде посредством паракринной передачи сигналов. Физическим барьером может быть пористая мембрана, твердая стенка или гидрогелевая перегородка. [48] [49] [50] [51] [52] [53] Если физический барьер можно устранить (например, в ПДМС или гидрогеле), анализ также можно использовать для изучения клеточной инвазии или миграции клеток. [49] [52] Проекты совместного культивирования могут быть адаптированы к трех- или мультикультурам, которые часто более репрезентативны для условий in vivo по сравнению с совместным культивированием. [49] [50] [54] [55]
Мультикультурные системы закрытого канала
[ редактировать ]Гибкость микрофлюидных устройств в значительной степени способствует развитию мультикультурных исследований за счет улучшения контроля над пространственными структурами. Чаще всего используются системы закрытого канала, созданные PDMS, поскольку PDMS традиционно обеспечивает быстрое прототипирование. Например, смешанная совместная культура может быть легко достигнута в микрофлюидике на основе капель с помощью системы совместной инкапсуляции для изучения паракринной и юкстакринной передачи сигналов . [56] Два типа клеток совместно инкапсулируются в капли путем объединения двух потоков насыщенных клетками растворов агарозы. После гелеобразования агарозные микрогели будут служить трехмерной микросредой для совместного культивирования клеток. [56] Раздельная совместная культура также реализуется в микрофлюидных каналах для изучения паракринной передачи сигналов. человека Альвеолярные эпителиальные клетки и микрососудистые эндотелиальные клетки можно совместно культивировать в разделенных на компартменты каналах PDMS, разделенных тонкой, пористой и растягивающейся мембраной из PDMS, чтобы имитировать альвеолярно-капиллярный барьер . [51] Эндотелиальные клетки также можно культивировать совместно с раковыми клетками в монослое, разделив их трехмерным коллагеновым каркасом, для изучения миграции эндотелиальных клеток и роста капилляров. [57] слюнной железы При внедрении в гели клетки аденоидно-кистозной карциномы (АКК) можно культивировать совместно с фибробластами , ассоциированными с карциномой (CAF), во внеклеточном 3D -матриксе для изучения инвазии рака, регулируемой стромой, в трехмерной среде. [58] Если юкстакринную передачу сигналов необходимо исследовать исключительно без паракринной передачи сигналов, можно сконструировать микрофлюидный массив для совместной культуры с отдельными клетками на основе принципа клеточного клапана. [59]
Мультикультурные системы открытого канала
[ редактировать ]Хотя микрофлюидика с закрытым каналом (обсуждаемая в разделе выше ) предлагает высокую настраиваемость и биологическую сложность для мультикультуры, операция часто требует опыта обращения и специального оборудования, такого как насосы и клапаны . [49] [53] Кроме того, известно, что использование ПДМС оказывает неблагоприятное воздействие на культуру клеток, включая выщелачивание олигомеров или абсорбцию небольших молекул, что часто подвергается сомнению биологами. [60] Поэтому начали появляться открытые микрофлюидные устройства из полистирола (ПС), хорошо зарекомендовавшего себя материала для культивирования клеток. [60] Преимуществами открытых мультикультурных конструкций являются прямой доступ к пипетке и простота изготовления ( микрофрезерование , 3D-печать , литье под давлением или бритвенная печать – без необходимости последующего этапа склеивания или методов очистки каналов). [49] [53] [61] [62] [63] Их также можно включать в традиционную культуральную посуду (луночный планшет или чашку Петри ), сохраняя при этом сложность для экспериментов с несколькими культурами. [49] [53] [62] [63] Например, «монорельсовое устройство», которое формирует стенки гидрогеля вдоль рельса посредством спонтанного капиллярного потока, может быть вставлено в коммерчески доступные 24-луночные планшеты. [62] Гибкая геометрия рисунка достигается за счет простой замены вставок, напечатанных или фрезерованных на 3D-принтере. Монорельсовое устройство также может быть адаптировано для изучения передачи сигналов растворимого фактора нескольких царств, что затруднено при совместном культивировании в традиционных средах из-за различных требований к средам и культурам для микробных клеток и клеток млекопитающих. [62] Еще одно открытое мультикультурное устройство, изготовленное методом бритвенной печати, способно интегрировать многочисленные методы культивирования, включая 2D, 3D, Transwell и сфероидную культуру. [49] Он также демонстрирует улучшенную диффузию, способствующую паракринной передаче сигналов растворимого фактора. [49]
Контроль клеточного микроокружения
