کاربرد ریزسیال شناسی در زیست شناسی سلول های بنیادی
چکیده
تحقیقات سلول های بنیادی می تواند به طور چشمگیری از پیشرفت های اخیر تکنولوژی ریزسیالی بهره مند شود. در یک دستگاه ریزسیالی طراحی شده به صورت منطقی، تجزیه و تحلیل سلول های بنیادی می تواند در یک مسیر بسیار عمیق تر و گسترده تر از ظرف کشت بافت معمولی انجام شود. مینیاتورسازی باعث می شود که تجزیه و تحلیل ها به روش بسیار کاراتر انجام شوند، در حالی که کنترل سیالات کمک می کند تا محیط فیزیولوژیکی بازسازی شود. ریزسیالی با استفاده از یکپارچگی با ابزارهای تشخیصی فعلی مانند میکروسکوپ فلورسنت، یک روش سیستماتیک را برای مطالعه فرآیند تصمیم گیری در مورد سلول های بنیادی ارائه می دهد که کاربردهای پزشکی جذابی دارد. در این مقاله پیشرفت های اخیر دستگاه های ریزسیالی در تحقیقات سلول های بنیادی مورد بحث قرار گرفته است. هدف از این بررسی، برجسته کردن برخی از ویژگی های کلیدی ریزسیالی برای زیست-شناسان سلول های بنیادی و همچنین ارائه یک بررسی کلی از چگونگی استفاده از ریزسیالی برای تحقیق در سلول های بنیادی را برای فیزیکدانان/ مهندسان ارائه می دهد.
مقدمه
ریزسیالی یک روش تجدید پذیر و قابل کنترل را برای بازسازی عوامل مختلف مهم از محیط های in vivo فراهم می کند، که برای دستیابی به آن از طریق ظرف کشت بافت پلاستیکی معمولی چالش برانگیز است [1-3]. نیچ های اکولوژیکی طبیعی سلول ها، پیچیده و از نظر فضا و زمان متفاوت هستند. به عنوان مثال، سلول ها پس از طی یک دوره زمانی معین پس از شیمی درمانی، سطح بالایی از داروهای گذرا را تجربه می کنند. حتی در همان زمان، سلول هایی که در فاصله های مختلف به رگ های خونی قرار دارند، غلظت های مختلف داروها، عوامل رشد، سیتوکین ها و غیره را تجربه می کنند. تعاملات بیوشیمیایی و مکانیکی بین سلول ها و ماتریس خارج سلولی یا بین یک زیر جمعیت از سلول ها و سلول های اطراف آن ها نیز به صورت پویا تغییر می کنند. پیچیدگی بیشتر در سازمان دهی داخلی بافت ها مشاهده می شود. سلول ها در بافت ها نه به خوبی مخلوط هستند و نه یکسان، بلکه به صورت سیستماتیکی سازماندهی شده تا عملکردهای طبیعی بافت ها را حفظ کنند. این ساختارهای بیوشیمیایی، فیزیکی و مکانیکی ریزمحیط ها در نهایت بر تصمیمات سلولی مانند تمایز سلول های بنیادی تاثیر می گذارد.
Abstract
Stem cell research can significantly benefit from recent advances of microfluidics technology. In a rationally designed microfluidic device, analyses of stem cells can be done in a much deeper and wider way than in a conventional tissue culture dish. Miniaturization makes analyses operated in a high-throughput fashion, while controls of fluids help to reconstruct the physiological environments. Through integration with present characterization tools like fluorescent microscope, microfluidics offers a systematic way to study the decision-making process of stem cells, which has attractive medical applications. In this paper, recent progress of microfluidic devices on stem cell research are discussed. The purpose of this review is to highlight some key features of microfluidics for stem cell biologists, as well as provide physicists/engineers an overview of how microfluidics has been and could be used for stem cell research.
1 Introduction
Microfluidics provides a reproducible and controllable way to reconstruct various important factors of in vivo environments, which is challenging to achieve via the conventional plastic tissue culture dish [1–3]. The naturally ecological niches of cells are complex, varying in both space and time. For example, cells experience Q. Zhang (B) · R. H. Austin Department of Physics, Princeton University, Princeton, NJ, 08544, USA e-mail: qzhang@princeton.edu a transient high level of drugs after a certain period of time since patients take chemotherapy. Even at the same time point, cells living at different distances to blood vessels experience different concentrations of drugs, growth factors, cytokines, etc. The biochemical and mechanical interactions between cells and extracellular matrix or between a sub-population of cells and their neighborhood cells also change dynamically. Further complexity reveals at the internal organization of tissues. Cells in tissues are neither well mixed nor homogeneous, but rather organized in a systematic way that maintains the normal functions of tissues. It is the complex biochemical, physical and mechanical structures of microenvironment that ultimately influences cellular decisions like the differentiation of stem cells.
چکیده
1- مقدمه
2- ریزسیالی
3- سلول های بنیادی در ریزسیالی
3-1 غربالگری با کارایی بالا
3-2 بازسازی محیط فیزیولوژیکی سلول های بنیادی
3-3 جداسازی سلول های بنیادی در دستگاه های ریزسیال
4- چشم انداز
Abstract
1 Introduction
2 Microfluidics
3 Stem Cells in Microfluidics
3.1 High-Throughput Screening
3.2 Reconstructing the Physiological Environment of Stem Cells
3.3 Isolating Stem Cells in Microfluidic Devices
4 Outlook
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش، بدون آرم سایت ای ترجمه
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت pdf، بدون آرم سایت ای ترجمه