مقالة منهجية
العديد من الأنواع البكتيرية تمتلك القدرة على نعلق على الأسطح واستعمار لهم في شكل أغشية رقيقة تدعى الأغشية الحيوية. الأغشية الحيوية التي تنمو في وسائل الإعلام التي يسهل اختراقها هي ذات الصلة إلى العديد من العمليات الصناعية والبيئية مثل معالجة مياه الصرف الصحي وCO 2 عزل. كنا الزائفة المتألقة، بكتيريا الهوائية سلبية الغرام، للتحقيق في تشكيل بيوفيلم في جهاز ميكروفلويديك أن يقلد وسائل الإعلام التي يسهل اختراقها. يتكون الجهاز ميكروفلويديك من مجموعة من المشاركات الصغرى، والتي كانت ملفقة باستخدام الطباعة الحجرية الناعمة. بعد ذلك، تم تشكيل بيوفيلم التحقيق في هذه الأجهزة مع تدفق ونظهر تشكيل الأغشية الحيوية الخيطية المعروفة باسم اللافتات في الجهاز لدينا. وتقدم بروتوكولات مفصلة لتصنيع وتجميع الأجهزة ميكروفلويديك هنا جنبا إلى جنب مع بروتوكولات ثقافة البكتيرية. وتعرض أيضا إجراءات تفصيلية للتجريب مع الجهاز ميكروفلويديك جنبا إلى جنب مع ممثلالنتائج.
في الآونة الأخيرة، أثبتنا البكتيرية ديناميات تشكيل بيوفيلم في جهاز ميكروفلويديك الذي يحاكي وسائل الإعلام التي يسهل اختراقها 1. الأغشية الحيوية البكتيرية هي أساسا مستعمرات البكتيريا السطحية التي يتم تجميعها من المواد البوليمرية المغطى خارج الخلية (EPS) 2-4. يمكن لهذه الأفلام رقيقة من البكتيريا تشكل تقريبا في كل كوة يمكن تصورها تتراوح بين الأسطح الملساء إلى موطن أكثر تعقيدا من وسائل الإعلام التي يسهل اختراقها. Valiei وآخرون. 1 تستخدم جهاز ميكروفلويديك مع مجموعة من الأعمدة الصغيرة لمحاكاة هيكل وسائل الإعلام التي يسهل اختراقها ودرس تشكيل بيوفيلم في هذا الجهاز بوصفها وظيفة من معدل تدفق السوائل. ووجد الباحثون أنه في نظام تدفق معين، بدأت الأغشية الحيوية الخيطية المعروفة باسم اللافتات في الظهور بين ركائز مختلفة. يمكن المربوطة اللافتات في واحد أو كلا الطرفين على الأسطح الصلبة، ولكن تم تعليق بقية هيكل في السائل. يبدأ تشكيل غاسل عادة بعد طبقة الأولى من بيوفيلم شكلت وشكلهأيون يمكن أن تملي التطور الطويل الأمد للبيوفيلم في مثل هذه الموائل المعقدة. في الآونة الأخيرة، حققت العديد من الباحثين ديناميات تشكيل غاسل. أظهرت يزدي وآخرون. 5 أن اللافتات التي يمكن أن تشكل في دوامة التدفقات القادمة من فقاعة تتأرجح. في تجربة أخرى، حققت رسكوني وآخرون. 6 تأثير قناة انحناء والهندسة القناة على تشكيل اللافتات. ووجد الباحثون أن اللافتات التي يمكن أن تشكل في الفروع المنحنية من microchannels، ويرتبط غاسل التشكل إلى الحركة. وقد أثبتت الأبحاث الحديثة أن اللافتات التي يمكن أن يكون لها تداعيات واسعة في مختلف السيناريوهات الطبيعية والاصطناعية لأنها يمكن أن تكون بمثابة السلائف إلى تشكيل الهياكل الناضجة في واجهات مسامية، يؤدي إلى انتشار بيوفيلم السريع والكارثي في النظم الطبية الحيوية، وأيضا أن يسبب flow- كبيرة التفاعلات هيكل، الخ 1،7-9.
اللافتات بيوفيلم غالبا ما تشكل طالموائل ن معقدة مثل وسائل الإعلام التي يسهل اختراقها. فهم نمو بيوفيلم في بيئة وسائل الإعلام التي يسهل اختراقها وثيق الصلة إلى العديد من العمليات البيئية والصناعية مثل معالجة مياه الصرف الصحي البيولوجية 10، الحفاظ جيدا تتحمل النزاهة في حالات مثل CO 2 القبض على 11 ويسد المسام في التربة 12. يمكن مراقبة تشكيل بيوفيلم في مثل هذه الموائل المعقدة غالبا ما تكون صعبة نظرا لغموض وسائل الإعلام التي يسهل اختراقها. في مثل هذه الحالات، يمكن أن تستند على microfluidics المنابر الإعلامية التي يسهل اختراقها يثبت مفيد للغاية لأنها تسمح في الوقت الحقيقي والرصد في الموقع. ميزة أخرى من على microfluidics هو القدرة على بناء المفاعلات الحيوية متعددة على منصة الحيوية ميكروفلويديك واحدة في وقت واحد والسماح للرصد و / أو دمج أجهزة الاستشعار على الانترنت. المرونة اللازمة لتنفيذ التجارب المعملية متعددة في جهاز واحد، والقدرة على جمع البيانات الهامة ذات الصلة لأغراض التحليل الإحصائي الدقيق هو المهم متقدمantage نظم ميكروفلويديك 13،14.
