Окно в микромире: Простой микрожидкостных систем для изучения микробных транспорта в пористых средах
Summary
Микрожидкостных устройств могут быть использованы для визуализации сложных природных процессов в режиме реального времени и соответствующие физические масштабы. Мы разработали простую микрожидкостных устройство, которое имитирует ключевые особенности природных пористых средах для изучения роста и транспортировки бактерий в подземных.
Abstract
Микробная роста и транспорта в пористых средах иметь важные последствия для качества грунтовых и поверхностных вод, утилизации питательных веществ в окружающую среду, а также непосредственно для передачи патогенов к питьевой воде. Природные пористые среды состоит из сложной физической топологии, разнообразная химия поверхности, динамические градиенты питательных веществ и акцепторов электронов и неоднородное распределение микробов. Эти особенности существенно различаются на масштабе микрон, что делает результаты макромасштабе исследования микробных транспорта трудно интерпретировать, и проверка механистической модели сложной задачей. Здесь показано, как простые микрожидкостных устройств могут быть использованы для визуализации микробных взаимодействий с микро-структурированных сред обитания, определить ключевые процессы, влияющие на наблюдаемые явления, а также систематически проверки прогностических моделей. Простой, легкий в использовании клетки потока были построены из прозрачных, биосовместимых и кислородно-проницаемого материала поли (диметил силоксан). Стандартные методы фотолитографии были использованы для микро-структурированных мастеров, и реплики литья была использована, чтобы бросить микро-структурированных клетках поток от мастеров. Физическое проектирование камеры проточной кюветы может адаптироваться к экспериментальным требования: микроканалов может варьироваться от простого линейного соединения сложных топологий с функцией размером до 2 мкм. Наши модульные EcoChip поток массив ячеек представлены десятки идентичных камер и управление потоком по тяжести управляемой потоком модуля. Мы показываем, что за счет использования устройств EcoChip, физических структур и давление головки могут быть постоянными или разнообразные систематически в то время как влияние химии поверхности, свойства жидкости, или характеристики микробного населения исследуется. Через транспортные эксперименты с использованием непатогенных, зеленый флуоресцентный белок, экспрессирующих<em> Vibrio</em> Бактериального штамма, мы проиллюстрируем важность обитания структура, условия потока, и inoculums размер на фундаментальные явления транспорта, и в режиме реального времени частица масштаба наблюдения, показывают, что микрофлюидики предлагаем убедительные зрения скрытого мира.
Protocol
Discussion
Система EcoChip является адаптируемой к потребностям отдельного эксперимента. Новые мастера могут быть созданы относительно легко, и как только мастера изготавливают, дополнительные точно репликации устройства могут быть поданы по мере необходимости. Поток модуль прост в использовании…
Acknowledgements
Это исследование было поддержано грантом # 0649883 от Национального научного фонда, по Vanderbilt Институт интегративной Biosystems исследований и образования (VIIBRE), а по биологии Серл системы и биоинженерии Бакалавриат Опыт исследований (Searle 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).
