Name: Respuesta quimiotáctica de los microorganismos marinos a escala micro nutrientes Capas (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2007-05-28T00:00:00.000+00:00
Duration: 22 min 38 s
Description: Aprende a fabricar canales microfluídicos para estudiar la quimiotaxis de microorganismos marinos y su comportamiento en flujos de cizallamiento. Esta técnica permite visualizar dinámicas ecológicas microbianas.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

playerTrialDesktop

Nos gustaría dar las gracias Microsystems Technology Laboratories en el MIT por permitirnos filmar parte del video en las instalaciones de sala blanca.

Preparación 1. Crear una máscara <blockquote> El uso de un software de CAD, el diseño del canal de alta resolución de impresión en una transparencia. Esta será la &quot;máscara&quot;. </blockquote> En la sala limpia: 2. Limpia y hornear la hostia En primer lugar, chorro de la oblea con acetona, y rápidamente con metanol, y luego con isopropanol. Por último, secar la oblea con nitrógeno. Hornee la oblea en el horno (130 ° C) durante 5 min. 3. Revestimiento de la oblea Lugar de la oblea en el centro de la máquina de spin-coating. Vierta fotosensible (SU-8) de la botella sobre la oblea. Deja que el flujo de SU-8 y relajarse durante unos 10 s. A su vez en el spin-aplicador y la rampa de la velocidad de aceleración de 0 a 500 rpm durante 5 s; mantener a 500 rpm durante 10 s; la rampa hasta la velocidad final de más de 10 s, y mantener a la velocidad final de 30 s. La velocidad final depende del espesor del recubrimiento blanco y el SU-8 utilizados. Los detalles se pueden encontrar en <a href="http://www.microchem.com/">http://www.microchem.com/</a> 4. Soft-cocer al horno Después del recubrimiento de la oblea, se hornea primero a 65 º C y luego a 95 ° C. El tiempo de cocción varía con el espesor objetivo y el tipo de fotoprotector utilizado. A continuación, que la oblea reposar a temperatura ambiente durante al menos 5 min. 5. Exposición Coloque la máscara en la parte superior de la oblea y exponer la hostia a la luz ultravioleta durante el tiempo recomendado en el SU-8 manual. 6. Después de la exposición hornear Hornee la oblea a 65 ° C y 95 ° C después de la SU-8 manual instrucciones. 7. El desarrollo de la oblea para obtener el &quot;maestro&quot; (moho) Prepare un vaso lleno con el desarrollador (PMMA). Sumerja la oblea en el vaso, mientras que muy suavemente oscilantes el vaso hasta que la parte expuesta de la fotosensible es eliminada. En nuestro laboratorio: 8. Prepare PDMS y se vierte sobre la oblea Mezclar el PDMS con su agente de curado en relación 10:1 en una taza. Revolver y mezclar homogéneamente: esto va a generar muchas burbujas y hacer la mezcla de mirada opaca. Vierta la mezcla sobre el &quot;maestro&quot;. 9. De la burbuja en la cámara de vacío Para eliminar las burbujas, coloca la mezcla principal y PDMS que es lo que cubre en una cámara de vacío hasta que todas las burbujas se han ido. 10. Hornear en horno Hornear durante al menos 12 horas en un horno a 65 ° C para endurecer el PDMS. 11. Hacer agujeros Despegue el PDMS del maestro y agujeros para entradas y salidas de los canales. En salas blancas (no se muestra) 12. Plasma la unión Canales se unen a un portaobjetos de vidrio, después de tratar tanto la capa de PDMS y la lámina de vidrio con plasma de oxígeno durante 1 min. Experimentos: Exp N º 1: Análisis de la respuesta quimiotáctica de los microbios marinos a micro-escala de las capas de nutrientes 1) Configuración del experimento <ol><li> Añadir los organismos y los sustratos de jeringas de vidrio </li><li> Lugar canal de microfluidos en platina del microscopio y coloque la tubería a las entradas y salidas adecuadas </li><li> Conecte el tubo de residuos depósito. Asegúrese de que la tubería está totalmente sumergido en el líquido en el depósito de residuos para evitar oscilaciones de la presión </li><li> Coloque las jeringas en la bomba de jeringa y conectar a las válvulas y la tubería </li><li> Establecer microscopio: las condiciones de luz, ampliación, etc </li><li> Se centran en la posición adecuada en el canal </li><li> De la burbuja de canal con mayor jeringa llena con agua de mar artificial </li><li> Ajuste la velocidad de flujo apropiado de la bomba de jeringa. En este caso 2 ml / min, que corresponde a una velocidad media del flujo de -1 220 m s en el canal </li></ol> 2) Ejecución del experimento <ol><li> Arranque de la bomba jeringa para establecer un gradiente de nutrientes en el canal </li><li> Una vez que el flujo se ha estabilizado y una banda de nutrientes ha desarrollado, detener el flujo de la bomba de jeringa y comience a registrar el tiempo desde este punto </li><li> Banda de nutrientes comienza a difundirse lateralmente </li><li> A intervalos regulares de tiempo, el uso de software de análisis de imagen para grabar secuencias de fotogramas para crear &quot;películas&quot; </li><li> Discriminar los organismos de natación por tomar imágenes de diferencia de tiempo entre dos fotogramas posteriores, de modo que sólo los objetos en movimiento se visualizan ahora, lo que nos permite diferenciar las células móviles de que no se mueve las partículas y el ruido de fondo </li><li> Tomar películas para determinar las posiciones de las células en el canal de relación con la pPOSICIÓN del parche de nutrientes </li><li> Grabar películas a intervalos regulares durante 10-20 min para analizar las posiciones y los patrones de nado de los organismos </li><li> Al utilizar el software de análisis de imágenes para superponer las posiciones de los organismos en diferentes marcos (asignando a cada píxel de la intensidad de luz máxima registrada en ese píxel durante la duración de la película), podemos obtener información de la trayectoria de las células de la natación </li></ol> Exp N º 2: Investigar los efectos de la corte sobre las bacterias marinas nadando en un vortexZ <ol><li> Utilizando la geometría del canal diferente, podemos observar el comportamiento de las bacterias a nadar en un vórtice a diferentes velocidades de corte </li></ol>

