多孔質媒体中の微生物トランスポート研究のためのシンプルなマイクロ流体システム：マイクロワールドでのウィンドウ
Summary
マイクロ流体デバイスは、リアルタイムでかつ適切な物理的なスケールで複雑な自然のプロセスを可視化するために使用することができます。我々は地下で細菌の増殖と輸送を研究するための自然な多孔質媒体の主要な機能を模倣する簡単なマイクロ流体デバイスを開発しました。
Abstract
多孔質媒体中の微生物の増殖とトランスポートは、地下水および地表水、環境での栄養素のリサイクルだけでなく、直接のための飲料水に病原体の伝播の品質にとって重要な意味を持っている。天然多孔質媒体は複雑な物理トポロジ、様々な表面化学、栄養素と電子受容体の動的な勾配、および微生物の斑状分布で構成されています。これらの機能は、解釈が難しい微生物移動のマクロスケールの調査の結果を作る、ミクロンの長さスケールにより大きく変化すること、および機構モデルの検証は困難。ここでは、シンプルなマイクロ流体デバイスは、微細構造の生息地、微生物の相互作用を可視化するために観測された現象に影響を与える主要なプロセスを識別するために、そして体系的に予測モデルを検証するために使用することができる方法を示します。シンプルで使いやすいフローの細胞が透明な、生体適合性と酸素透過性材料ポリ（ジメチルシロキサン）で作られました。フォトリソグラフィーの標準的な方法は、微細構造のマスターを作るために使用され、レプリカの成形は、マスターから微細構造フローセルをキャストするために使用されました。フローセル室の物理的な設計は、実験的な要件に適応できる：マイクロチャネルは、単純な線形の接続から、複雑に変化することが2μmと小さいフィーチャサイズとトポロジ。私たちのモジュラーEcoChipフローセル配列は、重力駆動型フローモジュールで同一のチャンバーとフロー制御の数十しています。我々は、表面化学、流体特性、または微生物集団の特性の影響を調査している間EcoChipデバイスを使用することで、物理的な構造と圧力ヘッドは一定に保たまたは体系的に変えることができることを示している。非病原性を用いた輸送実験を通じ、緑の蛍光タンパク質発現<em>ビブリオ</em>細菌株、我々は、生息地の構造、フローの条件、および基本的な輸送現象に関するinoculumsのサイズの重要性を示し、そしてリアルタイムの粒子スケールの観測と、マイクロフルイディクスは、隠された世界の魅力的なビューを提供することを示している。
Protocol
Discussion
EcoChipシステムは、個々の実験のニーズに適応可能です。新しいマスターは、比較的容易に作成することができます、とマスターが作製されれば、必要に応じて、追加の正確に複製されたデバイスは、キャストすることができます。フローモジュールは、使用が簡単で、特別な装置や複雑な接続を必要とせず、シンプルな立ちヘッド圧力駆動流のシステムとしてモデル化することができます?…
Acknowledgements
この研究は、統合バイオシステム研究と教育のためのヴァンダービルト大学（VIIBRE）によって、およびサールシステムバイオロジーとバイオエンジニアリング学部研究経験（サールSyBBURE）で、国立科学財団から＃0649883助成金によって支えられている。
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).
