Name: 使用温度控制基于微管的3D活性流体的流速 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-11-26T14:30:00.000+00:00
Duration: 8 min 4 s
Description: 学习使用温度控制基于微管的3D活性流体流速的方法。该技术无需修改活性流体或显微镜光路，即可实现原位动态调控，适用于微管滑动实验和酶系统等多种活性物质研究。

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质粒K401-BCCP-H6由Zvonimir Dogic博士惠赠。本研究得到了伍斯特理工学院Kun-Ta Wu博士启动资金的支持。我们感谢Zvonimir Dogic博士提供微管蛋白纯化与标记以及活性流体合成的实验方案。我们感谢Marc Ridilla博士在蛋白质表达与纯化方面的专业指导。我们感谢William Benjamin Roger博士在搭建温控载物台过程中提供的帮助。我们感谢布兰迪斯大学材料研究科学与工程中心（Brandeis MRSEC，NSF-MRSEC-1420382）提供的生物材料设施（BMF）使用权限。我们感谢英国皇家化学会允许改编自Bate等人研究中的图示。 软物质33.

作者无任何利益冲突需要披露。

原位控制活性物质为活性物质的定向自组织开辟了途径4,5,24,28,54。本文介绍了一种基于系统阿伦尼乌斯特性的原位温度控制方法，用于调控驱动蛋白驱动的微管（MT）活性流体29,30,31。由于该系统基于蛋白质，因此在整个实验过程中维持蛋白质功能是成功应用该方案的关键。系统中的主要蛋白质为微管（MTs）和驱动蛋白聚集体。前者在低于16 °C时发生去聚合，而后者在高于36 °C时功能失常33。因此，将系统温度维持在16–36 °C之间，对于活性流体形成稳定的动力学行为以及实现可逆的温度...

活性物质因其能够将化学能转化为机械功，而区别于传统的被动物质。具有此类能力的材料可由生物或非生物实体构成，例如细菌、昆虫、胶体、颗粒以及细胞骨架丝状结构1,2,3,4,5,6,7,8,9,10。这些物质实体与其邻近个体相互作用，在更大尺度上可自组织形成类似湍流的涡旋（即活性湍流）或物质流动11,12,13,14,15,16,17,18,19,20。对活性物质自组织行为的理解已推动了其在分子穿梭系统、光学器件和并行计算等领域的多种应用21,22,23。要将这些应用提升至更高水平，需要实现对系统超越自组织的控制。例如，Palacci 等人开发了一种封装氧化铁的胶体，该胶体仅在手动控制的蓝光照射下实现自驱动，从而形成了“活晶体”24。Morin 等人则通过可调的外加电场实现了对Quincke胶体滚动行为的控制，使其在类似赛道的通道中产生胶体群集运动25。这些前期工作展示了局部控制在实际应用中的关键作用，并进一步拓展了活性物质领域的知识体系。
本文重点研究由驱动蛋白驱动的微管（MT）三维活性流体的可控性。该流体由三个主要组分构成：微管（MTs）、驱动蛋白分子马达和耗竭剂。耗竭剂诱导产生耗竭力，使微管发生束化，随后由马达蛋白簇将微管连接起来。这些马达蛋白沿微管向其正端移动。当一对被连接的微管呈反向平行排列时，相应的马达蛋白朝相反方向行走。然而，由于马达蛋白被束缚在同一簇内而无法彼此分离，因此它们协同作用，使微管对之间发生相对滑动（即纤维间滑动，图1A）。这种滑动动力学不断积累，导致微管束持续伸展，直至达到屈曲失稳点并断裂（形成伸展型微管束，图1B）26。断裂后的微管束又在耗竭力作用下重新退火并再次伸展，该动力学过程不断重复。在这一反复的动力学过程中，微管束的运动搅动周围液体，引发流动，可通过掺入微米级示踪粒子来可视化这些流动（图1C）。Sanchez 等人和 Henkin 等人已对示踪粒子的平均速度进行了表征，发现通过调节三磷酸腺苷（ATP）、耗竭剂、马达蛋白簇以及微管的浓度，可以调控其运动速度19,27。然而，这种可调性仅存在于活性流体合成之前。一旦合成完成，流体便失去外部调控能力，并自发地进行自组织。为了在合成后实现对活性流体活性的控制，Ross 等人报道了一种利用光激活马达蛋白二聚化的方法，可通过光照开启或关闭流体活性28。尽管光控方法在局部激活流体方面具有便利性，但该方法需要对马达蛋白结构进行重新设计，并对显微镜的光路系统进行改造。本文提出一种无需改造显微镜、同时保持马达蛋白结构完整的局部流体流动控制方法，操作简便，易于使用。
我们对活性流体流动进行局部调控的方法基于阿伦尼乌斯定律，因为已有研究报道驱动蛋白-微管（kinesin-MT）反应随温度升高而增强29,30,31,32。我们之前的研究表明，活性流体流动的平均速度随温度的变化遵循阿伦尼乌斯方程：v = A exp(-Ea/RT)，其中A为指前因子，R为气体常数，Ea为活化能，T为系统温度33。因此，流体活性对温度环境敏感，需保持系统温度一致以稳定分子马达的性能，进而稳定流体流动速度34。本文中，我们展示了利用分子马达的温度依赖性，通过调节系统温度连续调控活性流体的流动速度。我们还演示了活性流体样品的制备过程，并将其装载到由计算机软件控制温度的显微镜载物台上。将温度从16 °C升高至36 °C，可使平均流动速度从4 µm/s提高到8 µm/s。此外，这种调控具有可逆性：反复升高和降低温度可依次加速和减速流动。所展示的方法适用于多种主要反应遵循阿伦尼乌斯定律的系统，例如微管滑动实验（MT gliding assay）29,30,31,32。

