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Pneumatic microfluidic cell compression device for high-throughput study of chondrocyte mechanobiology†
Lab on a Chip ( IF 6.1 ) Pub Date : 2018-06-07 00:00:00 , DOI: 10.1039/c8lc00320c Donghee Lee 1 , Alek Erickson , Taesun You , Andrew T Dudley , Sangjin Ryu
Lab on a Chip ( IF 6.1 ) Pub Date : 2018-06-07 00:00:00 , DOI: 10.1039/c8lc00320c Donghee Lee 1 , Alek Erickson , Taesun You , Andrew T Dudley , Sangjin Ryu
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Hyaline cartilage is a specialized type of connective tissue that lines many moveable joints (articular cartilage) and contributes to bone growth (growth plate cartilage). Hyaline cartilage is composed of a single cell type, the chondrocyte, which produces a unique hydrated matrix to resist compressive stress. Although compressive stress has profound effects on transcriptional networks and matrix biosynthesis in chondrocytes, mechanistic relationships between strain, signal transduction, cell metabolism, and matrix production remain superficial. Here, we describe development and validation of a polydimethylsiloxane (PDMS)-based pneumatic microfluidic cell compression device which generates multiple compression conditions in a single platform. The device contained an array of PDMS balloons of different sizes which were actuated by pressurized air, and the balloons compressed chondrocytes cells in alginate hydrogel constructs. Our characterization and testing of the device showed that the developed platform could compress chondrocytes with various magnitudes simultaneously with negligible effect on cell viability. Also, the device is compatible with live cell imaging to probe early effects of compressive stress, and it can be rapidly dismantled to facilitate molecular studies of compressive stress on transcriptional networks. Therefore, the proposed device will enhance the productivity of chondrocyte mechanobiology studies, and it can be applied to study mechanobiology of other cell types.
中文翻译：
用于软骨细胞力学生物学高通量研究的气动微流体细胞压缩装置†
透明软骨是一种特殊类型的结缔组织，排列在许多活动关节（关节软骨）上，并有助于骨骼生长（生长板软骨）。透明软骨由单一细胞类型软骨细胞组成，可产生独特的水合基质来抵抗压缩应力。尽管压缩应力对软骨细胞的转录网络和基质生物合成具有深远的影响，但应变、信号转导、细胞代谢和基质产生之间的机制关系仍然很肤浅。在这里，我们描述了基于聚二甲基硅氧烷（PDMS）的气动微流体细胞压缩装置的开发和验证，该装置在单个平台中产生多种压缩条件。该装置包含一系列不同尺寸的 PDMS 球囊，这些球囊由加压空气驱动，球囊压缩藻酸盐水凝胶结构中的软骨细胞。我们对该设备的表征和测试表明，所开发的平台可以同时压缩不同程度的软骨细胞，而对细胞活力的影响可以忽略不计。此外，该设备与活细胞成像兼容，可探测压应力的早期影响，并且可以快速拆卸，以促进压应力对转录网络的分子研究。因此，所提出的装置将提高软骨细胞力学生物学研究的生产力，并且可以应用于其他细胞类型的力学生物学研究。
更新日期：2018-06-07
中文翻译：
用于软骨细胞力学生物学高通量研究的气动微流体细胞压缩装置†
透明软骨是一种特殊类型的结缔组织，排列在许多活动关节（关节软骨）上，并有助于骨骼生长（生长板软骨）。透明软骨由单一细胞类型软骨细胞组成，可产生独特的水合基质来抵抗压缩应力。尽管压缩应力对软骨细胞的转录网络和基质生物合成具有深远的影响，但应变、信号转导、细胞代谢和基质产生之间的机制关系仍然很肤浅。在这里，我们描述了基于聚二甲基硅氧烷（PDMS）的气动微流体细胞压缩装置的开发和验证，该装置在单个平台中产生多种压缩条件。该装置包含一系列不同尺寸的 PDMS 球囊，这些球囊由加压空气驱动，球囊压缩藻酸盐水凝胶结构中的软骨细胞。我们对该设备的表征和测试表明，所开发的平台可以同时压缩不同程度的软骨细胞，而对细胞活力的影响可以忽略不计。此外，该设备与活细胞成像兼容，可探测压应力的早期影响，并且可以快速拆卸，以促进压应力对转录网络的分子研究。因此，所提出的装置将提高软骨细胞力学生物学研究的生产力，并且可以应用于其他细胞类型的力学生物学研究。
京公网安备 11010802027423号