Since many microfluidic devices have limited drug dose range and incorporate 2D cell culture, a multi-layered
platform with linear and logarithmic gradients and 3D-cell culturing chambers was designed. Hagen-Poiseuille
flow resistance equation and the parallel electric schematics were used to derive channel dimensions for the
target concentrations. The chip was connected to a syringe pump for continuous infusion of reagents and a waste
reservoir. For gradient validation, fluorescein and distilled water were substituted in place of drug and diluting
agent. For cell experiments, human bladder cancer cells were embedded in fibrin gels and loaded as 3D-cell
cultures. In the single drug experiment, cells were exposed to varying doses of cisplatin with a resulting IC50
value of 7.11 μM. In the combinatorial drug experiment, cells were exposed to varying doses of gemcitabine and
a fixed cisplatin dose, which enhanced apoptosis of the bladder cancer cells and confirmed the advantages of
combination chemotherapy. Cell viability and cell proliferation rate were quantified, and cell culturing chambers
were spaced out 9mm each to be compatible with the standard plate reader. Vertical layout of the chip minimizes
the lateral dimension required for housing various components while maintaining a favorable height for imaging.
This platform may facilitate implementing microfluidics in combinatory therapy screenings and drug evaluations.
많은 미세 유체 장치는 약물 용량 범위가 제한되어 있고 2D 세포 배양을 통합하기 때문에 다층 구조 선형 및 대수 기울기 및 3D 세포 배양 챔버가 있는 플랫폼이 설계되었다. 목표 농도를 위해 Hagen-Poiseuille흐름 저항 방정식과 병렬 전기 회로도를 사용하여 채널 치수를 유도했다. 칩에 주사기 펌프를 연결하여 시약을 지속적으로 주입하고 폐기물처리를 가능하게 설계했다. 농도 검증을 위해 약물 및 희석액 대신 플루오레세인 및 증류수를 대체했다. 세포 실험을 위해 인간 방광암 세포를 피브린 젤에 넣고 3D 세포로 배양을 했다. 단일 약물 실험에서는 세포가 다양한 용량의 시스플라틴에 노출되어 결과적으로 7.11μM의 IC50값이 나왔다. 조합 약물 실험에서는 다양한 용량의 젬시타빈과 고정된 시스플라틴 용량으로 방광암 세포의 세포사멸을 강화했다. 세포 생존율 및 세포 증식률을 정량화하고, 세포 배양 챔버를 표준 플레이트 판독기와 호환되도록 각각 9mm 간격을 두었습니다. 칩의 수직 레이아웃이 이미징에 유리한 높이를 유지하면서 다양한 구성 요소를 수용하는데 필요한 측면 치수를 최소화 했다. 이 플랫폼은 조합 치료 스크리닝 및 약물 평가에서 미세유체학 구현을 제시한다.