<table><tbody><tr><td>(&amp;plusmn;)-6-羟基-2,5,7,8-四甲基色满-2-羧酸</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>238813</td><td>Trolox</td></tr><tr><td>2-巯基乙醇</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>M6250</td><td></td></tr><tr><td>3-(三甲氧基硅基)丙基甲基丙烯酸酯，98%，ACROS Organics</td><td>Fisher Scientific</td><td>AC216550050</td><td></td></tr><tr><td>内径3.2 mm Tygon R-3603管</td><td>HACH</td><td>2074038</td><td>水管</td></tr><tr><td>直径31.75 mm未镀膜蓝宝石窗口</td><td>Edmund Optics</td><td>43-637</td><td>蓝宝石圆片</td></tr><tr><td>3M 1181铜箔胶带 - 宽度1/2英寸 × 长度18码 - 总厚度2.6密耳 - 27551</td><td>R.S. HUGHES</td><td>054007-27551</td><td>铜箔胶带</td></tr><tr><td>乙酸</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>A6283</td><td></td></tr><tr><td>丙烯酰胺溶液（40%/电泳级），Fisher BioReagents</td><td>Fisher Scientific</td><td>BP1402-1</td><td></td></tr><tr><td>腺苷-5'-三磷酸二钾盐水合物</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>A8937</td><td>ATP</td></tr><tr><td>Alexa Fluor 647 NHS酯（琥珀酰亚胺酯）</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>A20006</td><td>远红荧光染料。Alexa 647可在与微管混合前溶于二甲基亚砜（DMSO）中（1.3.3.2.）</td></tr><tr><td>Amicon Ultra-4离心过滤单元</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>UFC801024</td><td>离心过滤管。截留分子量：10 kDa</td></tr><tr><td>过硫酸铵，100 g，MP Biomedicals</td><td>Fisher Scientific</td><td>ICN802829</td><td>APS</td></tr><tr><td>氨苄青霉素钠盐（结晶粉末），Fisher BioReagents</td><td>Fisher Scientific</td><td>BP1760</td><td>氨苄青霉素</td></tr><tr><td>防振台</td><td>Nikon</td><td>63-7590S</td><td></td></tr><tr><td>Avanti J-E离心机</td><td>Beckman Coulter</td><td>369001</td><td></td></tr><tr><td>Bacto琼脂凝固剂，BD诊断</td><td>VWR</td><td>90000-760</td><td>琼脂</td></tr><tr><td>生物素</td><td>Alfa Aesar</td><td>A14207</td><td></td></tr><tr><td>塑料白色桶 - 2加仑</td><td>Bon</td><td>84-715</td><td>水桶</td></tr><tr><td>氯化钙</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>746495</td><td>CaCl2</td></tr><tr><td>牛肝过氧化氢酶</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>C40</td><td></td></tr><tr><td>CFI Plan Apo Lambda 4x物镜</td><td>Nikon</td><td>MRD00045</td><td>4x空气物镜</td></tr><tr><td>C-FLLL-FOV GFP HC HC HISN ero Shift</td><td>Nikon</td><td>96372</td><td>GFP滤光立方体</td></tr><tr><td>CH-109-1.4-1.5</td><td>TE Technology</td><td>CH-109-1.4-1.5</td><td>热电冷却器（TEC）</td></tr><tr><td>氯霉素，98%，ACROS Organics</td><td>Fisher Scientific</td><td>C0378</td><td></td></tr><tr><td>冷却块</td><td>N/A</td><td>N/A</td><td>定制铣削铝块</td></tr><tr><td>考马斯亮蓝R-250 #1610400</td><td>Bio-Rad</td><td>1610400</td><td>三苯甲烷染料</td></tr><tr><td>D-(+)-葡萄糖</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>G7528</td><td></td></tr><tr><td>二甲基亚砜（ACS认证），Fisher Chemical</td><td>Fisher Scientific</td><td>D128</td><td>DMSO</td></tr><tr><td>DL-1,4-二硫苏糖醇，99%，生化级，ACROS Organics</td><td>Fisher Scientific</td><td>AC165680050</td><td>DTT</td></tr><tr><td>DOWSIL 340散热膏</td><td>Dow</td><td>1446622</td><td>导热硅脂</td></tr><tr><td>乙醇，200 proof，ACS/USP/NF级，5加仑聚乙烯方桶</td><td>Pharmco by Greenfield