A microfluidic device has been designed to electrically measure average intercellular connectivity in a cell monolayer. This proof-of-concept design uses elastomeric microvalves to isolate cells across three microfluidic chambers, creating a direct microscale analog of benchtop sucrose gap physiology rigs. The device operation has been verified for normal rat kidney cells (NRK-49F) using a chemical gap junction blocker, 2-aminoethoxydiphenyl borate (2-APB). At 410 Hz, the system measured an averaged network impedance magnitude between 730 and 930 kΩ and demonstrated the ability to distinguish a significant increase of 6.51 kΩ and 0.464° due to 2-APB perfusion.
REFERENCES
1.
J.
Mathews
and M.
Levin
, Dev. Neurobiol.
77
, 643
(2016
).2.
M.
Emmons-Bell
, F.
Durant
, J.
Hammelman
, N.
Bessonov
, V.
Volpert
, J.
Morokuma
, K.
Pinet
, D. S.
Adams
, A.
Pietak
, D.
Lobo
, and M.
Levin
, Int. J. Mol. Sci.
16
, 27865
(2015
).3.
N. J.
Oviedo
, J.
Morokuma
, P.
Walentek
, I. P.
Kema
, M. B.
Gu
, J.-M.
Ahn
, J. S.
Hwang
, T.
Gojobori
, and M.
Levin
, Dev. Biol.
339
, 188
(2010
).4.
N.
Palacios-Prado
, W.
Huetteroth
, and A. E.
Pereda
, Front. Cell. Neurosci.
8
, 324
(2014
).5.
S.
Li
, H.
He
, G.
Zhang
, F.
Wang
, P.
Zhang
, and Y.
Tan
, Exp. Cell Res.
338
, 1
(2015
).6.
S.
Gu
, X. S.
Yu
, X.
Yin
, and J. X.
Jiang
, Invest. Opthalmology Visual Sci.
44
, 2103
(2003
).7.
F.
Allen
, C.
Tickle
, and A.
Warner
, Development
108
, 623
(1990
).8.
9.
M.
Levin
, Prog. Biophys. Mol. Biol.
165
, 102
(2021
).10.
D.
Moore
, S. I.
Walker
, and M.
Levin
, Convergent Sci. Phys. Oncol.
3
, 043001
(2017
).11.
M.
Levin
, Front. Psychol.
10
, 2688
(2019
).12.
M.
Yang
and W. J.
Brackenbury
, Front. Psychol.
4
, 1
(2013
).13.
N. J.
Oviedo
and M.
Levin
, Development
134
, 3121
(2007
).14.
M.
Levin
, Cell
184
, 1971
(2021
).15.
J. E.
Rash
, S.
Curti
, K. G.
Vanderpool
, N.
Kamasawa
, S.
Nannapaneni
, N.
Palacios-Prado
, C. E.
Flores
, T.
Yasumura
, J.
O’Brien
, B. D.
Lynn
, F. F.
Bukauskas
, J. I.
Nagy
, and A. E.
Pereda
, Neuron
79
, 957
(2013
).16.
L.
Adermark
and D. M.
Lovinger
, Neurochem. Int.
52
, 1365
(2008
).17.
R. D.
Veenstra
, Biophys. J.
80
, 2231
(2001
).18.
R. D.
Veenstra
, in Gap Junction Protocols
, Methods in Molecular Biology
, edited by M.
Vinken
and S. R.
Johnstone
(Springer
, New York, NY
, 2016
), pp. 213
–231
.19.
P.
Babica
, I.
Sovadinová
, and B. L.
Upham
, in Gap Junction Protocols
, Methods in Molecular Biology
, edited by M.
Vinken
and S. R.
Johnstone
(Springer
, New York, NY
, 2016
), pp. 133
–144
.20.
M.
Abbaci
, M.
Barberi-Heyob
, W.
Blondel
, F.
Guillemin
, and J.
Didelon
, BioTechniques
45
, 33
(2008
).21.
T.
Mert
, Neurophysiology
39
, 270
(2007
).22.
C.
Bathany
, D. L.
Beahm
, S.
Besch
, F.
Sachs
, and S. Z.
Hua
, Biomicrofluidics
6
, 34121
(2012
).23.
