智科眼: 双语看懂新科研
纳米材料 759
Cell culture(细胞培养) plates() that(that) are(are) in(in) everyday(日常) use(使用) in(in) biology(生物学) can(可以) be(be) effectively(有效地) transformed(转化) into(into) microfluidic(微流体) devices(装置),(,) opening(打开) paths(道路) for(for) biologists(生物学家) to(to) miniaturize(小型化) cell(细胞)-()based(基于) workflows(工作流程).(.) In(In) a(一种) recent(最近) report(报告),(,) Ph(博士) .(.) D.(D.) researcher(研究员) Cristian(Cristian) Soitu(Soitu) and() co-(共同)workers(工人) in(in) the departments() of(of) Engineering(工程) Science(科学) and() Pathology(病理学) at(at) the University(大学) of(of) Oxford(牛津),(,) Oxford(牛津),(,) U(U) .(.) K.,(K.,) described(描述了) a(a) simple(简单) method(方法) to(to) create(创建) microfluidic(微流体) arrangements(排列) around(周围) cells(细胞).(.) In(In) the study(研究),(,) the cells(细胞) were(were) already(已经) growing(生长) on(on) standard(标准) Petri dish(培养皿) surfaces(表面),(,) when(when) the scientists(科学家) used(使用) the interface(界面) between(between) the immiscible(不混溶) fluid(流体) media(介质) in(in) the container(容器) as(as) a(a) building material(建筑材料).(.)
They(他们) re-(re-)purposed(有目的的) the conventional(传统) cell culture(细胞培养) dishes() into(into) sophisticated(复杂) microfluidic(微流体) devices(装置) on(on) demand(需求) by(通过) reshaping(重塑) fluid(液体) structures(结构) around(周围) living cells(活细胞).(.) Soitu(Soitu) describes(描述) the new(新的) fluid(流体)-()shaping(成型) technique(技术) built(建立) by(by) his() research(研究) team(团队) as(as) "(")fluid(流体) structures(结构) for(for) those(那些) cells(细胞) with(with) fear(担心) of(of) commitment(承诺) when(when) choosing(在选择) a(a) home(房屋)()they(它们) can(可以) be(be) easily(容易地) removed() and() new() ones() ((()with(with) a(a) different(不同) geometry(几何形状))()) built(建造) in(in) place(位置)."(.") The research(研究) is(is) now(现已) published(发表) on(on) Science(科学) Advances(进展)
The researchers(研究人员) demonstrated(证明了) the method(方法) using(使用) workflows(工作流程) involving(涉及) cell(细胞) cloning(克隆);(;) selective(选择性) cloning(克隆) of(of) a(a) specific(特定) clone(克隆) from() among(among) others(其他) in(in) a(a) dish(盘子);(;) drug(药物) treatments(治疗);(;) and() wound healing(伤口愈合).(.) The research(研究工作) work() demonstrated(展示) a(一种) versatile(多功能) approach(方法),(,) coupled(结合) to(to) biologically(生物学) friendly(友好) features(特征) to(to) promote(促进) the microfluidics(微流体) technology(技术) among(among) biologists(生物学家).(.) Microfluidics(微流体)-()based(基于) approaches(方法) have(have) gained(获得) popularity(普及) in(in) many(许多) workflows(工作流程),(,) although(尽管) their(它们) uptake(吸收) in(in) mainstream(主流) biology(生物学) remains(仍然) slow() due to(由于) a variety of(各种) contributing(贡献) reasons(原因),(,) including(包括):(:)
In(In) the past(过去),(,) scientists(科学家们) created(创造) 3-D(3-D) constructs() with(with) fluid(流体) walls() at(at) the nanoscale(纳米级),(,) although(尽管) their(他们) biocompatibility(生物相容性) remains() to(to) be(be) assessed(评估).(.) In(In) the present(目前) work(工作),(,) therefore(因此),(,) Soitu(Soitu) et() al.(al.) developed(开发) a(一种) method(方法) to(to) make(制作) arrays(阵列) of(of) isolated(分离) microfluidic(微流体) chambers() on(on) virgin(处女) petri dishes(培养皿) to(to) accommodate(适应) major(主要) workflows(工作流程) in(in) cell biology(细胞生物学).(.) Possible(可能) examples(实例) include(包括) cell(细胞) feeding(进食) and() transfer(转移),(,) cloning(克隆),(,) cryopreservation(冷冻保存),(,) fixation(固定) and() immunolabeling(immunolabeling),(,) cell(细胞) lysis(裂解) and() reverse transcription(逆转录) polymerase chain reaction(聚合酶链反应) (RT-PCR)((RT-PCR)) and() CRISPR-Cas9(CRISPR-Cas9) gene(基因) editing(编辑).(.) In(In) previous(先前) experiments(实验) of(of) such(such) workflows(工作流程) scientists(科学家) added(添加) the cells(细胞) after(after) microfluidics(微流体) fabrication(制造).(.)