Global</td><td>111000200CB05</td><td>乙醇</td></tr><tr><td>乙二醇双(2-氨基乙基醚)四乙酸</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>E3889</td><td>EGTA</td></tr><tr><td>乙二胺四乙酸</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>798681</td><td>EDTA</td></tr><tr><td>Fisher BioReagents微生物培养基添加剂：胰蛋白胨</td><td>Fisher Scientific</td><td>BP1421</td><td>胰蛋白胨</td></tr><tr><td>Fisher BioReagents微生物培养基添加剂：酵母提取物</td><td>Fisher Scientific</td><td>BP1422</td><td>酵母提取物</td></tr><tr><td>Fluoresbrite YG微球，校准级，3.00 &amp;micro;m</td><td>Polysciences</td><td>18861</td><td>示踪颗粒</td></tr><tr><td>来自黑曲霉的葡萄糖氧化酶</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>G2133</td><td></td></tr><tr><td>甘油</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>G5516</td><td></td></tr><tr><td>GpCpp</td><td>Jena Bioscience</td><td>NU-405L</td><td>鸟苷-5&amp;rsquo;[(&amp;alpha;,&amp;beta;)-亚甲基]三磷酸（GMPCPP）</td></tr><tr><td>GS Power 18号规格（美标线规），100英尺，99.9%绞合无氧铜OFC，红/黑双芯并联电源/扬声器电缆，适用于汽车、音频、家庭影院</td><td>Amazon</td><td>B07428NBCW</td><td>铜线</td></tr><tr><td>鸟苷-5'-三磷酸钠盐水合物</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>G8877</td><td>GTP</td></tr><tr><td>Hellmanex III</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>Z805939</td><td>洗涤剂</td></tr><tr><td>HEPES钠盐（白色粉末），Fisher BioReagents</td><td>Fisher Scientific</td><td>BP410</td><td>NaHEPES</td></tr><tr><td>高性能搅拌机</td><td>AIMORES</td><td>AS-UP1250</td><td>搅拌机</td></tr><tr><td>His GraviTrap</td><td>GE Healthcare</td><td>11003399</td><td>重力柱</td></tr><tr><td>咪唑</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>I5513</td><td></td></tr><tr><td>IPTG</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>I6758</td><td>异丙基&amp;beta;-D-硫代半乳糖吡喃糖苷</td></tr><tr><td>异丙醇 99%</td><td>Pharmco by Greenfield Global</td><td>231000099</td><td>异丙醇</td></tr><tr><td>JA-10转子</td><td>Beckman Coulter</td><td>369687</td><td></td></tr><tr><td>L-谷氨酸钾盐一水合物</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>G1501</td><td>K-谷氨酸盐</td></tr><tr><td>来自鸡蛋清的溶菌酶</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>L6876</td><td></td></tr><tr><td>六水合氯化镁</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>M2670</td><td>MgCl2&amp;bull;6H2O</td></tr><tr><td>MES钠盐</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>M5057</td><td>2-(N-吗啉代)乙磺酸钠盐</td></tr><tr><td>MOPS</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>M1254</td><td>3-(N-吗啉代)丙磺酸</td></tr><tr><td>MP-3022</td><td>TE Technology</td><td>MP-3022</td><td>热电偶</td></tr><tr><td>N,N,N',N'-四甲基乙二胺，99%，ACROS Organics</td><td>Fisher Scientific</td><td>AC138450500</td><td>TEMED</td></tr><tr><td>Nanodrop 2000c紫外-可见分光光度计</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>E112352</td><td>分光光度计</td></tr><tr><td>Nikon Ti2-E倒置显微镜</td><td>Nikon</td><td>MEA54000</td><td></td></tr><tr><td>Norland光学胶81</td><td>Norland Products</td><td>NOA81</td><td>紫外胶</td></tr><tr><td>Novex Sharp预染蛋白标准品</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>LC5800</td><td>蛋白标准品梯</td></tr><tr><td>NuPAGE 4-12% Bis-Tris蛋白凝胶，1.5 mm，10孔</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>NP0335BOX</td><td>SDS凝胶</td></tr><tr><td>Optima L-90K超速离心机</td><td>Beckman