Капли микрожидкости для высокопроизводительных клеток и белков

1 Краткое описание

Каплеобразование является мощной технологией для биомедицинских исследователей, чтобы получить высокопроизводительный и недорогой анализ[1] Используя микрожидкостный подход, ученые усовершенствовали методы инкапсуляции клеток и белков. Эти технологические достижения дают многообещающие результаты в лечении различных заболеваний. В этой статье будет обсуждаться применение капельного образования в клетках и упаковках белков. Мы также покажем вам все, что нужно, чтобы в полной мере использовать эксперимент.

1.1 Микрожидкостная технология на основе капель

Микрожидкостная технология, основанная на каплях, представляет собой метод получения крошечных капель путем введения двух несмешиваемых жидкостей в микрожидкий канал. Как правило, исследователи манипулируют геометрией канала и настраивают непрерывность/ Рассеянная фаза скорости потока для управления размером капель, [2]。

Микроскопические капли имеют более высокую скорость смешивания и теплопередачи, тем самым ускоряя время реакции. Эти изоляторы функционируют как микрореакторы. Кроме того, они обеспечивают физическую и химическую изоляцию среды, чтобы избежать перекрестного загрязнения между клетками, что позволяет инкапсулировать, культивировать и анализировать одноклеточные клетки.[2]。

Эта технология имеет множество преимуществ, таких как:

лРазработка рабочих процессов цельноклеточного скрининга

лНизкий расход реагентов

лБиологическая совместимость

лВысокая чувствительность

Каплеинкапсуляция включает в себя множество технологий. Этот метод варьируется в зависимости от типа и количества образца, а также от требуемого времени и последовательности химических реакций. В основном это связано с разбавлением образца в дисперсную фазу капель.

1.2 Белковая упаковка

инкапсуляция белка в микроволнах является перспективной терапевтической стратегией для лечения различных заболеваний[1] Протеиновая терапия чрезвычайно чувствительна к деградации ферментов. Таким образом, их инкапсуляция в носителе может обеспечить защиту, когда они доставляются в целевую часть тела [3].

Две распространенные стратегии получения белковых наночастиц - это наноосаждение и эмульсия. Другим методом является эмульсия, а затем потребление растворителя и распространение растворителя. Микрожидкостные платформы могут сделать процесс более эффективным и обеспечить более контролируемую скорость высвобождения лекарств[3]。

Технология позволяет исследователям на основе диффузии или гидролиза микрогеля через сеть гидрогеля/ Ферментная деградация для настройки скорости высвобождения упакованного белка [1].

1.3 Одноклеточная упаковка в каплях

Микрокапсулирование клеток обычно осуществляется с использованием водорослей. Однако этот материал имеет ограниченный контроль над микросредой клетки. Метод микрожидкости, используемый для создания синтетического микрогеля для контроля размера, может помочь решить эту проблему. Эта технология может точно контролировать размер капли и может быть использована для изготовления тонкой мембраны до 6 мкм микрогеля [1].

Ученые могут использовать микрожидкость для инкапсулирования клеток из человеческих пациентов и культивируемых клеточных линий в капли с высокой скоростью потока. В частности, одноклеточные технологии на основе капель могут принести пользу, поскольку они позволяют исследователям манипулировать отдельными клетками в изолированной микросреде.[2]。

Как правило, капли содержат раствор воды и клеток. Тем не менее, исследователи использовали биосовместимые гидрогели или другие полимеры для поддержания долгосрочной клеточной культуры. Стоит отметить, что клетки, упакованные в капли гидрогеля, могут выживать в течение недели. Кроме того, платформа микроконтроля потока капель может сочетаться с различными аналитическими методами, включая флуоресценцию, масс - спектрометрию и электрохимию.[2]。

2 Примеры применения

2.1.Терапевтическая доставка белков

Местные имплантированные микрогели могут представлять собой минимально инвазивный способ доставки терапевтических белков, таких как факторы роста и цитокины. Он также может позволить мозаичные инъекции, содержащие несколько микрогелей, чтобы обеспечить сложную кривую высвобождения или мультипротеиновую доставку[1]。

2.2 Трансплантация

Клеточная упаковка в микрогеле помогает в трансплантации. Исследователи могут контролировать размер микрогеля, чтобы уменьшить иммунную инфильтрацию трансплантированных клеток, сохраняя при этом транспортировку кислорода и отходов. Это помогает уменьшить иммуносупрессию после трансплантации.[1]。

Микроггель также может фиксировать клетки в требуемых размерах трансплантации.ВажноеПотому что многие клеточные методы лечения зависят от введения клеток по всему телу.[1]。

Синтетические микрогели также могут манипулировать микросредой инкапсуляции стволовых клеток, влияя на дифференциацию и секрецию.[1]。

2.3 Высокопроизводительный фильтр

Скрининг облегчает обнаружение лекарств, анализ токсичности и сродства антител. Он предназначен для оценки нескольких соединений за короткий промежуток времени. Упаковка капель может улучшить результаты скрининга высокого потока, так как высокодисперсные капли обеспечивают однородные условия реакции.

3 Что вам нужно, чтобы начать?

Технология капельной микрожидкости обеспечивает экономичный высокопроизводительный анализ. Эксперимент по созданию капель начинается с:

2 - 3 x микрожидкостные насосы (или 2 - 3 канала на одном насосе, например, насос 4U) - используются для управления потоком непрерывной (масляной) и дисперсной (водной) фаз. По применению мы рекомендуемЗаказатьНасос давления 4Uили 2xЗаказатьМикрожидкостный насос ExiGoА.ЗаказатьНасосы давления 4U имеют стабильную и точную скорость потока и могут независимо управлять 4 различными каналами для управления давлением и потоком. Вы можете программировать кривую трафика с помощью смартфона и эффективно управлять всеми функциями насоса.

л2 датчика расхода для управления расходом в фазах масла и воды с обратной связью.

лМикроуправляемые чипы с соответствующей геометрией производят капли, чтобы обеспечить размер каплихорошоА.

лСтабильная химия поверхности канала обеспечивает стабильность капель.

лПоверхностно - активные вещества стабилизируют интерфейс между масляной и водной фазами, стабилизируя капли.

лНепрерывное фазовое масло повышает стабильность капель. Трубопровод может быть подключен от вашего насоса к микропроцессору

ЗаказатьВы можете предоставить полный набор или только те компоненты, которые вы хотите. Чтобы узнать больше о наших продуктах, обратите внимание на насА.

цитирование

1. Headen, D., García, J. & García, A. Параллельная капельная микрофлуидика для инкапсуляции клеток высокой пропускной способности и генерации синтетического микрогеля. Microsyst Nanoeng 4, 17076 (2018).

2. Lin, Jin-Ming, ed. Микрофлуидика для одноклеточного анализа. Спрингер, 2019.

3. Meng, Hu, et al. Роль микрофлуидики в белковых составах с заранее запрограммированными функциональными характеристиками. Биология: цели и терапия 12 (2018): 191.