Droplet Microfluidic Flow Cytometer for Sorting on Transient Cellular Responses of Genetically-Encoded Sensors

Analytical Chemistry

Volumn 89, Issue 1, 2017, Pages 711-719

  Fiedler, Brett L ^a   Van Buskirk, Steven ^a   Carter, Kyle P ^a   Qin, Yan ^a,b   Carpenter, Margaret C ^a   Palmer, Amy E ^a   Jimenez, Ralph ^a  

^a UNIVERSITY OF COLORADO   (United States)

^b UNIVERSITY OF DENVER   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

CELL CULTURE; CELL PROLIFERATION; CYTOLOGY; DROPS; FLUORESCENCE; METAL IONS; METALS; MICROFLUIDICS;

CELL POPULATIONS; CELLULAR RESPONSE; DROPLET MICROFLUIDICS; FLUORESCENCE LEVEL; HIGH-ACCURACY; MEASUREMENT TOOLS; MEMBRANE POTENTIALS; PHYSICAL PARAMETERS;

BIOSENSORS;

FLUORESCENT DYE; ZINC;

CHEMISTRY; FLOW CYTOMETRY; FLUORESCENCE; FLUORESCENCE RESONANCE ENERGY TRANSFER; GENETIC PROCEDURES; HELA CELL LINE; HUMAN; MICROFLUIDIC ANALYSIS; PARTICLE SIZE;

BIOSENSING TECHNIQUES; FLOW CYTOMETRY; FLUORESCENCE; FLUORESCENCE RESONANCE ENERGY TRANSFER; FLUORESCENT DYES; HELA CELLS; HUMANS; MICROFLUIDIC ANALYTICAL TECHNIQUES; PARTICLE SIZE; ZINC;

EID: 85026740061     PISSN: 00032700     EISSN: 15206882     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/acs.analchem.6b03235     Document Type: Article

References (52)

