Tropfenmikroflüssigkeiten für hohe Durchflusszellen und Proteinkapplungen

1 Einführung

Die Tropfenerzeugung ist eine leistungsstarke Technik für biomedizinische Forscher, um hohe Durchfluss- und kostengünstige Analysen zu erhalten[1] Mit Hilfe der Mikroflüssigkeitsmethode verbesserten die Wissenschaftler die Methoden der Zell- und Proteinkapplung. Der Fortschritt dieser Technologien hat vielversprechende Ergebnisse für die Behandlung einer Vielzahl von Krankheiten gebracht. In diesem Artikel wird die Anwendung der Tropfenerzeugung in Zell- und Proteinverpackungen diskutiert. Wir zeigen Ihnen auch alles, was Sie brauchen, um das Experiment optimal zu nutzen.

1.1 Mikroflüssigkeitstechnik auf Tropfenbasis

Die tropfenbasierte Mikroflüssigkeitstechnik ist eine Methode, um kleine Tropfen zu erzeugen, indem zwei unvermischte Flüssigkeiten in den Mikroflüssigkeitskanal eingeführt werden. In der Regel, Forscher kontinuierlich durch die Manipulation der Geometrie der Kanäle und Anpassungen/ Durchflussgeschwindigkeit der Dispersionsphase zur Kontrolle der Tropfengröße, [2]。

Mikrotropfen haben eine schnellere Misch- und Wärmeübertragungsgeschwindigkeit, was die Reaktionszeit beschleunigt. Diese Isolationsräume wirken ähnlich wie Mikroreaktoren. Darüber hinaus bieten sie eine physikalische und chemische Isolationsumgebung, um Kreuzkontamination zwischen Zellen zu vermeiden und so die Einzellenkapsulation, Kultur und Analyse zu ermöglichen.[2]。

Diese Technologie hat mehrere Vorteile, wie zum Beispiel:

lGestaltung eines ganzzelligen Screening-Workflows

lNiedriger Reagenzverbrauch

lBiokompatibilität

lHohe Empfindlichkeit

Die Tropfenverpackung umfasst eine Vielzahl von Technologien. Diese Methode variiert je nach Art und Menge der Probe sowie der erforderlichen chemischen Reaktionszeit und Reihenfolge. Es geht hauptsächlich darum, die Probe in die Dispersionsphase der Tropfen zu verdünnen.

1.2 Proteinverpackung

Die Verpackung von Proteinen in Mikrosphären ist eine vielversprechende Therapiestrategie zur Behandlung einer Vielzahl von Krankheiten[1] Die Proteintherapie ist sehr empfindlich auf den enzymatischen Abbau. Daher können sie in Träger verpackt werden, um zu schützen, wenn sie an die Zielstelle des Körpers transportiert werden [3].

Zwei gängige Strategien zur Erhaltung von Protein-Nanopartikeln sind Nano-Fällung und Emulsion. Eine andere Methode ist die Emulsion, gefolgt von Lösungsmittelverbrauch und Lösungsmitteldiffusion. Mikrofluidplattformen machen den Prozess effizienter und bieten eine kontrolliertere Drogenfreisetzungsrate[3]。

Diese Technik ermöglicht es den Forschern, die Diffusion oder Mikrogel-Hydrolyse durch Hydrogel-Netzwerke basieren/ Enzymabbau zur Anpassung der Freisetzungsrate des verpackten Proteins [1].

1.3 Einzellige Verpackung in Tropfen

Die Zellkapsulation verwendet in der Regel Alginate. Die Kontrolle dieses Materials über die zelluläre Mikroumgebung ist jedoch begrenzt. Eine mikrofluidische Methode zur Herstellung von synthetischen Mikrogelen zur Größensteuerung kann helfen, dieses Problem zu lösen. Diese Technologie ermöglicht die genaue Kontrolle der Größe der Tröpfchen und kann zur Herstellung von 6 µm Mikrogel [1].