[ редактировать ]Микрофлюидные системы расширяют свои возможности по контролю локального клеточного микроокружения за пределы того, что возможно с помощью традиционных систем культивирования . Возможность создания различных сред стабильным, устойчивым и точным образом оказывает значительное влияние на исследования и исследования клеточных культур. Эти факторы окружающей среды включают физические ( напряжение сдвига ), биохимические ( межклеточные взаимодействия , межклеточные взаимодействия, взаимодействия клетка-субстрат) и физико-химические (pH, CO 2 , температура , O 2 ) факторы. [64]
Контроль концентрации кислорода
[ редактировать ]Кислород играет важную роль в биологических системах. [65] Контроль концентрации кислорода является одним из ключевых элементов при разработке микрофлюидных систем, будь то аэробные виды или при модуляции клеточных функций in vivo , таких как базовый метаболизм и функции. [65] Было разработано несколько микрофлюидных систем для контроля желаемых концентраций газа для клеточной культуры. Например, создание градиентов кислорода было достигнуто за счет построения однотонких слоев ПДМС внутри каналов (толщина менее 50 мкм, коэффициент диффузии кислорода в нативном ПДМС при 25 °C, D = 3,55x10). −5 см 2 с −1 ) без использования газовых баллонов и средств, поглощающих кислород; таким образом, устройство для микрофлюидной культуры клеток можно размещать в инкубаторах и легко эксплуатировать. [66] Однако ПДМС может быть проблематичным при адсорбции небольших гидрофобных частиц. [67] Поли(метилпентен) (ПМП) может быть альтернативным материалом, поскольку он обладает высокой кислородной проницаемостью и биосовместимостью, как и ПДМС. [68] [69] Помимо проблем контроля концентрации газа, еще одной задачей, которую необходимо решить, является мониторинг кислорода в микрофлюидной системе. Существует множество различных индикаторов-красителей, которые можно использовать в качестве оптического люминесцентного датчика кислорода, который основан на явлении тушения люминесценции кислородом без потребления кислорода в системе. [70] Этот метод делает возможным мониторинг кислорода в микромасштабных средах и может применяться в биологических лабораториях. [70]
Контроль температуры
[ редактировать ]Температура может восприниматься клетками и влиять на их поведение, например, на кинетику биохимических реакций . [71] Однако в традиционных системах культивирования клеток трудно контролировать температуру с высоким разрешением; тогда как доказано, что микрофлюидные системы успешно достигают желаемой температуры в различных температурных условиях с помощью нескольких методов. [71] Например, градиент температуры в микрофлюидной системе может быть достигнут путем смешивания двух или более входов с разными температурами и скоростями потока, а температура измеряется в выходных каналах путем внедрения на полимерной аквариумных термопар основе . [72] Кроме того, путем установки нагревателей и цифровых датчиков температуры в основании микрофлюидной системы было продемонстрировано, что микрофлюидная система культуры клеток может непрерывно работать не менее 500 часов. [73] Каналы циркулирующей воды в микрофлюидной системе также используются для точного контроля температуры каналов и камер клеточных культур. [39] Кроме того, помещение устройства в инкубатор для клеточных культур также позволяет легко контролировать температуру клеточной культуры. [74]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с д и ж г час я Бхатия С.Н., Ингбер Д.Е. (август 2014 г.). «Микрофлюидные органы на чипах». Природная биотехнология . 32 (8): 760–72. дои : 10.1038/nbt.2989 . ПМИД 25093883 . S2CID 988255 .
- ^ Jump up to: а б с д Молодой EW, Beebe DJ (март 2010 г.). «Основы микрофлюидной культуры клеток в контролируемой микросреде» . Обзоры химического общества . 39 (3): 1036–48. дои : 10.1039/b909900j . ПМК 2967183 . ПМИД 20179823 .
- ^ Jump up to: а б Мелинг М., Тай С. (февраль 2014 г.). «Микрофлюидная клеточная культура». Современное мнение в области биотехнологии . 25 : 95–102. дои : 10.1016/j.copbio.2013.10.005 . ПМИД 24484886 .
- ^ Jump up to: а б Генеральный директор Уайтсайдса (июль 2006 г.). «Истоки и будущее микрофлюидики». Природа . 442 (7101): 368–73. Бибкод : 2006Natur.442..368W . дои : 10.1038/nature05058 . ПМИД 16871203 . S2CID 205210989 .
- ^ Чо Б.С., Шустер Т.Г., Чжу X, Чанг Д., Смит Г.Д., Такаяма С. (апрель 2003 г.). «Интегрированная микрофлюидная система с пассивным приводом для разделения подвижных сперматозоидов». Аналитическая химия . 75 (7): 1671–5. дои : 10.1021/ac020579e . ПМИД 12705601 .
