Gouttelettes microfluidiques pour l'encapsulation de cellules et de protéines à haut débit

1 Présentation

La génération de gouttelettes est une technologie puissante pour les chercheurs biomédicaux pour obtenir des analyses à haut débit et à faible coût[1]. En utilisant l'approche microfluidique, les scientifiques ont amélioré les méthodes d'encapsulation cellulaire et protéique. Les progrès de ces technologies ont donné des résultats prometteurs pour le traitement de diverses maladies. Cet article discutera de l'application de la génération de gouttelettes à l'encapsulation cellulaire et protéique. Nous vous montrerons également tout ce dont vous avez besoin pour tirer le meilleur parti de votre expérience.

1.1 Technologie microfluidique à base de gouttes

La technologie microfluidique à base de gouttelettes est une méthode de production de gouttelettes minuscules en introduisant deux fluides non miscibles dans un canal microfluidique. En général, les chercheurs manipulent la géométrie des canaux et ajustent la continuité/ le débit de la phase dispersée pour contrôler la taille des gouttelettes, [2]。

Les gouttelettes à micro - échelle ont des vitesses de mélange et de transfert de chaleur plus rapides, ce qui accélère le temps de réaction. Le rôle de ces chambres d'isolement est similaire à celui des microréacteurs. En outre, ils fournissent un environnement isolé physiquement et chimiquement pour éviter la contamination croisée entre les cellules, permettant ainsi l'encapsulation, la culture et l'analyse unicellulaires.[2]。

Cette technique présente plusieurs avantages tels que:

lMise en œuvre de la conception du flux de travail de criblage cellulaire complet

lFaible consommation de réactifs

lBiocompatibilité

lHaute sensibilité

L'encapsulation de Gouttes comprend plusieurs techniques. Cette méthode varie en fonction du type et du nombre d'échantillons, ainsi que du temps et de l'ordre de réaction chimique requis. Il s'agit principalement de diluer l'échantillon dans la phase dispersée des gouttelettes.

1.2 Encapsulation des protéines

L'Encapsulation des protéines dans les microsphères est une stratégie thérapeutique prometteuse pour le traitement de diverses maladies[1]. La protéothérapie est extrêmement sensible à la dégradation enzymatique. Leur Encapsulation dans un support permet donc d’assurer une protection lors de leur transport vers un site cible in vivo [3].

Deux stratégies courantes pour obtenir des nanoparticules de protéines sont la nanoprécipitation et l'émulsification. Une autre méthode est l'émulsification, suivie de la consommation de solvant et de la diffusion du solvant. La plate - forme microfluidique peut rendre le processus plus efficace et fournir des taux de libération de médicaments plus contrôlables[3]。

Cette technique permet aux chercheurs d'hydrolyser en fonction de la diffusion à travers un réseau d'Hydrogels ou de Microgels/ dégradation enzymatique pour personnaliser le taux de libération des protéines encapsulées [1].

1.3 Encapsulation unicellulaire en gouttelettes

La microencapsulation cellulaire utilise généralement des alginates. Cependant, ce matériau a un contrôle limité sur le microenvironnement cellulaire. Une méthode microfluidique de génération de Microgels synthétiques à contrôle dimensionnel peut aider à résoudre ce problème. Cette technologie permet un contrôle précis de la taille des gouttelettes et peut être utilisée pour fabriquer des films minces à Microgel de 6 µm [1].