في سياق المناقشة الواردة أعلاه، فإن فهم ديناميات تشكيل غاسل في بيئة وسائل الإعلام التي يسهل اختراقها يكون مفيدا للعديد من التطبيقات. في هذه الدراسة، ونحن نطور بروتوكول للتحقيق في تشكيل غاسل في الجهاز الذي يحاكي وسائل الإعلام التي يسهل اختراقها. تصنيع منصة ميكروفلويديك، يتم وصف الخطوات اللازمة لزراعة الخلايا والتجريب. في تجاربنا، كان يعمل النوع البري سلالة بكتيرية من المتألقة الزائفة. P. المتألقة، وجدت بشكل طبيعي في التربة، ويلعب دورا رئيسيا في الحفاظ على البيئة التربة 15. ان سلالة البكتيرية المستخدمة تم راثيا للتعبير عن بروتين الفلورية الخضراء (GFP) جوهري.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
أداء البروتوكولات التجريبية هنا بالترتيب الموضح أدناه. وتناقش بروتوكولات التصنيع الدقيق لخلق منصة ميكروفلويديك في الخطوة 1. الخطوة 2 يصف بروتوكول ثقافة البكتيرية (الشكل 2)، والخطوة 3 تتعلق في التجمع من الإعداد التجريبية (الشكل 3). وأخيرا، يتم وصف الخطوة التجريبية الفعلية في الخطوة 4.
1. رقاقة الإجراءات تلفيق
يجب اتباع إجراءات السلامة المناسبة للعمليات المبينة أدناه: ملاحظة. استشارة ضابط السلامة المؤسسي لمزيد من التفاصيل.
2. البكتيرية الثقافة
ملاحظة: بروتوكولات السليمة للسلامة الأحيائية يجب اتباعها لخطوات 2-4. استشارة ضابط السلامة المؤسسي لمزيد من التفاصيل.
3. إعداد الإعداد التجريبية
4. تشغيل التجربة
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
باستخدام بروتوكول التصنيع الدقيق المذكورة أعلاه، تم إنشاء جهاز ميكروفلويديك PDMS أساس الشكل 1 يظهر المجهر الإلكتروني الماسح (SEM) وصور من PDMS الجهاز. يبين الشكل 1A قسم مدخل الجهاز. يتم إنشاء مدخل مثل شوكة لمعادلة الضغط عبر رئيس الجهاز. أظهر المزيد من التصوير SEM أيضا أن جدران دعامة عمودية تقريبا (الشكل 1B). كان المخفف الحل البكتيرية مثقف (الشكل 2)، وتعديل كثافتها الضوئية إلى قيمة 0.1. درسنا تشكيل بيوفيلم في الجها...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
أثبتنا جهاز ميكروفلويديك البسيط الذي يحاكي وسائل الإعلام التي يسهل اختراقها لدراسة تطوير بيوفيلم في الموائل المعقدة. هناك العديد من الخطوات الهامة التي تملي نتائج التجارب. وتشمل هندسة الجهاز. في حين أن هندسة آخر يمكن أن تختلف وكاف مسام الفضاء لافتات لتشكيل ضروري. وعلاوة على ذلك، Valiei وآخرون. 1 أثبتت أن تشكيل غاسل يحدث إلا في نطاق معين معدل التدفق. في معدلات تدفق أقل من قيمة عتبة، وتشوه من الأغشية الحيوية في اللافتات قد لا تراعى. بعد فوق عتبة معينة أخرى قيمة م...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
ليس لدى المؤلفين ما يكشفون عنه.
يود المؤلفون أن يشكروا البروفيسور هوارد سيري من قسم العلوم البيولوجية بجامعة كالجاري على توفير السلالات البكتيرية. يقر A. Kumar بالدعم المقدم من NSERC. يقر T. Thundat بالدعم المالي من برنامج كرسي أبحاث التميز الكندي (CERC). ويود المؤلفان أيضا أن يقدروا المساعدة التي قدمتها السيدة زهرة نيكخطاري للمساعدة في التصوير بالفيديو.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| مجهر فلورسنت | نيكون | ||
| LB أجار | فيشر | BP1425-500 | تعليق 40 جم في 1 لتر من الماء النقي |
| مرق LB | فيشر | BP1427-500 | تعليق 20 جم في 1 لتر من الماء النقي |
| غطاء السلامة الحيوية | شركة | ||
| طبق بتري | فيشر | 875712 | معقم 100 مم × 15 مم طبق بتري من البوليسترين |
| شاكر حاضنة | نيو برونزويك العلمي | Excella E24 حاضنة شاكر | |
| سلسلة 50 مل أنبوب طرد مركزي معقم | كورنينج | 430828 | بولي بروبيلين RNase / DNase |
| خالية من التتراسيكلين قاعدة | خالية MP Biomedicals | 103012 | 50 &# 956 ؛ جم / مل |
| SYLGARD 184 سيليكون | شركة داو كورنينج | 68037-59-2 | قاعدة المطاط الصناعي وعامل المعالجة |
| مقاومة للضوء الإيجابية (AZ4620) | |||
| أنبوب بلاستيكي | كول بارمر |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه
طلب إذن