In(In) the present(目前) work(工作),(,) the researchers(研究人员) created(创建) a variety of(各种) microfluidic(微流体) arrangements(配置) on(on) standard(标准) petri dishes(培养皿) containing(含有) adherent(贴壁) cells(细胞) and() reconfigured(重新) them(它们) in(in) real-time(实时).(.) They(他们) isolated(分离) and() retrieved(检索) cell(细胞) clones(克隆) to(to) perform(进行) proof()-of-(-of-)concept(概念) drug(药物) tests(测试) and() wound-healing(伤口愈合) assays(测定) and() introduced(引入) the new technique(新技术) to(to) create(创建) and() reconfigure(重新配置) microfluidic(微流体) circuits(电路) on(on) petri dishes(培养皿) while(同时) cells(细胞) grew(生长) and() divided(分裂),(,) with(with) many(许多) potential(潜在) applications(应用) in(in) mainstream(主流) biology(生物学).(.)
The new technique(新技术) and() the proof()-of-(-of-)concept(概念) experiments(实验)
In(In) the experiments(实验) that(that) followed(随后),(,) the researchers(研究人员) first(首先) covered(覆盖) the bottom(底部) of(of) a(a) petri dish(培养皿) with(with) tissue culture medium(组织培养基) and() removed(除去) most(most) of(of) the medium(基质) to(to) form(形成) a(a) thin film(薄膜) covering(覆盖) the polystyrene(聚苯乙烯) substrate().(.) They(它们) overlaid(覆盖) the thin film(薄膜) with(with) an(an) immiscible(不混溶) fluorocarbon(碳氟化合物) (FC40)((FC40)) to(to) prevent(防止) evaporation(蒸发) and() as(as) a(a) barrier(屏障) against(抵抗) external(外部) contaminants(污染物) to(to) maintain(保持) sterility(无菌) of(of) the medium(介质).(.) Then(然后) using(使用) a(a) Teflon(氟隆) tip(尖端),(,) the researchers(研究人员) contacted(接触) the bottom(底部) of(of) the dish(),(,) displacing(置换) the aqueous phase(水相) to(to) form(形成) microfluidic(微流体) arrangements(排列) in(in) the shape(形状) of(of) interest(感兴趣)—in(—in) this(这种) instance(情况),(,) a(a) square(正方形).(.) Using(利用) the technique(技术),(,) the researchers(研究人员) brought() the open(开放式) microfluidic(微流体) platform(平台)'s('s) advantages(优势) to(to) standard(标准) cell culture(细胞培养)-()ware().(.)
Soitu(Soitu) et() al.(al.) shaped(成形) the aqueous phase(水相) to(to) create(创建) a(a) grid(网格) with(with) low() volumes() of(of) liquid(液体) as() previously(先前) demonstrated(证明) by() the same(同一) team(团队),(,) and() viewed(观察) them(它们) with(with) selective(选择性) dyes(染料) in(in) selective(选择性) chambers().(.) For instance(例如),(,) the peripheral(外围) chambers() received(接收) a(a) blue(蓝色) dye(染料) ((()forming(形成) a(a) blue(蓝色) square(方形))()) and() those(那些) in(in) the interior(内部) formed(形成) the word() "OXFORD."("OXFORD.")
The researchers(研究人员) "(")printed(打印)"(") a(一个) circle(圆圈) within(within) a(一个) triangle(三角形) within(within) a(a) square(正方形) and() used(使用) microliters(微升) of(of) three(三种) dyes(染料) to(to) separately(分别) view(观察) the three(三种) shapes(形状);(;) where(where) FC40(FC40) prevented(阻止) the dyes(染料) from(from) mixing(混合).(.) The results(结果) showed(显示) capability(能力) to(to) build(构建) and() destroy(破坏) FC40(FC40) walls() to(to) effectively(有效地) confine(限制) the liquids(液体) in(in) any(任何) desired(所需) 2-D(2-D) shape(形状).(.)