Wissenschaftler können Mikroflüssigkeiten verwenden, um Zellen von menschlichen Patienten und kultivierten Zelllinien mit hohen Durchflussraten in Tropfen zu verpacken. Insbesondere können Einzellertechnologien auf der Grundlage von Tropfen von Vorteil sein, da sie es Forschern ermöglichen, einzelne Zellen in isolierten Mikroumgebungen zu manipulieren.[2]。

In der Regel enthalten Tropfen eine Lösung von Wasser und Zellen. Die Forscher verwenden jedoch biokompatible Hydrogele oder andere Polymere, um langfristige Zellkulturen aufrechtzuerhalten. Es ist bemerkenswert, dass Zellen, die in Hydrogeltropfen verpackt sind, eine Woche überleben können. Darüber hinaus können die Mikrofluidplattformen mit einer Vielzahl von Analysemethoden wie Fluoreszenz, Massenspektrum und Elektrochemie kombiniert werden.[2]。

2 Anwendungsbeispiele

2.1.Therapeutische Proteinlieferung

Lokal implantierte Mikrogele können eine minimal invasive Art und Weise darstellen, therapeutische Proteine wie Wachstumsfaktoren und Zytokinen zu liefern. Es ermöglicht auch Mosaik-Injektionen, die mehrere Mikrogele enthalten, um komplexe Freisetzungskurven oder Multi-Protein-Lieferungen zu bieten.[1]。

2.2 Transplantation

Die Zellkapsulation im Mikrogel hilft bei der Transplantation. Die Forscher können die Größe des Mikrogels kontrollieren, um die Immuninfluenz der transplantierten Zellen zu verringern und gleichzeitig den Transport von Sauerstoff und Abfall aufrechtzuerhalten. Dies hilft, die Immunsuppression nach der Transplantation zu verringern[1]。

Das Mikrogel kann auch die Zellen in der gewünschten Transplantationsgröße fixieren, waswichtigDa viele Zelltherapien von der gesamten Körperzellverabreichung abhängen[1]。

Synthetische Mikrogele können auch die Mikroumgebung der Stammzellen manipulieren, um die Differenzierungs- und Sekretionsfunktion zu beeinflussen[1]。

2.3 Filtern mit hohem Durchsatz

Screening hilft bei der Erkennung von Medikamenten, der Toxizitäts- und Antikörper-Affinitätsanalyse. Es soll mehrere Verbindungen in kurzer Zeit bewerten. Die Tropfenverpackung verbessert die hohen Durchflussergebnisse, da die hoch monodispersen Tropfen gleichmäßige Reaktionsbedingungen bieten.

3 Was brauchen Sie, um zu beginnen?

Die Mikroflüssigkeitstechnologie bietet eine kostengünstige, hohe Durchflussanalyse. Die Einstellungen für den Start des Tropfenerzeugungsexperiments sind:

2-3 x Mikroflüssigkeitspumpen (oder 2-3 Kanäle auf einer Pumpe, z. B. eine 4U-Pumpe) – zur Steuerung des Durchflusses in der kontinuierlichen (Öl-) und dispersen (Wasser-) Phase. Je nach Anwendung empfehlen wirKlicken4U Druckpumpeoder 2xKlickenExiGo Mikrofluidinspritzpumpe.KlickenDie 4U-Druckpumpe verfügt über eine stabile und präzise Durchflussgeschwindigkeit, die vier verschiedene Kanäle unabhängig steuert und Druck und Durchfluss steuert. Mit Ihrem Smartphone können Sie die Durchflusskurve programmieren und alle Pumpenfunktionen effektiv verwalten.

l2 Durchflusssensoren zur Rückmeldung der Durchflusssteuerung der Öl- und Wasserphase.

lMikrofluide-Chips mit der richtigen Geometrie erzeugen Tropfen, um die Größe der Tropfen zu gewährleistengut.

lStabile Kanäloberflächenchemie gewährleistet die Stabilität der Tropfen.

lOberflächenaktive Mittel stabilisieren die Schnittstelle zwischen der Ölphase und der Wasserphase und stabilisieren die Tropfen.

lKontinuierliches Öl verbessert die Stabilität der Tropfen. Die Rohrleitung kann von Ihrer Pumpe an einen Microfluidics-Chip angeschlossen werden

KlickenEs können komplette Pakete oder nur die gewünschten Komponenten angeboten werden. Um mehr über unsere Produkte zu erfahren, folgen Sie uns bitte.

Referenzen

1. Headen, D., García, J. & García, A. Parallele Tröpfenmikrofluidik für hohe Durchsatzzellenkapselung und synthetische Mikrogelerzeugung. Microsyst Nanoeng 4, 17076 (2018).

2. Lin, Jin-Ming, ed. Mikrofluidik für die Einzelzellanalyse. Springer, 2019.

3. Meng, Hu, et al. Die Rolle der Mikrofluidik in Proteinformulierungen mit vorprogrammierten funktionellen Eigenschaften. Biologie: Ziele & Therapie 12 (2018): 191.