Un dispositivo de microfluidos para el estudio de varias cepas distintas

Summary

Se presenta un método simple para producir los dispositivos de microfluidos capaces de aplicar similares condiciones dinámicas a múltiples cepas distintas, sin la necesidad de una sala limpia o litografía blanda.

Abstract

El estudio de las respuestas celulares a los cambios ambientales plantea muchos retos experimentales: las células necesitan para formar imágenes en condiciones cambiantes, a menudo de una manera comparativa. Placas de pocillos múltiples, se utilizan habitualmente para comparar diferentes cepas o líneas celulares, pero permiten un control limitado sobre la dinámica del medio ambiente. Los dispositivos microfluídicos, por otra parte, permite el control exquisito dinámico sobre las condiciones del entorno, pero es difícil de imagen y distinguir más de unas pocas cepas de ellos. Aquí se describe un método para fabricar fácil y rápidamente un dispositivo de microfluidos capaz de aplicar las condiciones de cambio dinámico a múltiples cepas de levadura distintas en un canal. El dispositivo está diseñado y fabricado por medios sencillos sin necesidad de litografía blanda. Se compone de un canal de flujo en forma de Y unido a una segunda capa albergar micropocillos. Las cepas se colocan en pocillos separados, y fotografiado bajo las exactas condiciones dinámicas mismos. Nos demo denstrate el uso del dispositivo para la medición de las respuestas de proteína de localización a los pulsos de cambios de nutrientes en diferentes cepas de levadura.

Introduction

Las células constantemente reaccionar a un entorno que cambia dinámicamente, cambiando su metabolismo, el perfil de la transcripción y de las funciones celulares. Para estudiar estos fenómenos, los métodos que puedan cuantificar dichos cambios son necesarios. Un tipo de lectura para tales respuestas es el cambio en la localización de los factores de transcripción relacionados con el estrés en respuesta a estrés nutricional.

Los dispositivos microfluídicos ¹ se han utilizado para manipular dinámicamente condiciones ambientales a las células ^2-4. Se presentan varias ventajas para imágenes de células vivas: el medio ambiente de las células puede ser controlada con precisión y cambiar dinámicamente; células pueden ser vivo-imagen formada en todo momento, incluyendo durante la manipulación de las condiciones externas, y volúmenes mínimos de reactivos se requieren. Un diseño muy simple para un dispositivo de microfluidos, permitiendo alternancia entre dos condiciones, es un dispositivo en forma de Y ^2. Nos utilizan habitualmente en forma de Y que permiten que los dispositivos de microfluidosaplicación de cambios dinámicos en las células en el canal. Usamos este dispositivo para seguir los cambios de localización de marcado con fluorescencia factores de transcripción relacionados con el estrés en las células de levadura. Seguimos estos cambios en las nuevas condiciones nutricionales. Por ejemplo, se puede proporcionar un impulso (o una serie de pulsos) de la glucosa que contienen medio dentro de un período de no glucosa-medio, con una resolución temporal muy fina. A menudo, en estos experimentos, se está interesado en comparar las respuestas de las cepas celulares diferentes (por ejemplo, mutantes diferentes, o diferentes cepas salvajes). El canal en forma de Y está limitado a una cepa en cada canal – si más de una cepa se utiliza, no hay ninguna manera sencilla de distinguir entre las cepas. Para superar esto, los canales se pueden utilizar diferentes. Si queremos aplicar las mismas condiciones dinámicas a múltiples cepas, nos gustaría combinar el concepto Y-canal con múltiples canales. Hay dos desafíos en la implementación de esta solución: Puede ser difícil de aplicar tél mismas condiciones al mismo tiempo a todos los canales, y no hay una limitación geométrica con el número de Y-canales que se pueden montar en un solo dispositivo. Estábamos por lo tanto buscando una manera para ver varias cepas en un canal en condiciones dinámicas.

Aquí se describe un dispositivo de microfluidos de dos capas destinado a cepas de imágenes múltiples en un canal bajo las mismas condiciones dinámicas. La capa inferior consiste en PDMS delgada con una fila de agujeros. Esta capa está unida al cubreobjetos de vidrio en la creación de los pozos que vamos a colocar las diferentes cepas, adhiriéndose con concanavalina A para el vidrio. La segunda capa es un dispositivo microfluídico en forma de Y creado usando el método de la cinta adhesiva ^5. Después de colocar las cepas en los pocillos de la segunda capa es rápidamente alineado y conectado a la primera, la creación de un canal con varios pozos que contienen las diferentes cepas. Este último dispositivo permite tras varias cepas en un canal, donde todoscepas se someten a las mismas condiciones que en el mismo tiempo exacto. Todo el diseño y el proceso de producción se puede hacer en el laboratorio, utilizando medios sencillos, sin litografía blanda.

Protocol

1. Creación de un Master cinta Scotch-5 Dibujar o imprimir diseño deseado microcanal, a escala, en el papel. En nuestro caso, el diseño se compone de dos canales en forma de Y, cada uno de 3 mm de ancho (Figura 2). Cubra un portaobjetos de vidrio con capas de cinta adhesiva. El número de capas determinará la altura del canal (alrededor de 60 micras por capa). Utilizamos tres capas de cinta scotch. Coloque el esquema de trazado sobre una superficie plana. Al…

Representative Results

Para demostrar la separación entre las diferentes cepas que fotografiado dos cepas de levadura distinguibles en pocillos alternos. La formación de imágenes completo pozos muestra ninguna fuga entre los pocillos de células (Figura 5a, b). Ambas cepas tienen la MSN2 factor de transcripción etiquetados con YFP. Para probar el efecto simultáneo de las condiciones cambiantes dinámicamente, cambiamos las velocidades de flujo en los dos canales de entrada, creando un paso de medio sin glucosa, lo que re…

Discussion

En este trabajo se presenta un método de sobremesa sencillo para crear un dispositivo de microfluidos que permite las siguientes cepas de levadura de manera simultánea en condiciones dinámicas. Después de varias cepas en un canal proporciona una herramienta fiable para la comparación de la dinámica de las respuestas de células individuales en múltiples cepas. Una ventaja de nuestro enfoque es la capacidad para fabricar el dispositivo con técnicas sencillas sin la necesidad de una sala limpia. De hecho, también…

Materials

Reagent/Equipment	Company	Catalogue number
PDMS- SYLGARD 184	Dow Corning USA
Vacuum desiccator	Nalgene	5310-0250
Biopsy punchers	Ted Pella Inc.	Harris Uni-Core 15076 (2 mm), 15074 (1.2 mm)
Syringe pumps	Chemyx	Fusion 200
Corona treater	Electro-technic products	BD-20
Tygon tubing	Tygon	S-54-HL
Concanavalin-A	Sigma	C7275
Scotch tape	3M Scotch	Transparent Tape 1/2″