La sonda de microfluidos: Operación y Uso de tratamiento de superficies localizadas
4 de junio de 2009
En este video se presenta la sonda de microfluidos 1 (MFP). Se explica en detalle cómo ensamblar el MFP, montarlo sobre un microscopio invertido, y alinearla con respecto a la superficie del sustrato y, finalmente, mostrar cómo se utilizan para procesar una superficie de sustrato sumergido en una solución tampón.
Este procedimiento muestra cómo ensamblar y utilizar la sonda microfluídica o MFP. Los componentes microfluídicos de la impresora multifunción son jeringas herméticas al gas, tubos capilares de vidrio, conectores microherméticos de Upchurch y el cabezal de la impresora multifunción. Este video presentará los pasos críticos de ensamblaje y alineación.
Una vez ensamblada, la impresora multifunción se puede utilizar con una gran variedad de sustratos y reactivos para el modelado y procesamiento de superficies. Hola, soy Cecil Perot. Soy becario postdoctoral en el laboratorio de David Yaker en el Departamento de Ingeniería Biomédica de la Universidad McGill en Montreal, Canadá.
Hola, soy Mohammad Kasime. Soy candidato a doctorado en el laboratorio de David Y en el departamento de ingeniería biomédica de la Universidad McGill. Hola, soy David Yoker.
Soy profesor asistente en el Departamento de Ingeniería Biomédica, y me gustaría darles la bienvenida hoy a nuestra demostración sobre la sonda microfluídica. Hoy te mostraremos un procedimiento de funcionamiento y uso de la sonda microfluídica. Utilizamos este procedimiento en nuestro laboratorio para el procesamiento de superficies y patrones.
Así que comencemos para iniciar este protocolo. Las jeringas y agujas de plástico se utilizan para llenar jeringas de vidrio de tipo gas con reactivos, lo que garantiza que no haya burbujas de aire. Por lo general, usamos una jeringa de uno a 10 microlitros para la inyección y una jeringa con un volumen de cinco a 10 veces mayor para la aspiración.
A continuación, utilizando accesorios nano herméticos con bajo volumen muerto, las jeringas se conectan a un tubo capilar. A continuación, se llenan los capilares y se comprueba si hay burbujas bajo el microscopio. El chip MFP está precargado con solución tampón para evitar el atrapamiento de burbujas al conectar los capilares.
Finalmente, los capilares se conectan a la pieza de conexión PDMS en el cabezal de puntal microfabricado. Con la impresora multifunción ahora ensamblada, estamos listos para comenzar a configurarla. El sustrato se inserta en un soporte casero.
Está adherido a la platina del microscopio. El espacio entre la impresora multifunción y el sustrato es fundamental para los procesos de modelado de superficies. Mediante un soporte de tres puntos formado por tornillos micrométricos, la alineación horizontal se ajusta con precisión micrométrica.
Esto es necesario porque el sustrato se procesa escaneando debajo de la impresora multifunción. Para comenzar a configurar la impresora multifunción, el cabezal de la sonda se sujeta en el soporte de la sonda y se monta en la estación de la sonda encima de un microscopio invertido. A continuación, las jeringas se colocan en bombas de jeringa de alta precisión.
A continuación, utilizando un par de goniómetros, se ajusta la alineación de la meza de la MFP con el sustrato observando los anillos de Newton, también conocidos como franjas de interferencia. Estos aparecen cuando la impresora multifunción se pone en contacto con el sustrato, el punto de contacto y la frecuencia de los anillos sirven como indicación de la inclinación. Cuando la impresora multifunción está alineada con la superficie, un solo anillo de interferencia se extiende por toda la superficie.
Esta medida también sirve para calibrar la separación entre la impresora multifunción y el sustrato. Con la configuración de la impresora multifunción, ahora estamos listos para pasar a la operación de la impresora multifunción. Durante el funcionamiento de la impresora multifunción, la dispensación se controla mediante el software de vista de laboratorio.