- ^ Циммерманн М., Шмид Х., Хунцикер П., Деламарш Э. (январь 2007 г.). «Капиллярные насосы для автономных капиллярных систем». Лаборатория на чипе . 7 (1): 119–25. дои : 10.1039/b609813d . ПМИД 17180214 . S2CID 5583380 .
- ^ Уокер Дж., Beebe DJ (август 2002 г.). «Метод пассивной накачки для микрофлюидных устройств». Лаборатория на чипе . 2 (3): 131–4. CiteSeerX 10.1.1.118.5648 . дои : 10.1039/b204381e . ПМИД 15100822 .
- ^ Ким Л., То Ю.К., Волдман Дж., Ю Х. (июнь 2007 г.). «Практическое руководство по микрофлюидной перфузионной культуре прикрепившихся клеток млекопитающих». Лаборатория на чипе . 7 (6): 681–94. дои : 10.1039/b704602b . ПМИД 17538709 . S2CID 1453088 .
- ^ Jump up to: а б Регер К.Дж., Доменек М., Кепсель Дж.Т., Карвер К.С., Эллисон-Зельски С.Дж., Мерфи В.Л., Шулер Л.А., Аларид Э.Т., Биб DJ (август 2009 г.). «Биологическое значение микрожидкостной культуры клеток на основе полидиметилсилоксана» . Лаборатория на чипе . 9 (15): 2132–9. дои : 10.1039/b903043c . ПМЦ 2792742 . ПМИД 19606288 .
- ^ Jump up to: а б с д и ж Халлдорссон С., Лукуми Э., Гомес-Шёберг Р., Флеминг Р.М. (январь 2015 г.). «Преимущества и проблемы микрожидкостной культуры клеток в полидиметилсилоксановых устройствах» . Биосенсоры и биоэлектроника . 63 : 218–231. дои : 10.1016/j.bios.2014.07.029 . ПМИД 25105943 .
- ^ Бертье Э., Янг Э.В., Биб Д. (апрель 2012 г.). «Инженеры из страны ПДМС, биологи из Полистирении». Лаборатория на чипе . 12 (7): 1224–37. дои : 10.1039/c2lc20982a . ПМИД 22318426 .
- ^ ван Мидвуд П.М., Янсе А., Мерема М.Т., Гротуис Г.М., Верпоорте Э. (май 2012 г.). «Сравнение биосовместимости и адсорбционных свойств различных пластиков для современных микрофлюидных моделей культур клеток и тканей». Аналитическая химия . 84 (9): 3938–44. дои : 10.1021/ac300771z . ПМИД 22444457 .
- ^ Jump up to: а б Ри С.В., Тейлор А.М., Ту CH, Криббс Д.Х., Котман CW, Чон Н.Л. (январь 2005 г.). «Узорчатая клеточная культура внутри микрофлюидных устройств». Лаборатория на чипе . 5 (1): 102–7. дои : 10.1039/b403091e . hdl : 10371/7982 . ПМИД 15616747 . S2CID 45351341 .
- ^ Фолч А., Тонер М. (1 января 1998 г.). «Клеточные микропаттерны на биосовместимых материалах» . Биотехнологический прогресс . 14 (3): 388–92. дои : 10.1021/bp980037b . ПМИД 9622519 . S2CID 7780457 .
- ^ Хунг П.Дж., Ли П.Дж., Сабучи П., Лин Р., Ли Л.П. (январь 2005 г.). «Массив непрерывной перфузии микрожидкостных клеточных культур для высокопроизводительных клеточных анализов» . Биотехнология и биоинженерия . 89 (1): 1–8. дои : 10.1002/бит.20289 . ПМИД 15580587 .
- ^ Jump up to: а б Туровская А, Фигероа-Масот X, Фолч А (январь 2005 г.). «Дифференциация на чипе: микрофлюидная платформа для долгосрочных исследований клеточных культур». Лаборатория на чипе . 5 (1): 14–9. дои : 10.1039/b405719h . ПМИД 15616734 .
- ^ Мейванцсон I, Beebe DJ (13 июня 2008 г.). «Модели клеточных культур в микрофлюидных системах». Ежегодный обзор аналитической химии . 1 (1): 423–49. Бибкод : 2008ARAC....1..423M . дои : 10.1146/annurev.anchem.1.031207.113042 . ПМИД 20636085 . S2CID 10720180 .
- ^ Ю Х, Александр СМ, Beebe DJ (июнь 2007 г.). «Понимание микроканальной культуры: параметры, участвующие в передаче сигналов растворимого фактора». Лаборатория на чипе . 7 (6): 726–30. дои : 10.1039/b618793e . ПМИД 17538714 . S2CID 31753568 .