Coulter</td><td>365672</td><td></td></tr><tr><td>Parafilm PM996封口膜，宽4&quot;，每卷125英尺</td><td>Cole-Parmer</td><td>EW-06720-40</td><td>石蜡膜</td></tr><tr><td>Pe 300 ultra照明系统单波段，3 mm导光管控制舱电源</td><td>Nikon</td><td>PE-300-UT-L-SB-40</td><td>冷LED照明器</td></tr><tr><td>苯甲基磺酰氟</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>78830</td><td>PMSF</td></tr><tr><td>磷酸烯醇式丙酮酸单钾盐，99%</td><td>BeanTown Chemical</td><td>129745</td><td>PEP</td></tr><tr><td>Pierce考马斯亮蓝（Bradford）蛋白检测试剂盒</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>23200</td><td></td></tr><tr><td>Pierce蛋白酶抑制剂迷你片剂</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>A32953</td><td></td></tr><tr><td>PIPES</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>P6757</td><td>1,4-哌嗪二乙磺酸</td></tr><tr><td>Pluronic F-127</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>P2443</td><td></td></tr><tr><td>聚乙二醇</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>81300</td><td>PEG。平均分子量20,000 Da</td></tr><tr><td>氢氧化钾（颗粒/ACS认证），Fisher Chemical</td><td>Fisher Scientific</td><td>P250-500</td><td>KOH</td></tr><tr><td>PowerEase 300W电源（115 VAC）</td><td>ThermoFisher Scientific</td><td>PS0300</td><td>电泳槽直流电源</td></tr><tr><td>PS-12-8.4A</td><td>TE Technology</td><td>PS-12-8.4A</td><td>温控器直流电源</td></tr><tr><td>来自兔肌肉的丙酮酸激酶/乳酸脱氢酶酶</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>P-0294</td><td>PK/LDH</td></tr><tr><td>Quiet One Lifegard喷泉泵，每小时296加仑</td><td>Amazon</td><td>B005JWA612</td><td>鱼缸泵</td></tr><tr><td>Rosetta 2(DE3)pLysS感受态细胞 - Novagen</td><td>Millipore Sigma</td><td>71403</td><td>感受态细胞</td></tr><tr><td>Sharp ZSMC0912BS微波炉，900W台式，0.9立方英尺，不锈钢</td><td>Amazon</td><td>B01MT6JZMR</td><td>用于加热水的微波炉</td></tr><tr><td>氯化钠（晶体/ACS认证），Fisher Chemical</td><td>Fisher Scientific</td><td>S271-500</td><td>NaCl</td></tr><tr><td>十二烷基硫酸钠</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>L3771</td><td>SDS</td></tr><tr><td>磷酸二氢钠</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>S8282</td><td>NaH2PO4</td></tr><tr><td>链霉亲和素蛋白</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>21122</td><td></td></tr><tr><td>蔗糖</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>S7903</td><td></td></tr><tr><td>TC-720</td><td>TE Technology</td><td>TC-720</td><td>温度控制器</td></tr><tr><td>Tris碱，分子生物学级 - CAS 77-86-1 - Calbiochem</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>648310</td><td>Tris-HCL</td></tr><tr><td>Type 45 Ti转子</td><td>Beckman Coulter</td><td>339160</td><td></td></tr><tr><td>Type 70 Ti转子</td><td>Beckman Coulter</td><td>337922</td><td></td></tr><tr><td>Type 70.1 Ti转子</td><td>Beckman Coulter</td><td>342184</td><td></td></tr><tr><td>VWR通用实验室标签胶带</td><td>VWR</td><td>89097-916</td><td>纸质胶带</td></tr><tr><td>VWR显微盖玻片，方形，No. 1 1/2</td><td>VWR</td><td>48366-227</td><td>玻璃盖玻片</td></tr><tr><td>VWR普通和磨砂显微载玻片，优质</td><td>VWR</td><td>75799-268</td><td>玻璃载玻片</td></tr><tr><td>XCell SureLock Mini-Cell</td><td>ThermoFisher Scientific</td><td>EI0001</td><td>电泳槽</td></tr><tr><td>ZYLA 5.5 USB3.0相机</td><td>Nikon</td><td>ZYLA5.5-USB3</td><td>单色CCD相机</td></tr></tbody></table>