El funcionamiento del dispositivo se visualiza a simple vista y con una cámara CCD. Antes de comenzar la aspiración adecuada, inyecte un poco de líquido para asegurarse de que la jeringa de aspiración esté orientada correctamente y que no haya burbujas. A continuación, la impresora multifunción se sumerge en el búfer.
Ahora podemos comenzar la inyección de líquido mientras monitoreamos el confinamiento volado de las cuentas. La relación de aspiración de la inyección varía de uno a tres a uno a 10, dependiendo de la difusividad del reactivo con un tampón circundante y del patrón de flujo geométrico deseado. Finalmente, la sonda ahora se puede utilizar para una variedad de aplicaciones.
Los patrones de superficie que se muestran aquí se lograron mediante la MFP con biotina marcada con fluoresceína en portaobjetos de vidrio de hidrogel recubiertos de estreptococos y recubiertos con ENC. El caudal de inyección fue de un nanolitro por segundo, y el caudal de aspiración fue de 10 nanolitros por segundo utilizando jeringas de 10 microlitros y 50 microlitros respectivamente. El espacio entre la superficie y la sonda era de cinco micrómetros.
La impresora multifunción también se puede utilizar para la tinción local y el procesamiento de células y tejidos. El confinamiento de flujo prohíbe la difusión del reactivo y permite una tinción química precisa de las células. Como se muestra aquí, una monocapa de células de fibroblastos se tiñó con 100 microgramos por mililitro de dai.
Así que le hemos mostrado cómo operar la sonda microfluídica. Al realizar este procedimiento, debe asegurarse de evitar cualquier burbuja en el sistema y asegurarse de que la superficie del puntal microfluídico sea paralela al sustrato. Así que eso es todo.
Gracias por mirar y buena suerte con tus experimentos.
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Descripción general
Este video demuestra el ensamblaje y uso de la sonda microfluídica (MFP). Cubre los pasos críticos para alinear la MFP con un microscopio invertido y procesar superficies de sustrato sumergidas en una solución tampón.
Componentes Clave del Estudio
Área de la ciencia
- Microfluídica
- Ingeniería Biomédica
- Procesamiento de Superficies
Antecedentes
- El MFP consta de jeringas herméticas al gas, tubos capilares de vidrio y conectores microherméticos.
- Está diseñado para diversos sustratos y reactivos.
- El montaje y alineación adecuados son cruciales para su uso eficaz.
- El MFP puede facilitar el trazado de patrones y el procesamiento de superficies.
Objetivo del estudio
- Proporcionar una guía detallada sobre el ensamblaje del MFP.
- Mostrar la alineación del MFP con un microscopio.
- Exhibir la aplicación del MFP en el procesamiento de sustratos.
Métodos Utilizados
- Ensamblaje de los componentes del MFP.
- Montaje del MFP en un microscopio invertido.
- Alineación del MFP respecto a la superficie del sustrato.
- Procesamiento de las superficies del sustrato en una solución tampón.
Resultados principales
- El MFP puede ensamblarse y alinearse de manera eficaz.
- Permite un procesamiento versátil de diversos sustratos.
- Se demostraron con éxito técnicas de patrones en superficies.
- Se destacó la importancia de un alineamiento preciso para obtener resultados óptimos.
Conclusiones
- El MFP es una herramienta valiosa para investigadores en ingeniería biomédica.
- El ensamblaje y alineación adecuados son esenciales para su funcionalidad.
- Este video sirve como guía completa para el uso del MFP.
Preguntas frecuentes
Relevancia Ejecutiva para la Industria
La sonda microfluídica permite una administración precisa y localizada de reactivos para el procesamiento de superficies sin necesidad de canales microfluídicos cerrados, lo que favorece el desarrollo de ensayos escalables y reproducibles. Esta capacidad mejora la validación de objetivos y el cribado fenotípico al permitir microentornos controlados para interacciones celulares y moleculares. Proporciona una plataforma reutilizable para el trazado de superficies de alta resolución, reduciendo el consumo de reactivos y mejorando el rendimiento experimental en flujos de trabajo de descubrimiento temprano.