- ^ Варма С., Волдман Дж. (ноябрь 2018 г.). «Уход за клетками в микросистемах: принципы и практика проектирования и эксплуатации клеточно-безопасных устройств» . Лаборатория на чипе . 18 (22): 3333–3352. дои : 10.1039/C8LC00746B . ПМК 6254237 . ПМИД 30324208 .
- ^ Jump up to: а б Гомес-Шёберг Р., Лейрат А.А., Пироне Д.М., Чен К.С., Quake SR (ноябрь 2007 г.). «Универсальная, полностью автоматизированная микрофлюидная система культивирования клеток» . Аналитическая химия . 79 (22): 8557–63. дои : 10.1021/ac071311w . ПМИД 17953452 .
- ^ Чиметта Э., Вуняк-Новакович Г (сентябрь 2014 г.). «Микромасштабные технологии регулирования дифференцировки стволовых клеток человека» . Экспериментальная биология и медицина . 239 (9): 1255–63. дои : 10.1177/1535370214530369 . ПМЦ 4476254 . ПМИД 24737735 .
- ^ Jump up to: а б Кларк А.Дж., Менендес Г., АльКатари М., Патель Н., Арстад Э., Скьяво Г., Кольценбург М. (июль 2018 г.). «Функциональная визуализация в микрофлюидных камерах показывает, что чувствительность сенсорных нейронов по-разному регулируется между областями нейронов» . Боль . 159 (7): 1413–1425. doi : 10.1097/j.pain.0000000000001145 . ПМИД 29419650 . S2CID 3441948 .
- ^ Келлер GM (декабрь 1995 г.). «Дифференциация эмбриональных стволовых клеток in vitro». Современное мнение в области клеточной биологии . 7 (6): 862–9. дои : 10.1016/0955-0674(95)80071-9 . ПМИД 8608017 .
- ^ Келм Дж.М., Тимминс Н.Е., Браун С.Дж., Фуссенеггер М., Нильсен Л.К. (июль 2003 г.). «Метод получения гомогенных многоклеточных опухолевых сфероидов, применимый к широкому спектру типов клеток». Биотехнология и биоинженерия . 83 (2): 173–80. дои : 10.1002/бит.10655 . ПМИД 12768623 .
- ^ Даффи, округ Колумбия, Макдональд Джей Си, Шуллер О. Джей, генеральный директор Whitesides (декабрь 1998 г.). «Быстрое прототипирование микрофлюидных систем в поли(диметилсилоксане)». Аналитическая химия . 70 (23): 4974–84. дои : 10.1021/ac980656z . ПМИД 21644679 . S2CID 7551919 .
- ^ Гупта Н., Лю Дж.Р., Патель Б., Соломон Д.Е., Вайдья Б., Гупта В. (март 2016 г.). «3D-модели клеточных культур на основе микрофлюидики: полезность в открытии и исследовании доставки новых лекарств» . Биоинженерия и трансляционная медицина . 1 (1): 63–81. дои : 10.1002/btm2.10013 . ПМК 5689508 . ПМИД 29313007 .
- ^ Сюй Ч., Чен С., Фолч А. (октябрь 2004 г.). « Микроканалы» для доступа микропипеток к отдельным клеткам в микрожидкостных средах» . Лаборатория на чипе . 4 (5): 420–4. дои : 10.1039/B404956J . ПМИД 15472724 .
- ^ Ма Ю.Х., Миддлтон К., Ю Л., Сан Ю. (9 апреля 2018 г.). «Обзор микрофлюидных подходов к исследованию экстравазации рака во время метастазирования» . Микросистемы и наноинженерия . 4 : 17104. дои : 10.1038/micronano.2017.104 . ISSN 2055-7434 .
- ^ Онг С.М., Чжан С., То Ю.К., Ким Ш., Фу Х.Л., Тан Ч.Х. и др. (август 2008 г.). «Безгелевая 3D-микрофлюидная система культивирования клеток». Биоматериалы . 29 (22): 3237–44. doi : 10.1016/j.bimaterials.2008.04.022 . ПМИД 18455231 .
- ^ Пампалони Ф., Рейно Э.Г., Стельцер Э.Х. (октябрь 2007 г.). «Третье измерение устраняет разрыв между клеточной культурой и живой тканью». Обзоры природы. Молекулярно-клеточная биология . 8 (10): 839–45. дои : 10.1038/nrm2236 . ПМИД 17684528 . S2CID 23837249 .