1. Tsien, R. Y. Annu. Rev. Biochem. 1998, 67, 509-544 10.1146/annurev.biochem.67.1.509
2. Frommer, W. B.; Davidson, M. W.; Campbell, R. E. Chem. Soc. Rev. 2009, 38, 2833 10.1039/b907749a
3. Sample, V.; Mehta, S.; Zhang, J. J. Cell Sci. 2014, 127, 1151-1160 10.1242/jcs.099994
4. Newman, R. H.; Fosbrink, M. D.; Zhang, J. Chem. Rev. 2011, 111, 3614-3666 10.1021/cr100002u
5. Palmer, A. E.; Qin, Y.; Park, J. G.; McCombs, J. E. Trends Biotechnol. 2011, 29, 144-152 10.1016/j.tibtech.2010.12.004
6. Matsu-ura, T.; Michikawa, T.; Inoue, T.; Miyawaki, A.; Yoshida, M.; Mikoshiba, K. J. Cell Biol. 2006, 173, 755-765 10.1083/jcb.200512141
7. Nausch, L. W. M.; Ledoux, J.; Bonev, A. D.; Nelson, M. T.; Dostmann, W. R. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2008, 105, 365-370 10.1073/pnas.0710387105
8. Russwurm, M.; Mullershausen, F.; Friebe, A.; Jäger, R.; Russwurm, C.; Koesling, D. Biochem. J. 2007, 407, 69-77 10.1042/BJ20070348
9. Cano Abad, M. F.; Di Benedetto, G.; Magalhães, P. J.; Filippin, L.; Pozzan, T.; Abad, M. F. C. J. Biol. Chem. 2004, 279, 11521-11529 10.1074/jbc.M306766200
10. Wang, W.; Fang, H.; Groom, L.; Cheng, A.; Zhang, W.; Liu, J.; Wang, X.; Li, K.; Han, P.; Zheng, M.; Yin, J.; Wang, W.; Mattson, M. P.; Kao, J. P. Y.; Lakatta, E. G.; Sheu, S.-S.; Ouyang, K.; Chen, J.; Dirksen, R. T.; Cheng, H. Cell 2008, 134, 279-290 10.1016/j.cell.2008.06.017
11. Chen, T.-W.; Wardill, T. J.; Sun, Y.; Pulver, S. R.; Renninger, S. L.; Baohan, A.; Schreiter, E. R.; Kerr, R. A.; Orger, M. B.; Jayaraman, V.; Looger, L. L.; Svoboda, K.; Kim, D. S. Nature 2013, 499, 295-300 10.1038/nature12354
12. Abdelfattah, A. S.; Farhi, S. L.; Zhao, Y.; Brinks, D.; Zou, P.; Ruangkittisakul, A.; Platisa, J.; Pieribone, V. A.; Ballanyi, K.; Cohen, A. E.; Campbell, R. E. J. Neurosci. 2016, 36, 2458-2472 10.1523/JNEUROSCI.3484-15.2016
13. Taslimi, A.; Vrana, J. D.; Chen, D.; Borinskaya, S.; Mayer, B. J.; Kennedy, M. J.; Tucker, C. L. Nat. Commun. 2014, 5, 4925 10.1038/ncomms5925
14. Taslimi, A.; Zoltowski, B.; Miranda, J. G.; Pathak, G. P.; Hughes, R. M.; Tucker, C. L. Nat. Chem. Biol. 2016, 12, 425-430 10.1038/nchembio.2063
15. Beumer, T.; Lenssinck, H.; Pennings, A.; Haanen, C. Cytometry 1984, 5 (6) 648-651 10.1002/cyto.990050615
16. Scampavia, L. D.; Blankenstein, G.; Ruzicka, J.; Christian, G. D. Anal. Chem. 1995, 67, 2743-2749 10.1021/ac00113a004
17. Blankenstein, G.; Scampavia, L. D.; Ruzicka, J.; Christian, G. D. Cytometry 1996, 25, 200-204 10.1002/(SICI)1097-0320(19961001)25:2<200::AID-CYTO9>3.0.CO;2-K
18. Nolan, J. P.; Posner, R. G.; Martin, J. C.; Habbersett, R.; Sklar, L. A. Cytometry 1995, 21, 223-229 10.1002/cyto.990210302
19. Litzlbauer, J.; Schifferer, M.; Ng, D.; Fabritius, A.; Thestrup, T.; Griesbeck, O. PLoS One 2015, 10, e0119860 10.1371/journal.pone.0119860
20. Ibraheem, A.; Yap, H.; Ding, Y.; Campbell, R. E. BMC Biotechnol. 2011, 11, 105 10.1186/1472-6750-11-105
21. Belal, A. S. F.; Sell, B. R.; Hoi, H.; Davidson, M. W.; Campbell, R. E. Mol. BioSyst. 2014, 10, 191-195 10.1039/C3MB70402E
22. Zhao, Y. Y.; Abdelfattah, A. S.; Zhao, Y. Y.; Ruangkittisakul, A.; Ballanyi, K.; Campbell, R. E.; Harrison, D. J. Integr. Biol. 2014, 6, 714 10.1039/c4ib00039k
23. Chabosseau, P.; Tuncay, E.; Meur, G.; Bellomo, E. A.; Hessels, A.; Hughes, S.; Johnson, P. R. V; Bugliani, M.; Marchetti, P.; Turan, B.; Lyon, A. R.; Merkx, M.; Rutter, G. A. ACS Chem. Biol. 2014, 9, 2111-2120 10.1021/cb5004064
24. Teh, S.-Y.; Lin, R.; Hung, L.-H.; Lee, A. P. Lab Chip 2008, 8, 198 10.1039/b715524g
25. Mazutis, L.; Gilbert, J.; Ung, W. L.; Weitz, D. A.; Griffiths, A. D.; Heyman, J. A. Nat. Protoc. 2013, 8, 870-891 10.1038/nprot.2013.046
26. Clausell-Tormos, J.; Lieber, D.; Baret, J.-C.; El-Harrak, A.; Miller, O. J.; Frenz, L.; Blouwolff, J.; Humphry, K. J.; Köster, S.; Duan, H.; Holtze, C.; Weitz, D. a; Griffiths, A. D.; Merten, C. a. Chem. Biol. 2008, 15, 427-437 10.1016/j.chembiol.2008.04.004