Aplicaciones Estratégicas en I+D de Biotecnología Farmacéutica
Descubrimiento Temprano y Validación de Blancos
- Valor científico: Permite la verificación de hipótesis terapéuticas mediante la deposición localizada de reactivos sobre sustratos.
- Valor operativo: Apoya la reducción de riesgos biológicos al confinar microchorros a áreas superficiales específicas para lograr un patrón molecular preciso.
- Valor predictivo: Facilita la validación funcional de dianas al permitir la administración controlada de ligandos o inhibidores a regiones definidas.
Desarrollo de Pruebas y Tamizaje
- Valor científico: Prepara sistemas biológicos validados para ensayos posteriores mediante modificación superficial localizada.
- Valor operativo: Mejora la estandarización y reproducibilidad de los ensayos mediante confinamiento preciso del flujo y capacidad de escaneo.
- Escalabilidad: Permite la preparación para ensayos en grandes áreas de sustrato mediante el escaneo de la sonda, lo que favorece la reutilización de la plataforma.
Investigación Traductiva y Preclínica
- Continuidad Translacional: Apoya sistemas relevantes para enfermedades al permitir la tinción y el procesamiento localizados de células y tejidos.
- Reducción de Riesgos Mecanicistas: Permite la tinción química precisa de células, como monocapas de fibroblastos, para evaluar la interacción con el blanco.
- Confianza Predictiva: Proporciona control cuantitativo sobre la administración de reactivos, mejorando la fiabilidad de los resultados preclínicos.
Integración de la canalización y flujo de trabajo
La sonda microfluídica se integra en el continuo del descubrimiento, desde la validación inicial del blanco hasta el desarrollo del ensayo y la selección preclínica, apoyando ciclos iterativos de diseño y pruebas.
- Biología del Descubrimiento: Apoya la comprobación de hipótesis y la aclaración de vías mediante la administración localizada de reactivos sobre sustratos.
- Selección: Permite la preparación de ensayos mediante el confinamiento reproductible de microchorros y el escaneo sobre superficies.
- Análisis: Proporciona resultados cuantitativos, como el control del caudal y el patrón espacial, para el análisis comparativo de condiciones.
- Investigación Traductiva: Se conecta con la continuidad preclínica mediante el procesamiento localizado de células y tejidos en condiciones tamponadas.
- Reutilización Empresarial: Funciona como una plataforma reutilizable para múltiples sustratos y reactivos, reduciendo la necesidad de chips microfluídicos de un solo uso.
Impacto Operativo y Empresarial
- Valor científico: Confianza predictiva, validación de objetivos y reducción de la ambigüedad mecanicista en ensayos basados en superficies.
- Valor operativo: Normalización, reproducibilidad y escalabilidad del procesamiento localizado de superficies.
- Valor estratégico: Mejores decisiones de avance o interrupción, eficiencia del capital y reducción del riesgo biológico en fases avanzadas mediante la eliminación temprana de riesgos.
- Impacto en la cartera: Priorización y toma de decisiones de avance ajustadas al riesgo basadas en la administración espacial precisa de moléculas.
Consideraciones de Implementación
- Requiere experiencia en ensamblaje de microfluidos, alineación de microscopía y manejo de bombas de jeringa.
- Depende de jeringas herméticas al gas, capilares de vidrio, conectores microherméticos y microscopio invertido con visualización CCD.
- Necesita estandarización entre equipos para el alineado de sondas, control de caudal y manipulación de fluidos sin burbujas.
- Implica consideraciones de adaptación según el tipo de sustrato, incluyendo portaobjetos de hidrogel y superficies recubiertas con células.
- Limitado por la necesidad de un control preciso del espacio (por ejemplo, 5 micrómetros) y del alineado mediante los anillos de Newton para garantizar el confinamiento del flujo.
