International Journal of Control, Automation, and Systems
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v.2
no.2
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pp.135-143
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2004
Recently, high throughput screening for microorganisms with desired characteristics from a large heterogeneous population has become possible. Single cell separation has taken on increasing significance in recent years, and several different methods have been proposed so far. In this paper, we introduce several cell manipulation methods aiming at single cell separation and investigation. At first, methods for the separation of microorganisms are classified. Then, we introduce two different approaches, that is, (1) indirect manipulation using laser trapped microtools and (2) thermal gelation.
Park, Jung-Yul;Jung, Seng-Hwan;Kim, Young-Ho;Kim, Byung-Kyu;Lee, Seung-Ki;Ju, Byeong-Kwon
KIEE International Transactions on Electrophysics and Applications
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v.4C
no.5
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pp.241-246
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2004
In this paper, we present a novel integrated cell processor to handle individual embryos. Its functions are composed of transporting, isolation, orientation, and immobilization of cells. These functions are essential for biomanipulation of single cells, and have been typically carried out by a proficient operator. The purpose of this study is the automation of these functions for safe and effective cell manipulation using a MEMS based cell processor. This device is realized with a relatively simple design and fabrication process. Experimental results indicate that it can act as an efficient substitute for essential but very tiresome and repetitive manual work while contributing significantly to the improvement of speed and success rate of operation by facilitating cell manipulation. The cell viability test for the device is studied through the distribution of mitochondria in mice embryos and cultivation of cells for 86h.
Proceedings of the Korean Society Of Semiconductor Equipment Technology
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2004.10a
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pp.1-15
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2004
o Various microfluidic components including mixromixers and micropumps have been developed for disposable biochip applications. o Single cell capturing, positioning and nanoliter drug injection chip has been demostrated. o Multi-channel, two-dimensional micro-well array has been fabricated and cell capturing and specific reagent injection have been performed.
The principle and application of a scanning probe microscopy(SPM) are reviewed briefly, and a low-invasive single cell manipulation and a gene delivery technique using an etched atomic force microscopy(AFM) probe tip, which we call a nanoneedle, are explained in detail. The nanoneedle insertion into a cell can be judged by a sudden drop of force in a force-distance curve. The probabilities of nanoneedle insertion into cells were 80~90%, which were higher than those of typical microinjection capillaries. When the diameter of the nanoneedle was smaller than 400 nm, the nanoneedle insertion into a cell over 1 hour had almost no influence on the cell viability. A highly efficient gene delivery and a high ratio of expressed gene per delivered DNA compared the conventional major nonviral gene delivery methods could be achieved using the gene modified nanoneedle.
Acoustic tweezers represent an exceptionally versatile and adaptable collection of instruments that harness the intrinsic power of sound waves to manipulate a wide spectrum of bioparticles, ranging from minuscule extracellular vesicles at the nanoscale to more substantial multicellular organisms measuring in millimeters. This field of research has witnessed remarkable progress over the course of the past few decades, primarily in the domain of Single Beam Acoustic Tweezers (SBAT) which utilizes a single element transducer for its operation. Initially conceived as a method for particle trapping, SBAT has since evolved into an advanced platform capable of achieving precise translation of cells and organisms. Recent groundbreaking advancements have significantly enhanced the capabilities of SBAT, unlocking new functionalities such as particle/cell separation and controlled deformation of single cells. These advancements have propelled SBAT to the forefront of bioparticle/cell manipulation, gathering attention within the scientific community. This review explores the core principles of SBAT and how sound waves affect bioparticles/cells. We aim to build a strong conceptual foundation for understanding advancements in this field by detailing its principles and methodologies.
Complex cell-to-cell communication underlies the basic processes essential for homeostasis in the given tissue architecture. Obtaining quantitative gene-expression of cells in their native context has significantly advanced through single-cell RNA sequencing technologies along with mechanical and enzymatic tissue manipulation. This approach, however, is largely reliant on the physical dissociation of individual cells from the tissue, thus, resulting in a library with unaccounted positional information. To overcome this, positional information can be obtained by integrating imaging and positional barcoding. Collectively, spatial transcriptomics strategies provide tissue architecture-dependent as well as position-dependent cellular functions. This review discusses the current technologies for spatial transcriptomics ranging from the methods combining mechanical dissociation and single-cell RNA sequencing to computational spatial re-mapping.
The grabber used for the manipulation of single cell is developed by employing the piezo actuator as a source of grabbing force and this system consists of sucking cylinder, XYZ stage and inverted microscopy. With this grabbing system, 2 experiments are performed and they are as follows; 1) the relation between displacement change of piezo actuator and applied voltage was estimated by using sucking cylinder, 2) we grabbed plotoplast of cabbage's leaf-cell with this system. These experiments showed that the proposed grabbing system can be applicable as a single cell handling device in the field of biotechnology and medicine.
Kim Deok-Ho;Kim Byungkyu;Park Jong-Oh;Ju Byeong-Kwon
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.11
no.4
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pp.353-362
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2005
This article describes a state-of-the art review in nano-biomanipulation technologies. Nanomanipulation of biological objects enables an in-depth study of single molecules such as DNA and RNA, and of biophysical events at the molecular level like molecular motors. Controlled nanomanipulation is challenging but essential for precisely engineering biomolecules or cells and for manufacturing functional nano-biosystems. In this paper, we summarize several contact, non-contact and hybrid methods available for nanomanipulation of biological objects. Advantages currently available methods and their limitations are also compared. Finally, we discuss possible applications of nano-biomanipulation technologies to life science and molecular medicine including cell biology, genetic engineering, biophysics, and biochemistry.
RT-PCR is an useful method to investigate the expression of target gene as detection tools. Although RT-PCR is the powerful detection method for tissues, it was difficult to amplify the target gene product using the single cell. To clarify the expression level of the genes related to Parkinson's disease (PD), I performed the laser dissection of single cell from Substantia nigra. I examined the mRNA expression level in the dopaminergic neuron isolated from the PD patients by the single cell RT-PCR method. It is known that tyrosine hydroxylase (TH), DOPA decarboxylase (DDC) are involved in biosynthesis of the catecholamine such as dopamine. Little has been known about the gene expression features of these enzymes in single dopaminergic neuron. I could detect the specific gene products in single cell level. The different expression was observed in PD-related gene products from the single neuron of PD patients. Interestingly, TH gene expression was significantly decreased with comparing the ratio of decrease in other PD-related genes. Hence, I represented data that indicate the RT-PCR method described in this report is an effective method in detecting a specific single-cell mRNA level related with diseases.
Plants have developed a sophisticated battery of defence responses to protect themselves against attempted pathogen ingress. Manipulation of these defence mechanisms may provide significant opportunities for crop improvement. While plant resistance genes have had a long service history in plant breeding, they possess significant limitations. Recent advances are now providing significant insights into strategies designed to increase the field durability of this class of genes. Hypersensitive cell death is a common feature underlying the deployment of plant defence responses against biographic pathogens. In contrast, necrotrophic pathogens actively kill plant cells. Recently, transgenic plants have been developed that either promote or suppress cell death, providing resistance against either biotrophic or necrotrophic pathogens respectively. Methyl-jasmonate is a key signalling molecule in the establishment of resistance against some fungal pathogens. Increasing the concentration of this molecule in plant cells has been shown to increase resistance against Botrytis cineria, without significantly imparting plant growth or development. Due to the multifarious infection strategies employed by plant pathogens, how-ever, it is unlikely a single commercial product will prove a panacea for global disease control. Future stategies will more likely entail an integrated disease management approach.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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