Microfluidos de gotas para encapsulamento de células e proteínas de alto fluxo

1 Introdução

A geração de gotas é uma técnica poderosa para pesquisadores biomédicos obter análises de alto fluxo e baixo custo[1]. Usando métodos de microfluidos, os cientistas melhoraram métodos de encapsulamento de células e proteínas. Os avanços nessas tecnologias trouxeram resultados promissores para o tratamento de uma variedade de doenças. Este artigo discutirá a aplicação da geração de gotas em empacotamentos de células e proteínas. Também mostraremos tudo o que você precisa para tirar o máximo proveito da experiência.

1.1 Tecnologia de microfluidos baseada em gotas

A tecnologia de microfluidos baseada em gotas é um método para produzir pequenas gotas introduzindo dois fluidos insolúveis ​​no canal de microfluidos. Normalmente, os pesquisadores manipulam a geometria do canal e ajustam continuamente/ velocidade de fluxo de fase dispersa para controlar o tamanho das gotas, [2]。

As gotas em microescala têm velocidades mais rápidas de mistura e transferência de calor, o que acelera o tempo de reação. Essas câmaras de isolamento funcionam de forma semelhante aos microreatores. Além disso, eles fornecem ambientes de isolamento físico e químico para evitar a poluição cruzada entre as células, permitindo o encapsulamento, a cultura e a análise de células únicas.[2]。

Esta tecnologia apresenta várias vantagens, como:

lDesenho de fluxo de trabalho de triagem celular completa

lBaixo consumo de reagentes

lBiocompatibilidade

lAlta sensibilidade

A embalagem de gotas inclui várias tecnologias. O método varia dependendo do tipo e quantidade de amostra e do tempo e da sequência de reações químicas necessárias. Principalmente envolve diluir a amostra na fase de dispersão de gotas.

1.2 Embalagem de proteínas

A embalagem de proteínas em microesferas é uma estratégia terapêutica promissora para tratar uma variedade de doenças[1]. A proteoterapia é extremamente sensível à degradação enzimática. Portanto, encapsulá-los em um veículo pode fornecer proteção quando eles são transportados para o local de destino no corpo [3].

Duas estratégias comuns para obter nanopartículas de proteína são a nanoprecipitação e emulsão. Outro método é a emulsão, seguida pelo consumo de solvente e pela difusão do solvente. Plataformas de microfluidos podem tornar o processo mais eficiente e fornecer taxas de liberação de drogas mais controladas[3]。

Esta técnica permite que os pesquisadores baseiam-se na difusão ou hidrolise de microgel através de redes de hidrogelDegradação enzimática para personalizar a taxa de liberação da proteína encapsulada [1].

1.3 Embalagem de célula única em gotas

A microcapsulação celular geralmente usa algatos marinhos. No entanto, o controle deste material sobre o microambiente celular é limitado. Um método microfluido usado para gerar microgéis sintéticos para controle de tamanho pode ajudar a resolver esse problema. Esta tecnologia permite controlar com precisão o tamanho das gotas e pode ser usada para fabricar membranas finas para Microgel de 6 µm[1].

Os cientistas podem usar microfluidos para encapsular células de pacientes humanos e linhagens celulares cultivadas em gotas a altas taxas de fluxo. Em particular, as tecnologias unicelulares baseadas em gotas podem trazer benefícios, pois permitem que os pesquisadores manipulem células individuais em microambientes isolados.[2]。

Normalmente, as gotas contêm soluções de água e células. No entanto, os pesquisadores usaram hidrogéis ou outros polímeros biocompatíveis para manter culturas celulares a longo prazo. Vale a pena notar que as células encapsuladas em gotas de hidrogel podem sobreviver por uma semana. Além disso, a plataforma de microfluidização de gotas pode ser combinada com vários métodos analíticos, incluindo fluorescência, espectroscopia de massa e eletroquímica.[2]。

2 Exemplos de aplicação

2.1.Entrega de proteínas terapêuticas

O microgel implantado localmente pode representar uma forma mínimamente invasiva de entregar proteínas terapêuticas, como fatores de crescimento e citocinas. Ele também permite injeções de mosaico que contêm vários microgéis para fornecer curvas de liberação complexas ou entrega de proteínas múltiplas.[1]。

2.2 transplante

O encapsulamento celular no microgel ajuda no transplante. Os pesquisadores podem controlar o tamanho do microgel para diminuir a invasão imunológica das células transplantadas, mantendo o transporte de oxigênio e resíduos. Isso ajuda a reduzir a imunossupressão após o transplante.[1]。

O microgel também pode fixar as células no tamanho de transplante desejado, que éimportantePorque muitas terapias celulares dependem da administração de células em todo o corpo.[1]。

O microgel sintético também pode manipular o microambiente das células-tronco encapsuladas, afetando as funções de diferenciação e secreção.[1]。

2.3 Filtração de alto fluxo

A triagem ajuda na descoberta de drogas, toxicidade e análise de afinidade de anticorpos. Ele visa avaliar vários compostos em um curto período de tempo. A embalagem de gotas pode melhorar os resultados de filtragem de alto fluxo, uma vez que as gotas altamente monodispersas fornecem condições de reação uniformes.

3 O que você precisa para começar?

A tecnologia de microfluidos de gotas oferece análises de alto fluxo econômicas e eficientes. A configuração para iniciar o experimento de geração de gotas é:

2-3 bombas de microfluidos (ou 2-3 canais em uma bomba, como uma bomba de 4U) - para controlar o fluxo nas fases contínua (óleo) e dispersa (água). Dependendo da aplicação, recomendamosClique emBomba de pressão 4Uou 2xClique emBomba de injeção de microfluidos ExiGo- É.Clique emAs bombas de pressão 4U têm velocidades de fluxo estáveis e precisas que permitem controlar independentemente quatro canais diferentes para controlar a pressão e o fluxo. Você pode programar curvas de fluxo com seu smartphone e gerenciar todas as funções da bomba com eficiência.

l2 sensores de fluxo para feedback sobre o controle de fluxo nas fases óleo e água.

lUm chip de microfluido com geometria apropriada produz gotas para garantir o tamanho das gotasbom- É.

lA química da superfície do canal estável garante a estabilidade das gotas.

lO surfactante estabiliza a interface entre a fase oleosa e a fase aquática para estabilizar as gotas.

lO óleo de fase contínua melhora a estabilidade das gotas. Os tubos podem ser conectados a partir da sua bomba ao chip de microfluido

Clique emOs pacotes completos podem ser fornecidos ou apenas os componentes que você deseja. Para saber mais sobre nossos produtos, siga-nos- É.

Referência

1. Headen, D., García, J. & García, A. Microfluidics de gotas paralelas para encapsulação de células de alto rendimento e geração de microgel sintético. Microsyst Nanoeng 4, 17076 (2018).

2. Lin, Jin-Ming, ed. Microfluidics para análise de célula única. Springer, 2019.

3. Meng, Hu, et al. O papel da microfluidica em formulações de proteínas com características funcionais pré-programadas. Biologia: alvos e terapia 12 (2018): 191.