利用温度控制基于微管的三维活性流体的流动速度

Controlling Flow Speeds of Microtubule-Based 3D Active Fluids Using Temperature

我们介绍一种利用温度调节由驱动蛋白驱动的微管三维（3D）活性流体流动速度的方法。该方法可在不重新制备样品的情况下，原位调节流体速度，以达到不同的目标速度。此外，该方法实现了对速度的动态控制。通过循环改变温度，可使流体周期性地快速与慢速流动。这种可控性基于驱动蛋白-微管反应的阿伦尼乌斯特性，实现了4–8 µm/s范围内的可控平均流速。本方法将为微流控器件的设计开辟新途径，实现在无需阀门的情况下对通道内流速进行局部调节。

制备由驱动蛋白驱动、微管（MT）为基础的活性流体需要同时使用驱动蛋白和微管。微管由标记的微管蛋白聚合而成（步骤1.3和1.4），这些微管蛋白从牛脑中纯化获得（步骤1.1，图2A），随后通过回收步骤提高纯度（步骤1.2，图2B）。驱动蛋白马达蛋白在大肠杆菌（E. coli）中表达并纯化（步骤2.1和2.2，图2B）41,52。通过SDS凝胶测定所制备的驱动蛋白储备液浓度，方法是将主条带的亮度与已知浓度的回收微管蛋白条带亮度进行比较（步骤2.3，图2B 插图）。微管蛋白条带的亮度值（B）...

