Development of an integrated microfluidic system for metabolomic analysis of mammalian cells

Viac o knihe

In den letzten Jahren wurden bedeutende Fortschritte in der Systembiologie erzielt, indem biologische Systeme durch theoretische Modellierung und experimentelle Validierung beschrieben wurden. Während genomische, transkriptomische und proteomische Daten präzise erfasst werden können, bleibt die Bestimmung von Metabolitenprofilen eine Herausforderung. Diese Schwierigkeiten resultieren aus der dynamischen Spannbreite von Metabolitenkonzentrationen, ihrer schnellen Umsetzung und chemischen Diversität sowie dem Mangel an effektiven Methoden zur schnellen Probennahme und zum Quenching metabolischer Aktivität. Besonders die Analyse intrazellulärer Metabolitenprofile in Säugetierzellen stellt eine technologische Hürde dar. In dieser Arbeit wurde ein mikrofluidisches System entwickelt, das schnelles Mischen, Abtrennen und Aufschließen von Zellen ermöglicht. Die Fluiddynamik wurde mathematisch beschrieben und mit experimentellen Daten verglichen. Zwei Modelle wurden erstellt: eines zur Vorhersage des Zellaufschlusses und eines zur Beschreibung der Metabolitenfreisetzung. Fünf Mikromixer wurden hinsichtlich ihrer Eignung zur Probenverarbeitung evaluiert. Es wurde eine Korrelation zwischen Fließgeschwindigkeit und Zellaufschluss festgestellt. Die Energiedissipation für den Zellaufschluss stimmte mit Literaturdaten überein. Das Modell zur Metabolitenfreisetzung wurde erfolgreich auf beschädigte CHO-Zellen angewendet. Trotz Herausforderung