コンフルエントな細胞の静電特性を特徴付けるための新規in situ正常ストリーミング潜在デバイス

コンフルエントな細胞単層を介した輸送の特性は、しばしばその静電特性に起因する可能性があります。これらの静電特性を定量化するために接線ストリーミング電位を使用することがよくありますが、この方法は、基底外側側の電荷特性が重要である可能性のある頂端細胞表面に垂直な輸送には効果的ではありません（すなわち、漏れやすいタイトジャンクションとコンフルエントなセル）。さらに、細胞に均一な電荷分布がある場合でも、従来の接線流装置によって生成されるせん断応力は、コンフルエントな状態から細胞を取り外す可能性があります。ここでは、コンフルエントな細胞の正常な静電特性を特徴付けるために、新しいストリーミング潜在測定デバイスを導入します。ストリーミング電位デバイスには、セルシードトランスウェルの両側に2つのAgCl電極を備えた24 mmセルシードトランスウェル（®）が含まれます。リン酸緩衝生理食塩水は、トランスウェルに移動し、結果として得られる圧力勾配がポテンシャルな違いを誘導します。HEKおよびEA926細胞のコンフルエントな単層が例として使用されます。細胞膜構成の対応するゼータ電位は、Helmholtz-Smoluchowski方程式を使用して計算され、コンフルエントな細胞層のゼータ電位は全体的な測定からデコン分解されます。これらのテストモデルでは、ゼータポテンシャルは、市販の分散セルデバイスを使用して決定されたものと一致しています。この新しいストリーミングポテンシャルデバイスは、細胞をそのまま維持しながらトランスウェルシステムで培養されたコンフルエントな細胞の正常なゼータ電位を決定するためのシンプルで簡単で費用対効果の高い方法論を提供します。さらに、その汎用性により、一時的な研究中に同じ細胞培養の特性の定期的な測定が可能になります。

The characteristics of transport across confluent cell monolayers may often be attributed to its electrostatic properties. While tangential streaming potential is often used to quantify these electrostatic properties, this method is not effective for transport normal to the apical cell surface where the charge properties along the basolateral sides may be important (i.e., confluent cells with leaky tight junctions). In addition, even when cells have a uniform charge distribution, the shear stress generated by the conventional tangential flow device may dislodge cells from their confluent state. Here we introduce a novel streaming potential measurement device to characterize the normal electrostatic properties of confluent cells. The streaming potential device encompasses a 24 mm cell-seeded Transwell(®) with two AgCl electrodes on either side of the cell-seeded Transwell. Phosphate buffered saline is pressurized transversal to the Transwell and the resultant pressure gradient induces a potential difference. Confluent monolayers of HEK and EA926 cells are used as examples. The corresponding zeta potential of the cell-membrane configuration is calculated using the Helmholtz-Smoluchowski equation and the zeta potential of the confluent cell layer is deconvolved from the overall measurements. For these test models, the zeta potential is consistent with that determined using a commercial dispersed-cell device. This novel streaming potential device provides a simple, easy, and cost-effective methodology to determine the normal zeta potential of confluent cells cultured on Transwell systems while keeping the cells intact. Furthermore, its versatility allows periodic measurements of properties of the same cell culture during transient studies.