Injection Molded Microfluidics for Establishing High-Density Single Cell Arrays in an Open Hydrogel Format

微流控 单细胞分析 纳米技术 化学 自愈水凝胶 微流控芯片 细胞 材料科学 生物化学 有机化学
作者
Ying Li,Jeffrey D. Motschman,Sean T. Kelly,Benjamin B. Yellen
出处
期刊:Analytical Chemistry [American Chemical Society]
卷期号:92 (3): 2794-2801 被引量:30
标识
DOI:10.1021/acs.analchem.9b05099
摘要

Here, we develop an injection molded microfluidic approach for single cell analysis by making use of (1) rapidly curing injectable hydrogels, (2) a high density microfluidic weir trap array, and (3) reversibly bonded PDMS lids that are strong enough to withstand the injection molding process, but which can be peeled off after the hydrogel sets. This approach allows for single cell patterns to be created with densities exceeding 40 cells per mm2, is amenable to high speed imaging, and creates microfluidic devices that enable efficient nutrient and gas exchange and the delivery of specific biological and chemical reagents to individual cells. We show that it is possible to organize up to 10 000 single cells in a few minutes on the device, and we developed an image analysis program to automatically analyze the single-cell capture efficiency. The results show single cell trapping rates were better than 80%. We also demonstrate that the genomic DNA of the single cells trapped in the hydrogel can be amplified via localized, multiple displacement amplification in a massively parallel format, which offers a promising strategy for analyzing single cell genomes. Finally, we show the ability to perform selective staining of individual cells with a commercial bioprinter, providing proof of concept of its ability to deliver tailored reagents to specific cells in an array for future downstream analysis. This injection molded microfluidic approach leverages the benefits of both closed and open microfluidics, allows multiday single cell cultures, direct access to the trapped cells for genotypic end point studies.

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