<ol><li>Azam, F., Malfatti, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microbial+structuring+of+marine+ecosystems%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Reviews+Microbiology%22%5BJournal%5D)">Microbial structuring of marine ecosystems.</a> Nature Reviews Microbiology. 5, 782-791 (2007).</li>
<li>Blackburn, N., Azam, F., Hagstrom, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Spatially+explicit+simulations+of+a+microbial+food+web.+%5BTitle%5D)+AND+%22Limnology+and+Oceanography%22%5BJournal%5D)">Spatially explicit simulations of a microbial food web. </a> Limnology and Oceanography. 42, 613-622 (1997).</li>
<li>Blackburn, N., Fenchel, T., Mitchell, J. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microscale+nutrient+patches+in+plankton+habitats+shown+by+chemotactic+bacteria%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Microscale nutrient patches in plankton habitats shown by chemotactic bacteria.</a> Science. 282, 2254-2256 (1998).</li>
<li>Keymer, J. E., Galajda, P., Muldoon, C., Park, S., Austin, R. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bacterial+metapopulations+in+nanofabricated+landscapes%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Science%22%5BJournal%5D)">Bacterial metapopulations in nanofabricated landscapes.</a> Proceedings of the National Academy of Science. 103, 17290-17295 (2006).</li>
<li>Mao, H., Cremer, P. S., Manson, M. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+sensitive%2C+versatile+microfluidic+assay+for+bacterial+chemotaxis%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Science%22%5BJournal%5D)">A sensitive, versatile microfluidic assay for bacterial chemotaxis.</a> Proceedings of the National Academy of Science. 100, 5449-5454 (2003).</li>
<li>Marcos,, Stocker, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microorganisms+in+vortices%3A+a+microfluidic+setup%5BTitle%5D)+AND+%22Limnology+and+Oceanography%3A+Methods%22%5BJournal%5D)">Microorganisms in vortices: a microfluidic setup.</a> Limnology and Oceanography: Methods. 4, 392-398 (2006).</li>
<li>Park, S., Wolanin, P. M., Yuzbahyan, E. A., Lin, H., Darnton, N. C., Stock, J. B., Silberzan, P., Austin, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Influence+of+topology+on+bacterial+social+interaction%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences%22%5BJournal%5D)">Influence of topology on bacterial social interaction.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences. 100, 13910-13915 (2003).</li>
<li>Whitesides, G. M., Ostuni, E., Takayama, S., Jiang, X., Ingber, D. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Soft+lithography+in+biology+and+biochemistry%5BTitle%5D)+AND+%22Annual+Review+of+Biomedical+Engineering%22%5BJournal%5D)">Soft lithography in biology and biochemistry.</a> Annual Review of Biomedical Engineering. 3, 335-373 (2001).</li>
</ol>

Una comprensión de cómo los microbios marinos interactúan con sus productos químicos locales y el medio ambiente físico es imprescindible para una percepción más completa y precisa del papel de los microorganismos del plancton en los océanos y los nutrientes de carbono de ciclos (Azam y Malfatti 2007). Sin embargo, debido a las pequeñas escamas (mm &lt;) sobre el cual muchas de las interacciones microbianas importantes tienen lugar, las limitaciones técnicas han impedido que los exámenes detallados del comportamiento microbiano dentro del h...

