חלון על המיקרו: מערכות Microfluidic פשוט לחקר התחבורה מיקרוביאלית בתווך נקבובי
Summary
מכשירים microfluidic יכול לשמש כדי לחזות תהליכים טבעיים מורכבים בזמן אמת על המאזניים פיזי המתאים. פיתחנו מכשיר microfluidic פשוט המחקה התכונות העיקריות של התקשורת נקבובי טבעי ללימוד הצמיחה הובלה של חיידקים מתחת לפני הקרקע.
Abstract
הצמיחה הובלה מיקרוביאלית ו בתווך נקבובי יש השלכות חשובות על איכות מי התהום ועל פני השטח, מיחזור של חומרים מזינים בסביבה, כמו גם ישירות עבור העברת פתוגנים לאספקת מי שתייה. בתווך נקבובי טבעי מורכב טופולוגיה פיזית מורכבת, chemistries משטח מגוונות, הדרגתיים דינמית של חומרים מזינים acceptors האלקטרון, וכן הפצה אחידה של חיידקים. תכונות אלה משתנים באופן משמעותי על היקף באורך של מיקרון, מה שהופך את תוצאות המאקרו היקף החקירות התחבורה חיידקים קשה לפרש, ואת אימות של מודלים מכניסטיים מאתגר. כאן אנו מדגימים כיצד מכשירים microfluidic פשוט יכול לשמש כדי לחזות אינטראקציות עם חיידקים מיקרו מובנה בתי גידול, כדי לזהות תהליכים מרכזיים המשפיעים על התופעות שנצפו, וגם באופן שיטתי לאמת מודלים חזוי. פשוט, קל לשימוש בתאי תזרים נבנו מתוך שקוף, חומר פולי ביולוגית חמצן חדיר (דימתיל siloxane). שיטות האחיד של photolithography שימשו כדי להפוך מיקרו מובנה אדונים, דפוס העתק שימש להטיל מיקרו תאים מובנים לזרום המאסטרים. העיצוב הפיזי של תא תא תזרים ניתנת להתאמה לדרישות הניסוי: microchannels יכול לנוע בין חיבורי ליניארית פשוטה טופולוגיות מורכבות עם בגדלים תכונה קטנים כמו 2 מיקרומטר. תזרים EcoChip מודולרי שלנו מערך תכונות תא עשרות חדרי זהים בקרת זרימה ידי מודול הכבידה מונע זרימה. אנו מראים כי באמצעות השימוש במכשירים EcoChip, מבנים פיזיים וראשי לחץ ניתן לקיים קבוע או מגוון שיטתי תוך השפעת כימיה של פני השטח, תכונות נוזלים, או את המאפיינים של אוכלוסיית חיידקים הוא נחקר. באמצעות ניסויים הובלה באמצעות פתוגניים שאינם, ירוק ניאון חלבון מביע<em> Vibrio</em> זן חיידקי, אנו ממחישים את חשיבותו של מבנה בית הגידול, תנאי הזרימה, inoculums גודל על תופעות תחבורה בסיסי, עם זמן אמת החלקיקים בקנה מידה תצפיות, להוכיח כי מיקרופלואידיקה מציעים נוף משכנעת של עולם הנסתר.
Protocol
Discussion
מערכת EcoChip ניתנת להתאמה לצרכים של ניסוי יחיד. אדונים חדשים ניתן ליצור בקלות יחסית, ופעם הראשי הוא מפוברק, מכשירים משוכפל בדיוק נוסף ניתן להטיל לפי הצורך. מודול תזרים הוא פשוט לשימוש, אינה מצריכה ציוד מיוחד או קשרים מורכבים, יכול להיות המודל כראש נופל פשוט לחץ מונחה מער…
Acknowledgements
מחקר זה נתמך על ידי מענק # 0649883 מן הקרן הלאומית למדע, על ידי מכון ונדרבילט עבור אינטגרטיבית Biosystems מחקר וחינוך (VIIBRE), ועל ידי לביולוגיה סירל מערכות מחקר לתואר ראשון Bioengineering ניסיון (סירל SyBBURE).
Materials
| Material Name | Type | Company | Catalogue Number | Comment |
|---|---|---|---|---|
| PDMS | Dow Corning | |||
| SU8-2025 | MicroChem Corp. | |||
| Fluorescent Beads | Polysciences, Inc. |
References
- Whitesides, G., Ostuni, E., Takayama, S., Jiang, X., Ingber, D. Soft lithography in biology and biochemistry. Annual Review of Biomedical Engineering. 3, 335-373 (2001).
- Wang, W., Shor, L. M., LeBoeuf, E. J., Wikswo, J. P., Kosson, D. S. Mobility of protozoa through narrow channels. Applied and Environmental Microbiology. 71, 4628-4637 (2005).
