الدهون طبقة ثنائية الحويصلة انشاء طريق ميكروفلويديك النفث

Christopher W. Coyne; Karan Patel; Johanna Heureaux; Jeanne Stachowiak; Daniel A. Fletcher; Allen P. Liu

doi:10.3791/51510

Method Article

الدهون طبقة ثنائية الحويصلة انشاء طريق ميكروفلويديك النفث

DOI:

10.3791/51510

⸱

February 21st, 2014

Christopher W. Coyne¹ , Karan Patel¹ , Johanna Heureaux¹ , Jeanne Stachowiak³ , Daniel A. Fletcher⁴^,⁵ , Allen P. Liu¹^,²

¹Department of Mechanical Engineering, University of Michigan, ²Department of Biomedical Engineering, University of Michigan, ³Department of Biomedical Engineering, Institute for Cellular and Molecular Biology, The University of Texas at Austin, ⁴Department of Bioengineering, University of California, Berkeley, ⁵Physical Biosciences Division, Lawrence Berkeley National Laboratory

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

النفث ميكروفلويديك ضد واجهة قطرات الدهون طبقة ثنائية يوفر وسيلة موثوقة لتوليد الحويصلات مع السيطرة على التماثل الغشاء، إدراج البروتينات عبر الغشاء، والتغليف من المواد. هذه التقنية يمكن تطبيقها على دراسة مجموعة متنوعة من النظم البيولوجية حيث يتم المطلوب الجزيئات الحيوية مجزأة.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

يعرض أسفل إلى أعلى البيولوجيا التركيبية نهجا جديدا للتحقيق وإعادة تشكيل النظم البيوكيميائية، وربما الحد الأدنى من الكائنات الحية. هذا المجال الناشئ يشارك المهندسين والكيميائيين وعلماء الأحياء، والفيزياء لتصميم وتجميع المكونات البيولوجية الأساسية في المجمع، وأنظمة تعمل من أسفل إلى أعلى. هذه النظم من أسفل إلى أعلى قد يؤدي إلى تطوير خلايا اصطناعية للاستفسارات البيولوجية الأساسية والعلاجات المبتكرة ^1،2. يمكن الحويصلات unilamellar العملاقة (GUVs) بمثابة منصة نموذجية لعلم الأحياء الاصطناعية نظرا لهيكل غشاء الخلية مثل والحجم. النفث ميكروفلويديك، أو microjetting، هو الاسلوب الذي يسمح لتوليد GUVs مع حجم تسيطر عليها، وتكوين الغشاء والبروتين عبر الغشاء التأسيس، والتغليف ^3. المبدأ الأساسي لهذه الطريقة هو استخدام متعددة، البقول السوائل عالية التردد التي تم إنشاؤها بواسطة جهاز النافثة للحبر بيزو دفعتها إلى تشوه وعلقت لطبقة ثنائية IPID إلى GUV. هذه العملية هي أقرب إلى فقاعات الصابون تهب من فيلم الصابون. من خلال تغيير تركيبة الحل متدفق، وتكوين الحل يشمل، و / أو المكونات المدرجة في طبقة ثنائية، يمكن للباحثين تطبيق هذه التقنية لخلق الحويصلات حسب الطلب. وتصف هذه الورقة الإجراء لتوليد الحويصلات بسيطة من طبقة ثنائية واجهة الحبرية بواسطة microjetting.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

أصبح من الواضح بشكل متزايد أن بيولوجيا الخلية هي مشكلة متعددة المستويات التي تنطوي على دمج فهمنا من الجزيئات إلى الخلايا. بالتالي، مع العلم بالضبط كيفية عمل الجزيئات بشكل فردي ليست كافية لفهم السلوكيات الخلوية المعقدة. هذا يرجع جزئيا إلى وجود سلوكيات الناشئة من أنظمة متعددة المكونات، كما يتضح من إعادة تشكيل الأكتين التفاعل مع شبكة حويصلات الدهنية طبقة ثنائية ^4، والتجمع المغزل الإنقسامية في القيطم استخراج ^5، وديناميات المكانية الأجهزة انقسام الخلايا البكتيرية ^6. طريقة واحدة لاستكمال نهج الاختزالية للتشريح العمليات الجزيئية من المنظومات الحية هو اتخاذ النهج المعاكس من إعادة تشكيل ال....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. تصنيع غرفة اللانهاية