- ^ Ха Д., Гамильтон Г.А., Ингбер Д.Э. (декабрь 2011 г.). «От 3D-культуры клеток к органам на чипах» . Тенденции в клеточной биологии . 21 (12): 745–54. дои : 10.1016/j.tcb.2011.09.005 . ПМК 4386065 . ПМИД 22033488 .
- ^ Jump up to: а б ван Дуйнен В., Трич С.Дж., Джур Дж., Вулто П., Ханкемайер Т. (декабрь 2015 г.). «Микрофлюидная 3D-культура клеток: от инструментов к моделям тканей» . Современное мнение в области биотехнологии . 35 : 118–26. дои : 10.1016/j.copbio.2015.05.002 . hdl : 1887/3197391 . ПМИД 26094109 .
- ^ Бенам К.Х., Вилленав Р., Луккези С., Вароне А., Юбо С., Ли Х.Х. и др. (февраль 2016 г.). «Маленькие дыхательные пути на чипе позволяют анализировать воспаление легких у человека и реакцию на лекарства in vitro» . Природные методы . 13 (2): 151–7. дои : 10.1038/nmeth.3697 . ПМИД 26689262 . S2CID 13239849 .
- ^ Соруш Ф., Чжан Т., Кинг DJ, Тан Ю., Деосаркар С., Прабхакарпандиан Б. и др. (ноябрь 2016 г.). «Новый микрофлюидный анализ выявил ключевую роль протеинкиназы C δ в регуляции взаимодействия нейтрофилов и эндотелия человека» . Журнал биологии лейкоцитов . 100 (5): 1027–1035. дои : 10.1189/jlb.3ma0216-087r . ПМК 5069089 . ПМИД 27190303 .
- ^ Тан Ю, Соруш Ф, Деосаркар С, Ван Б, Пандиан П, Киани МФ (апрель 2016 г.). «Новая синтетическая опухолевая платформа для скрининга систем доставки лекарств» . Журнал ФАСЭБ . 30 . дои : 10.1096/fasebj.30.1_supplement.698.7 . S2CID 91485349 .
- ^ Патра Б, Пэн CC, Ляо WH, Ли CH, Тунг YC (февраль 2016 г.). «Тестирование лекарств и анализ проточной цитометрии на большом количестве опухолевых сфероидов одинакового размера с использованием микрофлюидного устройства» . Научные отчеты . 6 (1): 21061. Бибкод : 2016NatSR...621061P . дои : 10.1038/srep21061 . ПМЦ 4753452 . ПМИД 26877244 .
- ^ Барбулович-Над, Ирена; Ау, Сэм Х.; Уилер, Аарон Р. (21 июня 2010 г.). «Микрофлюидная платформа для полной культуры клеток млекопитающих» . Лаборатория на чипе . 10 (12): 1536–1542. дои : 10.1039/c002147d . ISSN 1473-0197 . ПМИД 20393662 .
- ^ Мишра, Шубханвит; Лю, И-Джу; Чен, Чи-Шо; Яо, Да-Ченг (январь 2021 г.). «Легкодоступный микрофлюидный чип для высокопроизводительного скрининга микроводорослей при производстве биотоплива» . Энергии . 14 (7): 1817. doi : 10.3390/en14071817 .
- ^ Jump up to: а б с Гройсман, Алекс; Лобо, Кэролайн; Чо, ХоДжунг; Кэмпбелл, Дж. Кайл; Дюфур, Ян С.; Стивенс, Энн М.; Левченко, Андре (сентябрь 2005 г.). «Микрофлюидный хемостат для экспериментов с бактериальными и дрожжевыми клетками» . Природные методы . 2 (9): 685–689. дои : 10.1038/nmeth784 . ISSN 1548-7091 . ПМИД 16118639 . S2CID 6556619 .
- ^ Хайдас, Доминик; Напиорковская, Марта; Шмитт, Стивен; Диттрих, Петра С. (03 марта 2020 г.). «Параллельный отбор проб из нанолитровых капельных массивов для неинвазивного анализа белков при дискретном культивировании дрожжей с помощью MALDI-MS» . Аналитическая химия . 92 (5): 3810–3818. дои : 10.1021/acs.analchem.9b05235 . ISSN 0003-2700 . ПМИД 31990188 . S2CID 210935049 .
- ^ Купер, Джеффри М. (2000). «Сигнальные молекулы и их рецепторы» . Клетка: молекулярный подход. 2-е издание .
- ^ Уордингер Р.Дж., Кларк А.Ф. (2008). «Факторы роста и нейротрофические факторы как мишени». Глазная терапия . Эльзевир. стр. 87–116. дои : 10.1016/b978-012370585-3.50007-8 . ISBN 978-0-12-370585-3 .
