前言


皮细胞的功能是分隔身体内外和组织的屏障。对这种屏障功能的分析使我们能够阐明各种疾病的原因,因为上皮细胞层的结构异常及其屏障功能的降低会导致许多疾病,如癌症、克罗恩病和病毒感染。上皮细胞层的结构和屏障功能可以通过形态学观察和渗透性测量来评估。近年来,利用玻璃材料的低吸附性,基于玻璃的微流体装置已被用作分析药物渗透性的动态流动模型。除了通透性测量,细胞观察的侧视对于理解上皮屏障功能很重要,包括形态变化、细胞间接触和膜转运蛋白定位。然而,在常规方法中,细胞的横向图像通常是通过共焦图像的z叠加获得的,这使得由于其低分辨率而难以理解详细的形态学。此外,这些方法需要许多步骤和很长的时间用于培养基的取样和探针浓度的计算,以确定上皮屏障的渗透性。


研究内容


东京大学的研究人员开发了一个玻璃微流控芯片,集成了一个多孔聚对苯二甲酸乙二醇酯膜,将单个流体通道垂直分为两个。因为接种在该芯片的聚酯膜上的细胞层可以相对于物镜垂直或水平旋转,所以可以获得细胞层的顶视图(x-y)和侧视图(x-z)的高分辨率图像。对于渗透率测定,可以直接观察两个通道之间的荧光探针的通量。


实验方法


当使用荧光显微镜进行渗透率测定时,使用对荧光染料透明且不吸收的材料非常重要。因此,在研究中,使用玻璃作为器件材料。该芯片是通过将聚酯膜(1.4毫米×20毫米的膜片)夹在顶部和底部通道之间。玻璃毛细管在组装聚酯膜时获得玻璃通道。使用紫外线照射装置通过暴露于紫外线> 20秒来固化树脂。聚四氟乙烯管紧紧地固定在芯片上后,电线从芯片上拔出。最后,用紫外线固化树脂填充并固定通道结合表面之间的间隙,以防止流体从芯片中泄漏。

一种新型玻璃微流控芯片可以双向观察上皮细胞

玻璃微流控芯片的概念图。

一种新型玻璃微流控芯片可以双向观察上皮细胞

芯片的泄漏和蒸发测试。

一种新型玻璃微流控芯片可以双向观察上皮细胞

荧光探针渗透的评价。


结论


研究人员提出了一种简单的玻璃微流控芯片制作方法,在两个玻璃通道之间夹有多孔聚酯膜。该方法允许制造集成膜的玻璃芯片,而不需要高温、高压和膜的化学改性。使用这种芯片,通过显微镜直接观察了细胞层的x-y和x-z平面,并评估了渗透率,而没有对培养基取样。玻璃微流控芯片将有助于细胞层形态和屏障功能的同时分析,这可以通过双向观察更有效地进行。


文章来源:


https://doi.org/10.1016/j.snb.2020.128861。

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