<table><tbody><tr><td>PDMS, Sylgard 184</td><td>Kit de elastómero de silicona</td><td>Dow Corning</td><td></td><td>http://www.ellsworth.com/sylgard.html</td></tr><tr><td>SU8-2100</td><td>Fotolitográfica</td><td>MicroChem Corp.</td><td></td><td>www.microchem.com</td></tr><tr><td>Nikon Eclipse TE2000-E microscopio invertido</td><td>Microscopio</td><td>Nikon Instruments</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Tubo de PEEK (0,762 mm de diámetro interno, 1,59 mm de diámetro externo)</td><td>Herramienta</td><td>Upchurch Scientific</td><td></td><td>www.upchurch.com</td></tr><tr><td>Jeringas (punta Luer-Lok)</td><td>Herramienta</td><td>BD Biosciences</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Conector Parte P-704-01</td><td>Herramienta</td><td>Upchurch Scientific</td><td></td><td>Para conectar el tubo a jeringas con punta Luer-Lok</td></tr><tr><td>Bomba de jeringa (PHD 2000 programable)</td><td>Equipo</td><td>Harvard Apparatus</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Cámara CCD (PCO 1600)</td><td>Equipo</td><td>Cook</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

respuesta quimiotáctica de los microorganismos marinos a escala micro nutrientes capas

Chemotactic Response of Marine Micro-Organisms to Micro-Scale Nutrient Layers

El grado en que los microbios planctónicos pueden explotar los parches de la microescala de recursos tendrán una repercusión importante en trofodinámica oceánica y el flujo de bioquímicos. Sin embargo, para tomar ventaja de los parches de nutrientes en el océano, los microbios de natación deben superar las influencias de las fuerzas físicas como la difusión molecular y turbulenta corte, lo que limitará la disponibilidad de parches y la capacidad de las bacterias para localizarlos. Hasta hace poco, las limitaciones metodológicas han impedido exámenes directos del comportamiento microbiano en los hábitat irregulares y realista a pequeña escala las condiciones de flujo. Por lo tanto, gran parte de nuestros conocimientos actuales sobre el comportamiento microbiano en el océano ha sido obtenida a partir de las predicciones teóricas. Para obtener nueva información sobre el comportamiento de forrajeo de microbios en el océano se han aplicado las técnicas de fabricación suave litográfica para desarrollar dos dispositivos de microfluidos, que hemos utilizado para crear (i) micro nutrientes parches con las dimensiones y características difusivas relevante para los procesos oceánicos y microescala (ii) vórtices, con tasas de corte correspondiente a los esperados en el océano. Estos dispositivos de microfluidos, han permitido un primer examen directo de la natación microbianas y el comportamiento quimiotáctico dentro de un paisaje marino heterogéneo y dinámico. El uso combinado de epifluorescencia y microscopía de contraste de fase permite exámenes directos de las dimensiones físicas y las características difusivas de los parches de nutrientes, mientras que la observación de la respuesta de agregación a nivel de población, además de la conducta de nado de los microbios individuales. Estos experimentos han revelado que algunas especies de fitoplancton, bacterias y protistas heterótrofos phagotrophic son expertos en localizar y explotar la difusión de los parches de los recursos de la microescala, en plazos muy cortos. También se ha demostrado que hasta las moderadas tasas de corte, las bacterias marinas son capaces de luchar contra la corriente y nadar a través de su entorno a su propia voluntad. Sin embargo, más allá de un umbral de corte de alta, las bacterias se alinean en el flujo de tensiones y son menos capaces de nadar sin interrupción de la corriente. Microfluídica representa un enfoque novedoso y de bajo costo para el estudio de la ecología microbiana acuática, y debido a su idoneidad para la creación de campos con precisión realista del flujo y los gradientes de sustrato en la microescala, es ideal aplicable a los exámenes del comportamiento microbiano en las escalas más pequeñas de la interacción. Por lo tanto, sugieren que la microfluídica representa una herramienta valiosa para la obtención de una mejor comprensión de la ecología de los microorganismos en el océano.

La fabricación de los canales de microfluidos y su aplicación en los experimentos para estudiar el comportamiento quimiotáctico de alimentación de los microbios marinos dentro de un paisaje marino irregular de nutrientes y el comportamiento de la natación de las bacterias dentro del flujo de corte se describen.

Respuesta quimiotáctica de los microorganismos marinos a escala micro nutrientes Capas

El grado en que los microbios planctónicos pueden explotar los parches de recursos a microescala tendrá implicaciones considerables para la trofodinámica oceánica y...