- ^ Тории КУ (2004). «Киназы повторяющихся рецепторов, богатых лейцином, в растениях: структура, функции и пути передачи сигнала». Международный обзор цитологии . Том. 234. Эльзевир. стр. 1–46. дои : 10.1016/s0074-7696(04)34001-5 . ISBN 978-0-12-364638-5 . ПМИД 15066372 .
- ^ Regier MC, Alarid ET, Beebe DJ (июнь 2016 г.). «Прогресс в понимании гетеротипических взаимодействий в мультикультурных моделях рака молочной железы» . Интегративная биология . 8 (6): 684–92. дои : 10.1039/C6IB00001K . ПМК 4993016 . ПМИД 27097801 .
- ^ Лайонс Р.М., Кески-Оя Дж., Мозес Х.Л. (май 1988 г.). «Протеолитическая активация латентного трансформирующего фактора роста-бета из среды, кондиционированной фибробластами» . Журнал клеточной биологии . 106 (5): 1659–65. дои : 10.1083/jcb.106.5.1659 . ПМК 2115066 . ПМИД 2967299 .
- ^ Богданович Д.Р., Лу Х.Х. (апрель 2013 г.). «Изучение межклеточной коммуникации в совместной культуре» . Биотехнологический журнал . 8 (4): 395–6. дои : 10.1002/biot.201300054 . ПМК 4230534 . ПМИД 23554248 .
- ^ Гандольфи Ф., Мур Р.М. (сентябрь 1987 г.). «Стимуляция раннего эмбрионального развития у овец путем совместного культивирования с эпителиальными клетками яйцевода» . Журнал репродукции и фертильности . 81 (1): 23–8. дои : 10.1530/jrf.0.0810023 . ПМИД 3668954 .
- ^ Jump up to: а б Бенам К.Х., Вилленав Р., Луккези С., Вароне А., Юбо С., Ли Х.Х. и др. (февраль 2016 г.). «Маленькие дыхательные пути на чипе позволяют анализировать воспаление легких у человека и реакцию на лекарства in vitro» . Природные методы . 13 (2): 151–7. дои : 10.1038/nmeth.3697 . ПМИД 26689262 . S2CID 13239849 .
- ^ Jump up to: а б с д и ж г час я Альварес-Гарсиа Ю.Р., Рамос-Крус К.П., Агостини-Инфансон Р.Дж., Столлкоп Л.Е., Биб DJ, Уоррик Дж.В., Доменек М. (октябрь 2018 г.). «Открытая мультикультурная платформа для простого и гибкого изучения межклеточных взаимодействий» . Лаборатория на чипе . 18 (20): 3184–3195. дои : 10.1039/C8LC00560E . ПМЦ 8815088 . ПМИД 30204194 .
- ^ Jump up to: а б Хатерелл К., Куро П.О., Ромеро И.А., Векслер Б., Пилкингтон Г.Дж. (август 2011 г.). «Разработка трехмерной полностью человеческой модели гематоэнцефалического барьера in vitro с использованием моделей Transwell моно-, совместного и трикультивирования». Журнал методов нейробиологии . 199 (2): 223–9. doi : 10.1016/j.jneumeth.2011.05.012 . ПМИД 21609734 . S2CID 6512165 .
- ^ Jump up to: а б Ха Д., Мэтьюз Б.Д., Маммото А., Монтойя-Завала М., Синь Х.И., Ингбер Д.Э. (июнь 2010 г.). «Восстановление функций легких на уровне органов на чипе» . Наука . 328 (5986): 1662–8. Бибкод : 2010Sci...328.1662H . дои : 10.1126/science.1188302 . ПМЦ 8335790 . ПМИД 20576885 . S2CID 11011310 .
- ^ Jump up to: а б Ван И.Е., Шань Дж., Чой Р., О С., Кеплер К.К., Чен Ф.Х., Лу Х.Х. (декабрь 2007 г.). «Роль взаимодействия остеобластов и фибробластов в формировании интерфейса связка-кость» . Журнал ортопедических исследований . 25 (12): 1609–20. дои : 10.1002/jor.20475 . ПМИД 17676622 . S2CID 22463821 .
- ^ Jump up to: а б с д Чжан Т., Лих Д., Нагао Р.Дж., Сюэ Дж., Бертье Э., Химмельфарб Дж. и др. (май 2020 г.). «Открытая микрофлюидная совместная культура обнаруживает паракринную передачу сигналов от эпителиальных клеток почек человека, что способствует почечной специфичности эндотелиальных клеток» . Американский журнал физиологии. Почечная физиология . 319 (1): Ф41–Ф51. дои : 10.1152/ajprenal.00069.2020 . ПМЦ 7468832 . ПМИД 32390509 .