After(之后) the preliminary(初步) proof()-of-(-of-)concept(概念) results(结果),(,) Soitu(Soitu) et() al.(al.) generated(产生) arrays(阵列) of(of) chambers() to(to) recapitulate(概括) the cloning(克隆) of(of) mouse(小鼠) mammary(乳腺) tumor cells(肿瘤细胞) (NM18),((NM18),) for(for) which(which) they(它们) initially(最初) created(创建) grids(网格),(,) followed(跟随) by(by) cell(细胞) addition(加入) thereafter(为此).(.) The researchers(研究人员) first(首先) allowed(允许) the cells(细胞) to(to) grow(生长) freely(自由) surrounded(包围) by(通过) the FC40(FC40) wall() permeable() to(to) both(both) O2(O2) and() CO2,(CO2,) and() then(然后) by() growing(生长) single(单个) cells(细胞) into(into) clones(克隆) before(before) surrounding() them(它们) with(with) fluid(流体) walls() of(of) different(不同) shapes(形状).(.)
They(他们) showed(表明) that(that) fluid(流体) walls() with(with) different(不同) 2-D(2-D) footprints(足迹) could(可以) be(be) built(建立) easily(容易地) around(周围) living cells(活细胞),(,) as long as(只要) the colonies(菌落) remained(保持) isolated(隔离) from(from) each other(彼此) during(during) subsequent(随后) treatment(处理) or() retrieval(检索).(.) Previous(先前) studies(研究) that(that) grew(生长) cells(细胞) within(within) confined(限制),(,) pre()-()patterned(图案) surfaces(表面) required(需要) surface treatment(表面处理) prior(之前) to(to) cell(细胞) adhesion(粘附)()contributing(有助于) to(to) the notable(显著) exception(例外) in(in) the present() technique(技术).(.)
Applications(应用) in(in) clone(克隆) picking(采摘) and() drug(药物) testing(测试)
In(In) the next step(下一步),(,) the researchers(研究人员) created(创建) a(一个) reference(参考) plate() on(on) which(which) they() placed(放置) a(一个) dish() containing(含有) live() cell(细胞) colonies(集落) of(of) interest(感兴趣) to(to) isolate(分离) cell(细胞) clones(克隆) of(of) interest(感兴趣) from(from) others(其他) by(通过) printing(印刷) fluid(流体) walls() around(周围) them().(.) On(On) isolation(隔离),(,) they(他们) could(可以) pick(挑选) the colonies(菌落),(,) recover(恢复) the cells(细胞) and() grow(生长) them(它们) conventionally(常规) to(to) multiply(多重) as(as) expected(预期).(.) Since(由于) the fluid(流体) walls() could(可以) effectively(有效地) confine(限制) the liquids(液体),(,) Soitu(Soitu) et() al.(al.) tested(测试) their(它们) efficiency(效率) by(通过) adding(添加) puromycin(嘌呤霉素) () a(一种) small molecule(小分子) translator(翻译) inhibitor(抑制剂) that(that) kills(杀死) mammalian(哺乳动物) cells(细胞).(.)
In(In) the drug screening(药物筛选) experimental(实验) setup(装置),(,) they(它们) allowed(允许) the central(中央) chamber() to(to) receive(接收) growth medium(生长培养基) alone(单独),(,) while() the drug(药物) was(was) delivered(递送) to(to) the surrounding(周围) chambers() in(in) a(a) high() lethal dose(致死剂量),(,) to(to) show(显示) the efficacy(功效) of(of) FC40(FC40) separation(分离) when(when) only() the cell lines(细胞系) in(in) the central(中央) chamber() survived(存活).(.) In(In) a(a) second(第二) example(例子),(,) Soitu(Soitu) et() al.(al.) exploited(利用) the property(特性) of(of) a(a) human() embryonic(胚胎) kidney() cell line(细胞系) genetically(基因) modified(修饰) to(to) encode(编码) a(a) green(绿色) fluorescent(荧光) promoter gene(启动子).(.) Which(Which) switched(开启) on(on) in(in) the presence(存在) of(of) tumor necrosis factor(肿瘤坏死因子)() to(to) fluoresce(荧光) green(绿色).(.) The fluid(流体) walls() formed(形成了) effective(有效) barriers(屏障) to(to) drug(药物) exposure(暴露),(,) verifying(验证) the technique(技术)'s('s) drug screening(药物筛选) potential(潜力).(.)