27. Agresti, J. J.; Antipov, E.; Abate, A. R.; Ahn, K.; Rowat, A. C.; Baret, J.-C.; Marquez, M.; Klibanov, A. M.; Griffiths, A. D.; Weitz, D. A. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2010, 107, 4004-4009 10.1073/pnas.0910781107
28. Baret, J.-C.; Miller, O. J.; Taly, V.; Ryckelynck, M.; El-Harrak, A.; Frenz, L.; Rick, C.; Samuels, M. L.; Hutchison, J. B.; Agresti, J. J.; Link, D. R.; Weitz, D. a; Griffiths, A. D. Lab Chip 2009, 9, 1850-1858 10.1039/b902504a
29. Clausell-Tormos, J.; Griffiths, A. D.; Merten, C. a. Lab Chip 2010, 10, 1302-1307 10.1039/b921754a
30. Frenz, L.; Blank, K.; Brouzes, E.; Griffiths, A. D. Lab Chip 2009, 9, 1344-1348 10.1039/B816049J
31. Huebner, A.; Olguin, L. F.; Bratton, D.; Whyte, G.; Huck, W. T. S.; de Mello, A. J.; Edel, J. B.; Abell, C.; Hollfelder, F. Anal. Chem. 2008, 80, 3890-3896 10.1021/ac800338z
32. Huebner, A.; Srisa-Art, M.; Holt, D.; Abell, C.; Hollfelder, F.; DeMello, A. J.; Edel, J. B. Chem. Commun. (Cambridge, U. K.) 2007, 2, 1218-1220 10.1039/b618570c
33. Ma, H.; Gibson, E. A.; Dittmer, P. J.; Jimenez, R.; Palmer, A. E. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 2488-2491 10.1021/ja2101592
34. Cristobal, G.; Benoit, J.-P.; Joanicot, M.; Ajdari, A. Appl. Phys. Lett. 2006, 89 (3) 034104 10.1063/1.2221929
35. Lubbeck, J. L.; Dean, K. M.; Ma, H.; Palmer, A. E.; Jimenez, R. Anal. Chem. 2012, 84, 3929-3937 10.1021/ac202825z
36. Qin, Y.; Dittmer, P. J.; Park, J. G.; Jansen, K. B.; Palmer, A. E. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2011, 108, 7351-7356 10.1073/pnas.1015686108
37. Miranda, J. G.; Weaver, A. L.; Qin, Y.; Park, J. G.; Stoddard, C. I.; Lin, M. Z.; Palmer, A. E. PLoS One 2012, 7, e49371 10.1371/journal.pone.0049371
38. Park, J. G.; Qin, Y.; Galati, D. F.; Palmer, A. E. ACS Chem. Biol. 2012, 7, 1636-1640 10.1021/cb300171p
39. Abate, A. R.; Ahn, K.; Rowat, A. C.; Baret, C.; Marquez, M.; Klibanov, A. M.; Grif, A. D.; Weitz, D. A.; Aga, G. A. L. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2010, 107, 6550-6550 10.1073/pnas.1002891107
40. Collins, D. J.; Neild, A.; DeMello, A.; Liu, A.-Q.; Ai, Y. Lab Chip 2015, 15, 3439-3459 10.1039/C5LC00614G
41. McDonald, J. C.; Duffy, D. C.; Anderson, J. R.; Chiu, D. T.; Wu, H.; Schueller, O. J.; Whitesides, G. M. Electrophoresis 2000, 21, 27-40 10.1002/(SICI)1522-2683(20000101)21:1<27::AID-ELPS27>3.3.CO;2-3
42. Dean, K. M.; Davis, L. M.; Lubbeck, J. L.; Manna, P.; Friis, P.; Palmer, A. E.; Jimenez, R. Anal. Chem. 2015, 87, 5026-5030 10.1021/acs.analchem.5b00607
43. Matochko, W. L.; Chu, K.; Jin, B.; Lee, S. W.; Whitesides, G. M.; Derda, R. Methods 2012, 58, 47-55 10.1016/j.ymeth.2012.07.006
44. Glanville, J.; D'Angelo, S.; Khan, T. A.; Reddy, S. T.; Naranjo, L.; Ferrara, F.; Bradbury, A. R. M. Curr. Opin. Struct. Biol. 2015, 33, 146-160 10.1016/j.sbi.2015.09.001
45. Cho, S. H.; Chen, C. H.; Tsai, F. S.; Yu-Hwa, Lo. In 2009 Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society; IEEE, 2009; pp 1075-1078.
46. Davis, L. M.; Lubbeck, J. L.; Dean, K. M.; Palmer, A. E.; Jimenez, R. Lab Chip 2013, 13, 2320-2327 10.1039/c3lc50191d
47. Fu, A. Y.; Spence, C.; Scherer, A.; Arnold, F. H.; Quake, S. R. Nat. Biotechnol. 1999, 17, 1109-1111 10.1038/15095
48. Wolff, A.; Perch-Nielsen, I. R.; Larsen, U. D.; Friis, P.; Goranovic, G.; Poulsen, C. R.; Kutter, J. P.; Telleman, P. Lab Chip 2003, 3, 22-27 10.1039/b209333b
49. Wang, M. M.; Tu, E.; Raymond, D. E.; Yang, J. M.; Zhang, H.; Hagen, N.; Dees, B.; Mercer, E. M.; Forster, A. H.; Kariv, I.; Marchand, P. J.; Butler, W. F. Nat. Biotechnol. 2005, 23, 83-87 10.1038/nbt1050
50. Dittrich, P. S.; Schwille, P. Anal. Chem. 2003, 75, 5767-5774 10.1021/ac034568c
51. Dolega, M. E.; Jakiela, S.; Razew, M.; Rakszewska, A.; Cybulski, O.; Garstecki, P. Lab Chip 2012, 12, 4022 10.1039/c2lc40174f
52. Fu, A. Y.; Chou, H. P.; Spence, C.; Arnold, F. H.; Quake, S. R. Anal. Chem. 2002, 74, 2451-2457 10.1021/ac0255330