تصميم غرفة اللانهاية (يسمى لشكله) باستخدام الكمبيوتر التصميم بمساعدة (CAD) والبرمجيات، وحفظ الملف بحيث أنه متوافق مع قطع الليزر. لإنشاء هذا الشكل، منفصلة دائرتين بقطر 0.183 في بمسافة مركز إلى مركز 0.15 بوصة قطع غرفة من 1/8- 3/16 في الاكريليك واضحة مع قطع الليزر. شكل اللانهاية يسهل الحبرية واجهة تشكيل طبقة ثنائية والاستقرار.
حفر 1/16 من خلال ثقب في حافة الغرفة الاكريليك على شكل ما لا نهاية أيضا. كرر على الجانب المقابل. قطع مستطيل صغير من الاكريليك ورقة 0.2 مم مع مقص ....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

لقد جمعنا الإعداد النفث ميكروفلويديك على المجهر مضان مقلوب التقليدية مع مرحلة العرف تجميعها من أجزاء تشكيله وميكرومتر دليل (الشكل 1). توصيف النافثة للحبر توفر نظرة ثاقبة في عملية توليد حويصلة. متفاوتة المسافة بين فوهة النافثة للحبر والدهون طبقة ثنائية يؤثر على القوة المستخدمة لإحداث تشوه الغشاء. وثيقة القرب من طبقة ثنائية تركز التيار النفاث ويمنع الغشاء من تشتيت الطاقة بعيدا عن نقطة من الجيل حويصلة. الزيادات السفر دوامة مع الجهد المطبق على المحرك كهرضغطية، بما يتف.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

وقد تم تطوير العديد من التقنيات لتوليد حويصلة، بما في ذلك electroformation، مستحلب، والجيل الحبرية ^14-16. ومع ذلك، وتقنيات تجريبية جديدة ضرورية للسماح لتصميم النظم البيولوجية مع التشابه المتزايد لنظم المعيشة. وعرضت وسائل ميكروفلويديك على وجه الخصوص زيادة مستوى السيطرة التي تحكم unilamellarity الغشاء، monodispersity من حجم، ومحتويات داخلية ^17،18، وبذلك نماذج حويصلة أقرب إلى علم الأحياء. وعلاوة على ذلك، أظهرت توصيف والتجريب باستخدام النفث ميكروفلويديك الإدماج ا.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

أعلن عن أي تضارب في المصالح.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

نشكر مايك Vahey من مختبر فليتشر في جامعة كاليفورنيا، بيركلي لتقديم المشورة بشأن المعلمات microjetting. وقد رعت هذا العمل من قبل المعاهد الوطنية للصحة منح HL117748 DP2-01.

....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
Name	Company	Catalog Number	Comments
Piezoelectric Inkjet	MicroFab Technologies	MJ-AL-01-xxx	xxx تشير إلى قطر الفتحة بالميكرون
Drive III	Controller MicroFab Technologies	CT-M3-02
كاميرا عالية السرعة	Vision Research	MiroEX2
DPhPC في الكلوروفورم	Avanti	850356C	مطلوبة في كميات صغيرة في قوارير
33 مم PVDF مرشحات ، 0.2 & ميكرو ؛ إم	فيشر SLGV033RS
1 مل محاقن	فيشر ساینتفيك	14823434
إن ديكان	أكروس أورجانيكس	111871000
الجلوكوز	أكروس أورجانكس	410950010
السكروز	سيجما ألدريتش	S7903-1KG
ميثيل السليلوز	فيشر NC9084958 العلمي
1/8 في أكريليك	ماكماستر كار	8560K239	تصاميم CAD للغرفة ذات الشكل اللانهائي متوفرة عند الطلب
0.2 مم منتجات أكريليك	أسترا	كلاركس واضح 001
أكريليك أسمنت	TAP بلاستيك	10693
لوكتايت 495 Superglue	فيشر Scientific	NC9011323
Loctite 3494 الأشعة فوق البنفسجية تقوية	لاصقة ستروبل توريد	30765
المطاط الطبيعي	McMaster Carr	85995K14
تتوفر تصاميم N	/ A	CAD محلية الصنع	عند الطلب

Jet العلمي

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Liu, A. P., Fletcher, D. A. Biology under construction: in vitro reconstitution of cellular function. Nature reviews. Mol. Cell Biol. 10, 644-650 (2009).
Yeh, B. J., Lim, W. A. Synthetic biology: lessons from the history of synthetic organic chem....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

الدهون طبقة ثنائية الحويصلة انشاء طريق ميكروفلويديك النفث

In This Article

Summary

Abstract

Introduction

Protocol

Results

Discussion

Disclosures

Acknowledgements

Materials

References

Reprints and Permissions

Tags

Related Articles