Applications(应用) in(in) wound healing(伤口愈合)
They(他们) also() completed(完成了) proof()-of-(-of-)principle(原理) wound healing(伤口愈合) assays(测定) by(通过) using(使用) a(a) single(单个) dish() coated() in(in) two(两种) different(不同) ways(方式),(,) to(to) monitor(监测) two(两个) wound healing(伤口愈合) conditions(条件).(.) For(For) this(),(,) the researchers(研究人员) used(使用) Matrigel(基质胶)—a(—a) gelatinous(凝胶状) protein(蛋白) secreted(分泌) by() sarcoma(肉瘤) cells(细胞) and() fibronectin(纤连蛋白)—a(—a) glycoprotein(糖蛋白) of(of) the extracellular matrix(细胞外基质) that(that) improved(改善) wound healing(伤口愈合).(.) They(他们) added(添加) HEK(HEK) cells(细胞) that(that) formed(形成) a(a) monolayer(单层) in(in) the dishes() and() created(产生) a(a) "(")wound(伤口)"(") by(通过) dragging() the Teflon(氟隆) tip(尖端) across(across) the monolayer(单层) when(when) cells(细胞) migrated(迁移) into(into) the wounds(伤口) at(at) slightly() different(不同) rates(速率).(.) Although(虽然) in(in) this(这个) workflow(工作流程) Soitu(Soitu) et() al.(al.) pre(预先)-()coated() the surface(表面) before(before) plating(电镀) cells(细胞),(,) they(它们) could(可以) also() modify(改变) the coating(涂覆) technique(技术) for(for) its(它的) addition(加入) after(之后) the cells(细胞) began(开始) migrating(迁移) into(into) the newly() formed(形成) wounds(伤口) to(to) promote(促进) healing(愈合).(.)
In(In) this(这种) way(方式),(,) Cristian(Cristian) Soitu(Soitu) and() co-(共同)workers(工人) developed(开发) a(一种) flexible(灵活),(,) microfluidic(微流体) platform(平台) to(to) miniaturize(小型化) workflows(工作流程) in(in) cell biology(细胞生物学).(.) They(他们) extended(扩展) the technique(项技术) in(in) the present(目前) work(工作) to(to) form(形成) microfluidic(微流体) arrangements(排列) around(围绕) pre(pre)-()plated() adherent(贴壁) cells(细胞) followed(跟随) by(by) a variety of(各种) proof()-of-(-of-)principle(原理) assays(试验) on(on) cell(细胞) cloning(克隆),(,) drug screening(药物筛选) and() wound healing(伤口愈合).(.) The platform(平台) has(具有) many(许多) advantages(优点) and(并且) can(可以) replace(取代) the conventional(传统) mode(模式) of(of) pre(预制)-()engineered(工程) microfluidic(微流体) devices(装置) as(as) a(a) flexible(灵活) and() customizable(可定制) alternative(替代方案).(.) The new(新的) microfluidic(微流体) arrangements(配置) are(are) cost(成本)-()effective(效益) contributing(有助于) to(to) frugal(节约) science(科学) and(并且) can(可以) be(be) reconfigured(重新) in(in) real-time(实时) during(during) an(an) experiment(实验) for(for) added(增加) versatility(多功能性).(.) The researchers(研究人员) note(注意) limitations(局限性) of(of) the technique(技术),(,) including(包括) 2-D(2-D) restricted(限制) arrangements(布置) and() the fragility(脆弱性) of(of) fluid(流体) walls() compared(相比) to(to) solid(实心) walls().(.) Soitu(Soitu) et() al.(al.) hope(希望) to(to) optimize(优化) and() combine(结合) these(这些) features(特点) and() advantages(优势) to(to) provide(提供) a(a) new(新的) platform(平台) for(for) mainstream(主流) biologists(生物学家) to(to) explore(探索) the power(力量) of(of) microfluidics(微流体).(.)


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