- ^ Regier MC, Maccoux LJ, Weinberger EM, Regehr KJ, Berry SM, Beebe DJ, Alarid ET (август 2016 г.). «Переход от моно- к ко- и три-культуре уникальным образом влияет на экспрессию генов при раке молочной железы, стромальных и иммунных компартментах» . Биомедицинские микроустройства . 18 (4): 70. дои : 10.1007/s10544-016-0083-x . ПМК 5076020 . ПМИД 27432323 .
- ^ Теберге А.Б., Ю Дж., Янг Э.В., Рике В.А., Бушман В., Биби DJ (март 2015 г.). «Микрофлюидный мультикультуральный анализ для анализа биомолекулярной передачи сигналов при ангиогенезе» . Аналитическая химия . 87 (6): 3239–46. дои : 10.1021/ac503700f . ПМК 4405103 . ПМИД 25719435 .
- ^ Jump up to: а б Тумаркин Э., Цаду Л., Чазар Э., Со М., Чжан Х., Ли А. и др. (июнь 2011 г.). «Высокопроизводительное комбинаторное совместное культивирование клеток с использованием микрофлюидики» . Интегративная биология . 3 (6): 653–62. дои : 10.1039/c1ib00002k . ПМИД 21526262 .
- ^ Чунг С., Судо Р., Мак П.Дж., Ван Ч.Р., Викерман В., Камм Р.Д. (январь 2009 г.). «Миграция клеток в каркасы в условиях совместного культивирования на микрофлюидной платформе» . Лаборатория на чипе . 9 (2): 269–75. дои : 10.1039/B807585A . ПМИД 19107284 .
- ^ Лю Т, Линь Б, Цинь Дж (июль 2010 г.). «Связанные с карциномой фибробласты способствовали инвазии опухолевых сфероидов на микрофлюидном устройстве для 3D-совместного культивирования» . Лаборатория на чипе . 10 (13): 1671–7. дои : 10.1039/c000022a . ПМИД 20414488 .
- ^ Фримат Дж. П., Беккер М., Чан Ю. Ю., Маргграф У., Янасек Д., Хенгстлер Дж. Г. и др. (январь 2011 г.). «Микрофлюидный массив с клеточными клапанами для совместного культивирования отдельных клеток» . Лаборатория на чипе . 11 (2): 231–7. дои : 10.1039/C0LC00172D . ПМИД 20978708 .
- ^ Jump up to: а б Бертье Э., Янг Э.В., Биб Д. (апрель 2012 г.). «Инженеры из ПДМС-земли, Биологи из Полистирении» . Лаборатория на чипе . 12 (7): 1224–37. дои : 10.1039/c2lc20982a . ПМИД 22318426 .
- ^ Ли Ю, Чхве Дж.В., Ю Дж., Пак Д., Ха Дж., Сон К. и др. (август 2018 г.). «Микрофлюидика внутри скважины: 3D-культурная платформа из литого пластика» . Лаборатория на чипе . 18 (16): 2433–2440. дои : 10.1039/C8LC00336J . ПМИД 29999064 .
- ^ Jump up to: а б с д Берри С.Б., Чжан Т., Дэй Дж.Х., Су X, Уилсон И.З., Бертье Э., Теберг AB (декабрь 2017 г.). «Модернизация луночных планшетов с использованием открытого микрофлюидного рисунка» . Лаборатория на чипе . 17 (24): 4253–4264. дои : 10.1039/C7LC00878C . ПМИД 29164190 .
- ^ Jump up to: а б Дэй Дж.Х., Николсон Т.М., Су Х, ван Нил Т.Л., Клинтон И., Котандапани А. и др. (январь 2020 г.). «Отлитые под давлением вставки для открытых микрофлюидных лунок для удобного совместного культивирования и микроскопии» . Лаборатория на чипе . 20 (1): 107–119. дои : 10.1039/C9LC00706G . ПМК 6917835 . ПМИД 31712791 .
- ^ Колуччио, Мария Лаура; Пероцциелло, Херардо; Малара, Наталья; Парротта, Эльвира; Чжан, Пэн; Дорогой, Франческо; Лимонги, Таня; Радж, Пушпарани Майкл; Куда, Джанни; Канделоро, Патрицио; Ди Фабрицио, Энцо (01 марта 2019 г.). «Микрофлюидные платформы для клеточных культур и исследований» . Микроэлектронная инженерия . 208 : 14–28. дои : 10.1016/j.mee.2019.01.004 . ISSN 0167-9317 . S2CID 139526196 .