J.
Abbott
, T.
Ye
, L.
Qin
, M.
Jorgolli
, R. S.
Gertner
, D.
Ham
, and H.
Park
, Nat. Nanotechnol.
12
, 460
(2017
).24.
G.
Bruno
, N.
Colistra
, G.
Melle
, A.
Cerea
, A.
Hubarevich
, L.
Deleye
, F.
De Angelis
, and M.
Dipalo
, Front. Bioeng. Biotechnol.
8
, 626
(2020
).25.
C.-Y.
Chen
, T.-Y.
Tu
, C.-H.
Chen
, D.-S.
Jong
, and A. M.
Wo
, Lab Chip
9
, 2370
(2009
).26.
X.
Li
, K. G.
Klemic
, M. A.
Reed
, and F. J.
Sigworth
, Nano Lett.
6
, 815
(2006
).27.
J.
Dungan
, J.
Mathews
, M.
Levin
, and V.
Koomson
, Micromachines
14
, 1659
(2023
).28.
D.
Pelc
, S.
Marion
, and B.
Mario
, Rev. Sci. Instrum.
82
, 073907
(2011
).29.
K. E.
Johnson
, S.
Mitra
, P.
Katoch
, L. S.
Kelsey
, K. R.
Johnson
, and P. P.
Mehta
, Mol. Biol. Cell
24
, 715
(2013
).30.
J.
Marh
, Z.
Stoytcheva
, J.
Urschitz
, A.
Sugawara
, H.
Yamashiro
, J. B.
Owens
, I.
Stoytchev
, P.
Pelczar
, R.
Yanagimachi
, and S.
Moisyadi
, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A.
109
, 19184
(2012
).31.
J. B.
Owens
, J.
Mathews
, P.
Davy
, I.
Stoytchev
, S.
Moisyadi
, and R.
Allsopp
, Mol. Therapy Nucleic Acids
2
, e137
(2013
).32.
M.
Liu
, X.
Yang
, J.
Fan
, R.
Zhang
, J.
Wu
, Y.
Zeng
, J.
Nie
, and X.
Yu
, Human Exp. Toxicol.
31
, 32
(2011
).33.
J. G.
Bilmen
, L. L.
Wootton
, R. E.
Godfrey
, O. S.
Smart
, and F.
Michelangeli
, Eur. J. Biochem.
269
, 3678
(2002
).34.
H. E.
Ayliffe
and R. D.
Rabbitt
, Meas. Sci. Technol.
14
, 1321
(2003
).35.
E. C.
Beyer
, J.
Gemel
, K. H.
Seul
, D. M.
Larson
, K.
Banach
, and P. R.
Brink
, Braz. J. Med. Biol. Res.
33
(4
), 391
(2000
).36.
A. L.
Harris
, Q. Rev. Biophys.
34
, 325
(2001
).37.
V.
Valiunas
, Y. Y.
Polosina
, H.
Miller
, I. A.
Potapova
, L.
Valiuniene
, S.
Doronin
, R. T.
Mathias
, R. B.
Robinson
, M. R.
Rosen
, I. S.
Cohen
, and P. R.
Brink
, J. Physiol.
568
, 459
(2005
).38.
E. G. A.
Harks
, J. P.
Camiña
, P. H. J.
Peters
, D. L.
Ypey
, W. J. J. M.
Scheenen
, E. J. J.
van Zoelen
, and A. P. R.
Theuvenet
, Faseb. J.
17
, 1
(2003
).39.
D.
Atkinson
and F. J.
van Steenwijk
, Am. J. Phys.
67
, 486
(1999
).40.
K.-T.
Ma
, B.-C.
Guan
, Y.-Q.
Yang
, A. L.
Nuttall
, and Z.-G.
Jiang
, Am. J. Physiol.: Heart Circ. Physiol.
300
, H335
(2011
).41.
A. D.
de Roos
, E. J.
van Zoelen
, and A. P.
Theuvenet
, Pflugers Arch. - Eur. J. Physiol.
431
, 556
(1996
).© 2025 Author(s). Published under an exclusive license by AIP Publishing.
2025
Author(s)
You do not currently have access to this content.
