[en] This article describes a simple and low-tech microfluidic method for single-cell experimentation, which permits cell selection without stress, cell manipulation with fine control, and passive self- exclusion of all undesired super-micronic particles. The method requires only conventional soft lithography microfabrication techniques and is applicable to any microfluidic single-cell circuitry. The principle relies on a bypass plugged in parallel with a single-cell assay device and collecting 97% of the flow rate. Cell selection into the single cell device is performed by moving the cell of interest back and forth in the vicinity of the junction between the bypass and the analysis circuitry. Cell navigation is finely controlled by hydrostatic pressure via centimetre-scale actuation of external macroscopic reservoirs connected to the device. We provide successful examples of biomechanical and biochemical assays on living human leukocytes passing through 4 mm wide capillaries. The blebbing process dynamics are monitored by conventional 24 fps videomicroscopy and subcellular cytoskeleton organization is imaged by on-chip immunostaining.
Research center :
CIRMAP - Centre d'Innovation et de Recherche en Matériaux Polymères
T.-C. Chao A. Ros J. R. Soc. Interface 2008 5 S139 S150
P. Cluzel M. Surette S. Leibler Science 2000 287 1652 1655
J. E. Ferrell, Jr E. M. Machleder Science 1998 280 895 898
G. Faure-André P. Vargas M. I. Yuseff M. Heuzé J. Diaz D. Lankar V. Steri J. Manry S. Hugues F. Vascotto J. Boulanger G. Raposo M.-R. Bono M. Rosemblatt M. Piel A.-M. Lennon-Duménil Science 2008 322 1705 1710
E. Eriksson J. Enger B. Nordlander N. Erjavec K. Ramser M. Goksor S. Hohmann T. Nystrom D. Hanstorp Lab Chip 2007 7 71 76
A. R. Wheeler W. R. Throndset R. J. Whelan A. M. Leach R. N. Zare Y. H. Liao K. Farell I. D. Manger A. Daridon Anal. Chem. 2003 75 3581 3586
H. Andersson A. van den Berg Curr. Opin. Biotechnol. 2004 15 44 49
R. H. Templer O. Ces J. R. Soc. Interface 2008 5 S111 S112
K. Takahashi A. Hattori I. Suzuki T. Ichiki K. Yasuda J. Nanobiotechnol. 2004 2 5 8
J. N. Stuart J. V. Sweedler Anal. Bioanal. Chem. 2003 375 28 29
L. A. Woods T. P. Roddy A. G. Ewing Electrophoresis 2004 25 1181 1187
B. F. Liu B. Xu G. Zhang W. Du Q. Luo J. Chromatogr., A 2006 1106 19 28
I. G. Arcibal M. F. Santillo A. G. Ewing Anal. Bioanal. Chem. 2007 387 51 57
N. M. Toriello E. S. Douglas N. Thaitrong S. C. Hsiao M. B. Francis C. R. Bertozzi R. A. Mathies Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2008 105 20173 20178
C. Yi Q. Zhang C.-W. Li J. Yuang J. Zhao M. Yang Anal. Bioanal. Chem. 2006 384 1259 1268
H. Sedgwick F. Caron P. B. Monaghan W. Kolch J. M. Cooper J. R. Soc. Interface 2008 5 S123 S130
A. K. Price C. T. Culbertson Anal. Chem. 2007 79 2614 2621
M. Chabert J.-L. Viovy Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2008 105 3191 3196
A. Y. Fu H. P. Chou C. Spence F. H. Arnold S. R. Quake Anal. Chem. 2002 74 2451 2457
A. Manz C. Effenhauser N. Bruggraf J. Harrison K. Seiler K. Fluri J. Micromech. Microeng. 1994 4 257 265
P. C. H. Li D. J. Harrison Anal. Chem. 1997 69 1564 1568
R. B. M. Schasfoort Science 1999 286 942 945
P. K. Wong T. H. Wang J. H. Deval C. M. Ho IEEE/ASME Trans. Mechatron. 2004 9 366 376
