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Caring for cells in microsystems: principles and practices of cell-safe device design and operation
Lab on a Chip ( IF 6.1 ) Pub Date : 2018-10-16 00:00:00 , DOI: 10.1039/c8lc00746b Sarvesh Varma 1, 2, 3, 4 , Joel Voldman 1, 2, 3, 4
Lab on a Chip ( IF 6.1 ) Pub Date : 2018-10-16 00:00:00 , DOI: 10.1039/c8lc00746b Sarvesh Varma 1, 2, 3, 4 , Joel Voldman 1, 2, 3, 4
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Microfluidic device designers and users continually question whether cells are ‘happy’ in a given microsystem or whether they are perturbed by micro-scale technologies. This issue is normally brought up by engineers building platforms, or by external reviewers (academic or commercial) comparing multiple technological approaches to a problem. Microsystems can apply combinations of biophysical and biochemical stimuli that, although essential to device operation, may damage cells in complex ways. However, assays to assess the impact of microsystems upon cells have been challenging to conduct and have led to subjective interpretation and evaluation of cell stressors, hampering development and adoption of microsystems. To this end, we introduce a framework that defines cell health, describes how device stimuli may stress cells, and contrasts approaches to measure cell stress. Importantly, we provide practical guidelines regarding device design and operation to minimize cell stress, and recommend a minimal set of quantitative assays that will enable standardization in the assessment of cell health in diverse devices. We anticipate that as microsystem designers, reviewers, and end-users enforce such guidelines, we as a community can create a set of essential principles that will further the adoption of such technologies in clinical, translational and commercial applications.
中文翻译：
照料微系统中的单元：单元安全设备设计和操作的原理和实践
微流体设备的设计者和用户不断质疑细胞在给定的微系统中是否“快乐”，或者是否受到微尺度技术的干扰。此问题通常是由构建平台的工程师或外部审阅者（学术或商业）比较多种技术方法来提出的。微型系统可以应用生物物理和生化刺激的组合，尽管这些刺激对于设备操作至关重要，但可能以复杂的方式损坏细胞。然而，评估微系统对细胞的影响的测定方法具有挑战性，并且导致对细胞应激源的主观解释和评估，从而阻碍了微系统的开发和采用。为此，我们介绍了一个定义细胞健康状况的框架，描述了设备刺激如何对细胞产生压力，并对比了测量细胞应激的方法。重要的是，我们提供了有关设备设计和操作的实用指南，以最大程度地减少细胞压力，并建议一套最少的定量检测方法，以实现各种设备中细胞健康评估的标准化。我们期望随着微系统设计者，审阅者和最终用户执行这些准则，我们作为一个社区可以创建一套必不可少的原则，这些原则将进一步在临床，翻译和商业应用中采用此类技术。
更新日期：2018-10-16
中文翻译：
照料微系统中的单元：单元安全设备设计和操作的原理和实践
微流体设备的设计者和用户不断质疑细胞在给定的微系统中是否“快乐”，或者是否受到微尺度技术的干扰。此问题通常是由构建平台的工程师或外部审阅者（学术或商业）比较多种技术方法来提出的。微型系统可以应用生物物理和生化刺激的组合，尽管这些刺激对于设备操作至关重要，但可能以复杂的方式损坏细胞。然而，评估微系统对细胞的影响的测定方法具有挑战性，并且导致对细胞应激源的主观解释和评估，从而阻碍了微系统的开发和采用。为此，我们介绍了一个定义细胞健康状况的框架，描述了设备刺激如何对细胞产生压力，并对比了测量细胞应激的方法。重要的是，我们提供了有关设备设计和操作的实用指南，以最大程度地减少细胞压力，并建议一套最少的定量检测方法，以实现各种设备中细胞健康评估的标准化。我们期望随着微系统设计者，审阅者和最终用户执行这些准则，我们作为一个社区可以创建一套必不可少的原则，这些原则将进一步在临床，翻译和商业应用中采用此类技术。
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