本实验方案的目标是利用温度来控制三维活性流体的流动速度。该方法的优势不仅在于能够原位调节流动速度，还可实现动态控制，例如周期性地调高和调低流动速度。

我们提出了一种利用温度调节由驱动蛋白驱动的微管三维（3D）活性流体流动速度的方法。该方法……

活性物质已应用于诸如分子阴影等多种领域。为了将该应用提升到新的水平，我们需要开发出对活性物质进行局部控制的能力。我们提供了一种易于使用的方法，该方法无需对活性流体进行任何修改。也不需要修改显微镜的光路来实现对活性流体的局部控制。我们的方法可广泛应用于主要反应遵循错误定律的各种系统，例如微管滑动实验或基于酶的系统。该装置包含一个水循环系统。如果发生泄漏，水可能会损坏显微镜。因此，在采用本方案之前，必须确保系统无泄漏。本方案要求将玻璃样品安装在温控台上。尽管手稿描述了装片步骤，但缺少将样本固定到载物台等机械细节。演示该步骤的人员为 Teagan Bate、Edward Jarvis 和 Megan Varney。Teagan 和 Edward 为研究生，Megan 则来自某实验室的本科生。在Eppendorf管中制备活性流体时，将16.7 µL的8 mg/mL微管蛋白溶液与6.7 µL的1.8 µmol/L驱动蛋白马达簇溶液，以及1.1 µL的500 mmol/L DTT溶液在高盐M2B缓冲液中混合。通过加入11.4 µL的7%（重量/重量）聚乙二醇溶液使微管蛋白成束。随后加入2.8 µL的50 mmol/L ATP以激活驱动蛋白马达。通过加入2.8 µL的丙酮酸激酶/乳酸脱氢酶储备液和13.3 µL的200 mM磷酸烯醇式丙酮酸溶液，维持ATP浓度。为减少光漂白效应，加入10 µL的20 mM Trolox溶液、1.1 µL的3.5 mg/mL过氧化氢酶溶液、1.1 µL的20 mg/mL葡萄糖氧化酶溶液以及1.1 µL的300 mg/mL葡萄糖溶液。通过加入1.6 µL体积分数为0.025%的示踪微粒溶液，追踪流体运动。加入高盐M2B缓冲液，使总体积达到100微升。接着，用去离子水冲洗聚丙烯酰胺包被的玻片和盖玻片。用加压空气将玻片吹干。将玻片放置在干净、平坦的表面上。在石蜡膜上切割出一条宽3毫米的通道。总宽度与20毫米宽的玻璃盖玻片相同。将石蜡置于载玻片和盖玻片之间，以形成用于液体流动的微流通道。将载玻片和石蜡复合体放置在80°C的加热板上，使石蜡熔化，从而将玻璃粘附于石蜡膜上。在熔化过程中，用移液器吸头轻轻按压盖玻片，使石蜡膜均匀地粘附在玻璃表面。黏附后，将玻璃复合体冷却至室温。立即用移液枪尖以倾斜角度接触载玻片表面、远离通道开口处，将制备好的活性液体加入流动通道中。用紫外胶密封通道。构建温控装置后，将活性流体样品置于蓝宝石表面，使载玻片一侧与表面接触。用纸胶带固定玻璃载玻片。使用铜胶带将温度传感器固定在盖玻片表面。将装置安装到显微镜载物台上，使盖玻片朝向物镜，用显微镜载物台针式夹具固定装置。打开温度控制器和鱼缸泵。按照制造商指南设定目标温度。启动温度控制，并记录ThermoSensor的温度数据。使用配备GFP滤光片的荧光显微镜，以恒定时间间隔对样品进行成像，以监测活性混合物中Alexa 488标记的示踪颗粒。调整时间间隔，使示踪剂在相邻帧之间的位移在九个像素以内。对于以每秒10微米速度运动的示踪剂，使用4倍物镜时，建议时间间隔为1至5秒。将图像保存为TIF文件，根据帧编号命名文件，并存储在单独的文件夹中。对于这种由驱动蛋白驱动微管的活性流体，温度分别控制在10、20、30和40摄氏度。在四小时内，温度波动范围为0.1至0.3摄氏度，表明该温度控制系统具有良好的稳定性和可靠性。每两秒对示踪粒子进行一次成像，连续图像可用于追踪示踪粒子的运动轨迹。在20至36摄氏度下测得的平均速度在0至2小时范围内几乎与时间无关。而在10摄氏度和40摄氏度时，平均速度迅速下降，分别由低于16摄氏度时微管解聚以及高于36摄氏度时驱动蛋白簇功能异常所致。当系统温度每30分钟在20摄氏度和30摄氏度之间交替变化时，活性流体的平均速度不仅相应地加速和减速，而且在10秒内即对温度变化作出响应。当温度低于16度或高于36度时，活性液体会开始出现功能异常。因此，在调节温度控制器时，应确保温度保持在16至36度之间。通过局部调控活性液体的能力，可实现对流体动力的定向控制，例如将载荷从A点输送至B点，或构建无需物理阀门的微流控装置。用于涂覆玻璃器皿的丙烯酰胺是一种可通过皮肤吸收的神经毒素。请佩戴适当的安全防护装备，如手套、实验服和护目镜，以尽量降低风险。