G. Marks Y. Huang X. Zhou R. Pethig Microbiology 1994 140 585 591
F. Becker X. Wang Y. Huang R. Pethig J. Vykoukal P. Gascoyne Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 1995 92 860 864
S. Fiedler S. Shirley T. Schnelle G. Fuhr Anal. Chem. 1998 70 1909 1915
X. Wang J. Yang Y. Huang J. Vykoukal F. Becker P. Gascoyne Anal. Chem. 2000 72 832 839
J. Voldman M. L. Gray M. Toner M. A. Schmidt Anal. Chem. 2002 74 3984 3990
C. Reichle K. Sparbier T. Muller T. Schnelle P. Walden G. Fuhr Electrophoresis 2001 22 272 282
M. M. Wang E. Tu D. E. Raymond J. M. Yang H. Zhang N. Hagen B. Dees E. M. Mercer A. H. Forster I. Kariv P. J. Marchand W. F. Butler Nat. Biotechnol. 2004 23 83 87
S. C. Grover A. G. Skirtach R. C. Gauthier C. P. Grover J. Biomed. Opt. 2001 6 14 22
F. Arai A. Ichikawa M. Ogawa T. Fukuda K. Horio K. Itoigawa Electrophoresis 2001 22 283 288
A. R. Wheeler W. R. Throndset R. J. Whelan A. M. Leach R. N. Zare Y. H. Liao K. Farrell I. D. Manger A. Daridon Anal. Chem. 2003 75 3581 3586
A. C. Rowat J. C. Bird J. J. Agresti O. J. Rando D. A. Weitz Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2009 106 18149 18154
S. Gabriele A.-M. Benoliel P. Bongrand O. Theodoly Biophys. J. 2009 98 4308 4318
Y. Xia G. M. Whitesides Angew. Chem., Int. Ed. 1998 37 550 575
W. S. Rasband, ImageJ, U.S. National Institutes of Health, Bethesda, Maryland, USA, http://rsb.info.nih.gov/ij/, 1997-2009
S. Tsuchiya M. Yamabe Y. Yamaguchi Y. Kobayashi T. Konno K. Tada Int. J. Cancer 1980 26 171 176
J. Vitte A.-M. Benoliel P. Eymeric P. Bongrand A. Pierres Biophys. J. 2004 86 4059 4074
S. A. Vanapalli M. H. G. Duits F. Mugele Biomicrofluidics 2009 3 012006
N. Li Jeon H. Baskaran S. K. W. Dertinger G. M. Whitesides L. Van De Water M. Toner Nat. Biotechnol. 2002 20 826 830
K. C. Chaw M. Manimaran E. H. Tay S. Swaminathan Microvasc. Res. 2006 72 153 160
F. Frutos-Vivar N. Nin A. Esteban Curr. Opin. Crit. Care 2004 10 1 6
H. P. Xu A. Manivannan K. A. Goatman H. R. Jiang J. Liversidge P. F. Sharp J. V. Forrester I. J. Crane J. Leukocyte Biol. 2004 75 224 232
D. B. Spencer E. J. Lee T. Kawaguchi J. T. Rosenbaum Seminars in Immunopathology 2008 30 179 190
D. De Backer J. Creteur J.-C. Preiser M.-J. Dubois J.-L. Vincent Am. J. Med. 2002 166 98 104
C. Halin J. Rodrigo Mora C. Sumen U. H. von Andrian Annu. Rev. Cell Dev. Biol. 2005 21 581 603
M. J. Rosenbluth W. A. Lam D. A. Fletcher Lab Chip 2008 8 1062 1070
B. Yap R. D. Kamm J. Appl. Physiol. 2005 98 1930 1939
F. Lautenschläger S. Paschke S. Schinkinger A. Bruel M. Beil J. Guck Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2009 106 15696 15701
H. W. Hou Q. S. Li G. Y. H. Lee A. P. Kumar C. N. Ong C. T. Lim Biomed. Microdevices 2009 11 557 564
M. K. Runyon B. L. Johnson-Kerner C. J. Kastrup T. G. Van Ha R. F. Ismagilov J. Am. Chem. Soc. 2007 129 7014 7015
S. Zahler C. Kobawalski A. Brosig C. Kupatt B. F. Becker E. Gerlach J. Immunol. Methods 1997 200 173 179
B. Yap R. D. Kamm J. Appl. Physiol. 2005 99 2323 2330
K. Yoshida R. Kondo Q. Wang C. M. Doerschuk Am. J. Respir. Crit. Care Med. 2006 174 689 698
G. T. Charras J. C. Yarrow Mike A. Horton L. Mahadevan T. J. Mitchison Nature 2005 435 365 369
E. Paluch C. Sykes J. Prost M. Bornens Trends Cell Biol. 2006 16 5 10