Les scientifiques peuvent utiliser la microfluidique pour encapsuler des cellules de patients humains et de lignées cellulaires en culture dans des gouttelettes à des taux de flux élevés. En particulier, les technologies unicellulaires à base de gouttelettes peuvent apporter des avantages, car elles permettent aux chercheurs de manipuler des cellules individuelles dans un microenvironnement isolé.[2]。

Généralement, les gouttelettes contiennent de l'eau et une solution de cellules. Cependant, les chercheurs ont utilisé des Hydrogels biocompatibles ou d’autres polymères pour maintenir les cultures cellulaires à long terme. Il est à noter que les cellules encapsulées dans des gouttelettes d'Hydrogel peuvent survivre jusqu'à une semaine. En outre, la plate - forme microfluidique de goutte peut être combinée avec diverses méthodes analytiques, y compris la fluorescence, la spectrométrie de masse et l'électrochimie[2]。

2 Exemples d'applications

2.1.Livraison thérapeutique de protéines

Les Microgels implantés localement peuvent représenter un moyen peu invasif de délivrer des protéines thérapeutiques telles que des facteurs de croissance et des Cytokines. Il peut également permettre des injections en mosaïque comprenant plusieurs Microgels de fournir des courbes de libération complexes ou une livraison multiprotéique[1]。

2.2 Transplantation

L'Encapsulation cellulaire dans le microgel aide à la transplantation. Les chercheurs peuvent contrôler la taille des Microgels pour atténuer l'infiltration immunitaire des cellules transplantées tout en maintenant le transport de l'oxygène et des déchets. Cela aide à réduire l'immunosuppression après la transplantation[1]。

Le microgel peut également fixer les cellules à la taille de greffe souhaitée, qui estImportantOui, car de nombreuses thérapies cellulaires dépendent de l'administration cellulaire systémique[1]。

Les Microgels synthétiques peuvent également manipuler le microenvironnement des cellules souches encapsulées, affectant les fonctions de différenciation et de sécrétion[1]。

2.3 Filtrage à haut débit

Le dépistage contribue à la découverte de médicaments, à la toxicité et à l'analyse de l'affinité des anticorps. Il vise à évaluer plusieurs composés en peu de temps. L'Encapsulation des gouttelettes peut améliorer les résultats de criblage à haut débit, car les gouttelettes hautement monodispersées offrent des conditions de réaction homogènes.

3 De quoi avez - vous besoin pour commencer?

La technologie microfluidique des gouttelettes offre une analyse rentable à haut débit. Les paramètres pour commencer une expérience de génération de Gouttes sont:

Pompe microfluidique 2 - 3 x (ou 2 - 3 canaux sur une pompe, par exemple une pompe 4U) – pour contrôler le flux de la phase continue (huile) et de la phase dispersée (eau). Selon l'application, nous recommandonsPoint àPompe à pression 4uou 2xPoint àPompe à injection microfluidique exigo- Oui.Point àAvec un débit stable et précis, la pompe à pression 4U peut contrôler indépendamment 4 canaux différents pour contrôler la pression et le débit. Vous pouvez utiliser votre smartphone pour programmer les courbes de débit et gérer efficacement toutes les fonctions de la pompe.

l2 capteurs de débit pour le contrôle du débit des phases huile et eau.

lPuce microfluidique avec la géométrie appropriée peut produire des gouttes pour assurer la taille des gouttesBon- Oui.

lLa chimie stable de la surface du canal assure la stabilité des gouttelettes.

lLes tensioactifs stabilisent l'interface entre la phase huileuse et la phase aqueuse, ce qui rend les gouttelettes stables.

lL'huile en phase continue améliore la stabilité des gouttelettes. Tuyaux connectables de votre pompe à la puce Microfluidique

Point àUn kit complet peut être fourni ou seulement les composants que vous souhaitez. Pour en savoir plus sur nos produits, suivez - nous- Oui.

Citations

1. Headen, D., García, J. & García, A. Microfluidique de gouttelettes parallèles pour l'encapsulation cellulaire à haut débit et la génération de microgel synthétique. Microsyst Nanoeng 4, 17076 (2018).

2. Lin, Jin-Ming, ed. Microfluidics pour l'analyse à cellule unique. Springer, 2019.

3. Meng, Hu, et al. Le rôle de la microfluidique dans les formulations protéiniques avec des caractéristiques fonctionnelles préprogrammées. Biologie: cibles et thérapie 12 (2018): 191.