Method Article

利用微流控平台的高通量蛋白质表达发生器

DOI:

10.3791/3849

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August 23rd, 2012

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1The Mina & Everard Goodman Faculty of Life Sciences, The Nanotechnology Institute, Bar-Ilan University

In This Article

Summary

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我们提出了一个表达的蛋白质阵列微流控方法。该装置由反应室的数以千计的由微机械阀控制。的微流体装置相配合以印刷的微阵列的基因库。然后，这些基因的转录和翻译的片上，所得的蛋白质阵列中准备实验使用。

Abstract

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迅速增长的领域，如系统生物学，需要制定和实施新技术，使大型系统的高吞吐量和高精确度的测量。 ，微流体承诺履行这些要求的，如片上进行高通量筛选实验，当中包括生物化学，生物物理学，和基于细胞的检测1。微流体设备的初期以来，这一领域的显着发展，领导发展的微流体大规模集成2,3。该技术允许用邮资大小的足迹（ 图1）在单个设备上集成的成千上万的微机械阀。我们已经开发出一种高通量微流体平台， 在体外表达的蛋白质阵列（ 图2）PING（蛋白质相互作用网络发生器）产生。这些阵列可以作为一个模板，为许多实验如蛋白质-蛋白质4 5，蛋白质-RNA或蛋白质-DNA 6相互作用。

该装置由成千上万的反应室，单独使用微阵列编程。对齐的微流体设备方案这些印刷的微阵列，每个腔室与一个单一的点，此外，生成使用标准的微阵列斑点技术的微阵列消除潜在的污染或交叉反应性也非常模块化的，允许的蛋白质7，DNA 8，小分子的排列，甚至胶体悬浮液。微流体生物科学的潜在影响是显著的。已经许多微流控芯片为基础的检测提供了新的见解，对生物系统的结构和功能，和微流控芯片领域将继续影响生物。

Protocol

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1。设备制造

  1. 购买DTPA-D SU-8个控制模具和模具SPR220-7流从斯坦福大学的微流体铸造厂（ www.stanford.edu /组/晶圆代工 ）。
  2. 三甲基氯硅烷（TMCS）蒸汽和10分钟，以促进弹性体释放后的烘烤步骤9公开的硅氧烷模具。
  3. 基于有机硅弹性体和固化剂（拌匀）在两个不同的比率5:1和20:1的控制和流量模具，分别准备的混合物。的不同比率的多个层进行适当的接合是必要的。
  4. 倒入5:1 PDMS控制层（约5毫米高）。德加的控制层和烤30分钟，在80°C。旋涂（劳雷尔美国）的20:1的PDMS混合物在2600转，60秒的流动层上，然后在80℃下烘烤30分钟。旋涂机速度优化的阀门致动器的压力为15 psi。更快的纺丝将导致在一个更薄的层具有较低的活化压力和反之亦然。我们所使用的器件有一个限制在控制和25磅10 psi的流中，从基板的剥离，可能会发生上述。
  5. 从模具中分离控制层。一定要慢慢做，并注意不要削皮SU8模式。然后切围绕其周边的​​设备和打孔访问控制渠道。
  6. 对齐的流量和手动控制层的立体镜。开始"通过对准的左上角;按钮阀（控制层）必须是在该反应室（流动层）的中间。接下来，第一行对齐，轻轻地释放控制层的行由行。确保所有的按钮阀是在反应室的中间的地址和输入阀....

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Discussion

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在本文中，我们提出了一个方法代高通量的蛋白质阵列使用微流体平台。上述排列生成是基于微阵列打印的DNA模板， 在体外蛋白质表达的微流体装置内的DNA。

我们的新型微流体平台有几个重要的优点，比目前使用的方法，这使得它有前途和蛋白质组学工具。的一个优点是与膜结合蛋白， 在体外蛋白质合成使用哺乳动物的网织红细胞裂解物在微粒体膜11的存在提供了"自然就好"膜蛋白所需的条件。此外，微流体允许在非常低量的蛋白质的表达和蛋白质纯化是没有必要的。这在传统的方法是最常见的瓶颈。事实上，进一步优化的蛋白质，可以通过以下来实现匹配的在体外大公升溶胞产物的蛋白质，例如E.大肠杆菌裂解液细菌的蛋白质。

微流控允许蛋白的表达量非常低。在我们的具体的例子室容积为1 NL。有两个好处低卷。最明显的一个是降低消耗的试剂和工作能力与稀有材料（即膜蛋白）。另一个显着的优点是，集中的表面上的蛋白质与抗体在这样一个小的体积，使我们能够实现相对高浓度的蛋白质相互作用分析，这将增.......

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Disclosures

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没有利益冲突的声明。

Acknowledgements

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这项工作得到了玛丽·居里国际重返社会补助金。

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Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
试剂/设备 公司 目录编号
PDMS-SYLGARD 184 美国道康宁的ESSEX-DC
三甲基氯硅烷（TMCS Sigma-Aldrich公司 C72854
环氧涂层的玻璃基板 CEL Associates公司（美国） VEPO-25C
保利:乙烯glycole（PEG） Sigma-Aldrich公司 81260
D-海藻糖二水合物 Sigma-Aldrich公司 T9531
生物素-BSA 刺穿 PIR-29130
Neutravidin 刺穿 31050
五-生物素 Qiagen公司 34440
HEPES 生物产业 03-025-1B
TNT-T7 Promega公司 L5540
C-myc基因Cy3标记抗体 Sigma-Aldrich公司
控制箱斯坦福大学的微流体铸造厂
模斯坦福大学的微流体铸造厂
脚新英国小管公司
聚乙烯微孔管聚乙烯 S-54-HL
微阵列生物机器人微网610
有机硅针并行Syn的论文 SMT-S75

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Maerkl, S. J. Integration column: Microfluidic high-throughput screening. Integrative biology quantitative biosciences from nano to macro. 1, 19-29 (2009).
  2. Hong, J. W., Quake, S. R. Integrated nanoliter systems. Nature. 21, 1179-1183 (2003).
  3. Ung....

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