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使用温度控制基于微管的3D活性流体的流速

在本视频中，我们介绍了干涉反射显微镜（IRM）技术，用于在适当缓冲液存在下，对盖玻片表面生长的微管进行可视化观察。当入射光照射时，盖玻片-缓冲液界面和缓冲液-微管界面均会反射光线，这些反射光相互叠加形成干涉图样，从而能够在明亮背景上以高对比度图像清晰显示微管结构。...

无需标记的微管动力学干涉反射显微成像

有丝分裂纺锤体的组装和定位依赖于微管动力学、马达蛋白和交联蛋白共同产生的作用力。本文介绍了我们近期开发的方法，该方法利用球形乳液液滴的几何限域，自下而上地重建基本的有丝分裂纺锤体。...

在球形乳液液滴中重建基础有丝分裂纺锤体

本文介绍了一种用于微流控应用的压力控制注射泵的构建方案。该注射泵由以下部件制成： 增材制造的主体、现成的硬件和开源电子元件。该系统成本低廉、易于搭建，可提供良好调控的流体流动，从而推动快速微流控研究。...

使用热塑性材料三维打印制造用于微流控应用的带反馈控制自动化注射泵

本方案旨在指导如何在标准荧光显微镜上实施干涉反射显微技术，用于体外表面实验中对微管进行无标记、高对比度、高速成像。...

无标记、高速微管成像的干涉反射显微镜技术实现

我们介绍一种实验方案，可同时实现干涉反射显微镜与全内反射荧光显微镜，用于动态微管及荧光标记的微管相关蛋白的同步成像。...

同时干涉反射与全内反射荧光显微镜技术用于成像动态微管及其相关蛋白

本研究详细描述了利用Sf9-杆状病毒表达系统纯化驱动蛋白-3家族成员KIF1A(1-393LZ)的方法。体外对这些纯化的马达蛋白进行单分子及多马达滑动分析，结果显示其运动特性...

单分子分析Sf9纯化的超进程性驱动蛋白-3家族马达

我们介绍了简单的肌动蛋白丝微流控实验方案，结合荧光显微镜技术，可实时准确监测单个肌动蛋白丝，并依次将其暴露于不同的蛋白质溶液中。...

利用微流控技术与荧光显微镜研究单根肌动蛋白丝及其束状结构的组装动力学

本文介绍了一种使用植物微管交联蛋白MAP65和聚乙二醇（PEG）作为拥挤剂，形成类 tactoid...

微管束状聚集体的自组装

本方案描述了在微流控装置中结晶微观冰晶和笼形水合物的方法，可实现晶体形成后周围液体的交换。这为研究抑制剂的结晶过程及其结合机制提供了前所未有的可能性。...

一种用于研究冰和笼形水合物结晶的微流控方法

本文介绍了由微管和驱动蛋白马达制备活性向列相的方法，包括蛋白质的制备与构建，以及利用微井实现活性向列相的限制。...

形成、限制与观察基于微管的活性向列相

本方案详细介绍了适用于研究微管聚合力学的微流控装置的设计与制备方法。通过结合微加工技术、自动流体控制和计算建模技术，构建了一个灵活的系统，特别适用于细胞骨架的力学特性探究。 体外.

基于微流控技术的微管聚合力学研究方法的开发

学习使用温度控制基于微管的3D活性流体流速的方法。该技术无需修改活性流体或显微镜光路，即可实现原位动态调控，适用于微管滑动实验和酶系统等多种活性物质研究。

利用温度控制基于微管的三维活性流体的流动速度

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