Hola, me llamo Marcos. Estoy trabajando con el profesor Roman Stalker en Ingeniería Civil y Ambiental del MIT y voy a mostrarles cómo fabricar un microcanal utilizando la técnica de autografía. Para comenzar, debemos diseñar una máscara.Entonces, esta es la máscara, que es básicamente el diseño final del microcanal que pretendemos realizar. Este es un diseño de un inyector, de modo que podemos crear una capa delgada de nutriente donde colocamos microorganismos nadando alrededor y observamos cómo realizan quimiotaxis, y este es un canal lateral con una cavidad para generar un microvórtice dentro de la cavidad. Habrá un video que lo mostrará más adelante. Después de obtener la máscara, llevamos las obleas a la sala limpia y las colocamos en la placa de Petri. Y ahora nos dirigimos a la sala limpia.Vale, después de tener nuestra máscara impresa y lista, ahora estamos en la sala limpia para realizar las microfabricaciones reales. Lo que voy a hacer ahora es tomar un trozo de oblea limpia que acabo de comprar y quiero asegurarme de que esté especialmente limpia utilizando los siguientes tres disolventes. El primer paso consiste en limpiar con acetona y luego inmediatamente con metanol.Y

chemotactic-response-marine-micro-organisms-to-micro-scale-nutrient

Research

Investigación

JoVE Journal

Biology

Biología

Los estudios de quimiotaxis bacteriana utilizando microfluídica - Entrevista

Este protocolo describe el desarrollo de un dispositivo de microfluidos para la investigación de la quimiotaxis bacteriana en los gradientes de concentración estable de chemoeffectors.

Un dispositivo de microfluidos para la cuantificación de la quimiotaxis bacteriana en gradientes de concentración estable

Aquí, presentamos un protocolo integral para evaluar la disponibilidad de nutrientes orgánicos e inorgánicos y la abundancia y estructura de las comunidades microbianas y virales en entornos marinos remotos.

Desentrañar los jugadores invisibles en el Océano - Guía de Campo a la química del agua y Microbiología Marina

Aquí describimos los métodos para evaluar la respuesta celular al estímulo mecánico agudo. En el análisis de microscopía, examinamos localización de biosensores marcada con fluorescencia Tras estimulación breve con esquileo del flujo. También probamos la activación de diversas proteínas de interés en respuesta a la estimulación mecánica aguda bioquímicamente.

Evaluación de Dictyostelium discoideum respuesta a estimulación mecánica aguda

Se presenta un protocolo para la generación de paisajes químicos dinámicos por fotólisis dentro de configuraciones microfluídicas y milifluídicas. Esta metodología es adecuada para estudiar diversos procesos biológicos, incluyendo el comportamiento móvil, la acumulación de nutrientes o la adaptación a los productos químicos de los microorganismos, tanto a nivel de una sola célula como de población.

Generación de paisajes químicos controlados y dinámicos para estudiar el comportamiento microbiano

Aquí se presenta el protocolo para un ensayo de quimiotaxis in situ, un dispositivo microfluídico desarrollado recientemente que permite estudios de comportamiento microbiano directamente en el medio ambiente.

Ensayo de Chemotaxis Situ para Examinar el Comportamiento Microbiano en Ecosistemas Acuáticos

Presentamos un protocolo para el dispositivo de cultivo continuo milifluido (MCCD), que permite el cultivo de poblaciones bacterianas bajo condiciones constantes de bajas concentraciones de nutrientes (hasta cientos de concentraciones nanomolares) o fluctuaciones temporales de nutrientes en una escala temporal de tiempo.

Un dispositivo milifluido de cultivo continuo para el estudio de Escherichia coli bajo condiciones de nutrientes bajos y fluctuantes

Jared Leadbetter nos lleva por un paseo por la naturaleza a través de la diversidad de la vida reside en el intestino de termitas - un microambiente que contiene 250 especies diferentes que se encuentran en ningún otro lugar en la Tierra. Jared revela que la simbiosis exhibida por este sistema es multi-nivel y no sólo implica una relación entre las termitas y sus habitantes intestino, pero también implica una compleja red de la simbiosis entre los microbios intestinales sí mismos.

Capas de Simbiosis - Visualización del intestino posterior, las termitas de la comunidad microbiana

Micro-escala de Ingeniería de Biología Celular

Se presenta un método para la generación de cDNA a partir del ARNm del medio ambiente. En general, el ARN total se recogen la primera del medio ambiente, se elimina selectivamente rRNA, mRNA se amplifica de forma selectiva, y cDNA sintetizado a partir de la piscina es la secuencia de ARNm enriquecido. Secuencias recuperadas se pueden anotar utilizando las técnicas de bioinformática para identificar los genes que se expresan.

El análisis de la expresión génica de las comunidades microbianas marinas con Transcriptómica Ambiental

Aprende a fabricar canales microfluídicos para estudiar la quimiotaxis de microorganismos marinos y su comportamiento en flujos de cizallamiento. Esta técnica permite visualizar dinámicas ecológicas microbianas.

Respuesta quimiotáctica de los microorganismos marinos a escala micro nutrientes Capas

Explorar más videos