- ^ Jump up to: а б Аллен, Джаред В.; Бхатия, Сангита Н. (5 мая 2003 г.). «Формирование стационарных градиентов кислорода in vitro: применение к зонированию печени» . Биотехнология и биоинженерия . 82 (3): 253–262. дои : 10.1002/бит.10569 . ISSN 0006-3592 . ПМИД 12599251 .
- ^ Чен, Юнг-Энн; Кинг, Эндрю Д.; Ши, Сю-Чен; Пэн, Цзянь-Чунг; Ву, Чуэ-Ю; Ляо, Вэй-Хао; Тунг, И-Чунг (7 ноября 2011 г.). «Генерация градиентов кислорода в микрофлюидных устройствах для культуры клеток с использованием пространственно ограниченных химических реакций» . Лаборатория на чипе . 11 (21): 3626–3633. дои : 10.1039/c1lc20325h . ISSN 1473-0189 . ПМИД 21915399 .
- ^ Топке, Майкл В.; Биб, Дэвид Дж. (декабрь 2006 г.). «Поглощение малых молекул ПДМС и последствия в микрофлюидных приложениях» . Лаборатория на чипе . 6 (12): 1484–1486. дои : 10.1039/b612140c . ISSN 1473-0197 . ПМИД 17203151 .
- ^ Слепичка, Петр; Тростова, Симона; Слепичкова Касалкова, Никола; Кольска, Зденька; Малинский, Петр; Маккова, Анна; Бачакова, Люси; Шворчик, Вацлав (1 июля 2012 г.). «Наноструктурирование полиметилпентена методом плазменной и термообработки для улучшения биосовместимости» . Деградация и стабильность полимеров . 97 (7): 1075–1082. doi : 10.1016/j.polymdegradstab.2012.04.013 . ISSN 0141-3910 .
- ^ Окс, Кристофер Дж.; Касуя, Дзюнъити; Павези, Андреа; Камм, Роджер Д. (23 декабря 2013 г.). «Уровень кислорода в термопластичных микрофлюидных устройствах во время культуры клеток» . Лаборатория на чипе . 14 (3): 459–462. дои : 10.1039/C3LC51160J . ISSN 1473-0189 . ПМЦ 4305448 . ПМИД 24302467 .
- ^ Jump up to: а б Грист, Саманта М.; Хростовский, Лукас; Чунг, Карен С. (2010). «Оптические датчики кислорода для применения в микрофлюидной культуре клеток» . Датчики (Базель, Швейцария) . 10 (10): 9286–9316. дои : 10.3390/s101009286 . ISSN 1424-8220 . ПМК 3230974 . ПМИД 22163408 .
- ^ Jump up to: а б Мейванцсон, Ивар; Биб, Дэвид Дж. (2008). «Модели клеточных культур в микрофлюидных системах» . Ежегодный обзор аналитической химии . 1 : 423–449. Бибкод : 2008ARAC....1..423M . дои : 10.1146/annurev.anchem.1.031207.113042 . ISSN 1936-1335 . ПМИД 20636085 .
- ^ Пирс, Томас М.; Уилсон, Дж. Адам; Оукс, С. Джордж; Чиу, Шинг-Ян; Уильямс, Джастин С. (январь 2005 г.). «Интегрированная микроэлектродная матрица и микрофлюидика для температурного зажима сенсорных нейронов в культуре» . Лаборатория на чипе . 5 (1): 97–101. дои : 10.1039/b407871c . ISSN 1473-0197 . ПМИД 15616746 .
- ^ Ли, Кевин С.; Боккацци, Паоло; Сински, Энтони Дж.; Рам, Раджив Дж. (21 мая 2011 г.). «Микрофлюидный хемостат и турбидостат с контролем скорости потока, кислорода и температуры для динамической непрерывной культуры» . Лаборатория на чипе . 11 (10): 1730–1739. дои : 10.1039/c1lc20019d . ISSN 1473-0189 . ПМИД 21445442 .
- ^ Хунг, Пол Дж.; Ли, Филип Дж.; Сабучи, Пурия; Лин, Роберт; Ли, Люк П. (5 января 2005 г.). «Массив непрерывной перфузии микрожидкостных клеточных культур для высокопроизводительных клеточных анализов» . Биотехнология и биоинженерия . 89 (1): 1–8. дои : 10.1002/бит.20289 . ISSN 0006-3592 . ПМИД 15580587 .