在越來越多的研究領域中,正在尋求細胞培養(yǎng)物的小型化和轉移,以及將完整的測定方法轉移到芯片實驗室中。一方面,減少的分析區(qū)域意味著需要少量的樣品,另一方面,可以實時觀察細胞行為。成功實施此類芯片實驗室工藝的關鍵是高精度和無脈動的配料系統(tǒng)。我們的CETONI?nemesys注射泵在眾多實驗室中用于執(zhí)行微流體分析等。
因此,我們整理了10個技巧,供初學者和經驗豐富的研究人員參考使用。
1.正確的芯片細胞培養(yǎng)皿
對用于細胞培養(yǎng)的芯片材料的要求很高。該材料不僅應具有生物相容性,而且還應具有高傳輸性能。因此,大多數工作使用聚合物PDMS(聚二甲基硅氧烷)或COC(環(huán)烯烴共聚物)。但是,PDMS還存在一些缺點,原因是透氣性和不耐化學藥品性,這使得COC或玻璃越來越突出。
2.不依賴CO?2的細胞培養(yǎng)基
獨立于CO?2的介質是包含HEPES(2-(4-(2-羥乙基)-1-哌嗪基)-乙磺酸)-獨立于例如基于一元和二元磷酸鈉和β-甘油磷酸酯的緩沖系統(tǒng)的現(xiàn)成制劑建立。因此,不需要CO?2來維持緩沖系統(tǒng)。
3.分離的細胞池
通過使用腔體(減少的細胞池),既可以在細胞池內建立微氣候,又可以保護細胞免受剪切應力的影響。
4.涂層促進細胞粘附
許多不同的濕化學涂層物質可促進細胞粘附。最常用的是膠原蛋白,明膠或多種物質的混合物。取決于所用的細胞培養(yǎng)物,隨著時間延長的可使用性。
5.精確控制流量
流速過高不僅會阻止細胞粘附,甚至會使其脫離,是由于過大的剪切應力的導致的結果。如果流速太低,將無法為細胞提供足夠的營養(yǎng)。最終,必須選擇一種折衷辦法,使流速適應細胞的葡萄糖消耗。
6.恒溫
憑借基于細胞的小型化傳感器,獨立于培養(yǎng)箱的觀察,可實時提供有關細胞生理過程的全面信息,維持37℃對于培養(yǎng)人類細胞是必要的。在這方面,加熱與培養(yǎng)箱無關的系統(tǒng)時,則采用不同的方法。帕爾貼元件,加熱箔或顯微鏡載玻片已提供ITO(氧化銦錫)涂層。ITO涂層具有均勻的溫度分布,還具有出色的光學透明性,可同時進行細胞培養(yǎng)物的光學顯微鏡檢查。
7.最小化氣泡
除了無空氣填充之外,微流體技術的最大挑戰(zhàn)是減少芯片系統(tǒng)中殘留的氣泡。通常,介質需要預先脫氣,為此,不僅造成了成本增加,更存在著潛在的污染風險,而且使無脈動的運輸更加困難。。另一種方法是利用亨利定律,即溶解在液體中的氣體量與壓力成正比。從圖形上講,系統(tǒng)中的壓力增加會促進系統(tǒng)中最小氣泡的溶解度,從而失去其破壞作用。可以通過正確放置一個表示流體阻力的背壓調節(jié)器(縮寫B(tài)PR)來達到此效果,根據設置的流量確保所需的壓力增加。
8.連續(xù)不斷
為了使細胞暴露于最均勻的條件下并持續(xù)向其提供營養(yǎng),連續(xù)且低??脈沖的流動是必不可少的。隨后與適當的測試物質一起孵育,可在以后產生有意義且可重復的結果。
9.減少污染的風險
在不依賴于培養(yǎng)箱的芯片研究中,污染的風險相應較高,應仔細監(jiān)測。在流體注射泵前后端搭載過濾器可支持無污染栽培。當然,應特別注意流體連接技術和輸送系統(tǒng)。通過有針對性地使用一次性或可高壓滅菌的組件(例如注射器和閥門),模塊化nemesys注射泵非常適合此目的。
10.細胞接種
芯片系統(tǒng)中的細胞接種過程尤為關鍵,因為均勻的細胞分布對實驗的信息價值具有決定性的影響。將細胞帶入完全組裝的微流體系統(tǒng)需要一定程度的指尖靈敏度或確保細胞均勻分布的構造機制。