No plasmáticos de unión de PDMS para la Fabricación de bajo costo de los dispositivos de microfluidos
1 de noviembre de 2007
En este video se muestra cómo utilizar el dispositivo de microfluidos neuronas sin la unión de plasma.
Los laboratorios que habitualmente realizan fotolitografía y litografía suave suelen disponer de lo que se conoce como limpiador de plasma. Un limpiador de plasma posee una bobina eléctrica que genera un gas parcialmente ionizado compuesto por electrones, iones, átomos y moléculas neutros. El plasma crea especies reactivas en la superficie del vidrio y del dispositivo, las cuales, cuando se colocan juntos, formarán un enlace permanente.
El plasma también hace que la superficie del dispositivo sea hidrofílica, lo que facilita la adición de líquidos. En algunos casos, sin embargo, no es deseable un enlace permanente e irreversible. Además, muchos laboratorios no tienen acceso a un limpiador de plasma.
Para abordar esta preocupación hoy, se demostrará la unión reversible no plasmática del dispositivo neuronal al portaobjetos, donde las fuerzas electrostáticas entre el PDMS y el vidrio forman un sello hermético y adecuado para el cultivo celular. Me gustaría presentarles a Kiana Lee. Ella realizará las demostraciones hoy.
Las laminillas Corning número 1 de 24 milímetros por 40 milímetros se limpian utilizando una sonicación en baño de agua. Los vidrios se colocan en un portaportas de acero inoxidable que luego se introduce en un recipiente de vidrio lleno con agua desionizada. El recipiente de vidrio se coloca entonces en el baño de sonicación.
Las laminillas de vidrio se someten luego a sonicación durante 30 minutos. Después de la sonicación, se descarta el agua desionizada del recipiente de vidrio. Se coloca etanol al 70 % en el recipiente de vidrio con las laminillas, que luego se introduce en una cabina de seguridad biológica estándar para mantenerlas estériles.
Después de enjuagar con etanol al 70 %, se retira el estante de acero inoxidable del recipiente de vidrio y se dejan secar completamente las portaobjetos de vidrio durante varias horas o durante la noche. A continuación, dentro de la cabina de seguridad biológica, se recubren las portaobjetos de vidrio con PLL sumergiéndolas en un recipiente lleno de solución de PLL. Se deja remojar las portaobjetos de vidrio en la solución de PLL durante un mínimo de tres horas o durante la noche.
Después del recubrimiento con PLL, se retira el líquido de PLL del recipiente y luego se enjuagan cuidadosamente las laminillas de vidrio con agua desionizada. Después de enjuagar varias veces la laminilla de vidrio recubierta con PLL con agua, se llena el recipiente con agua y se deja remojar las laminillas de vidrio durante varias horas. Tras remojar durante varias horas en agua desionizada, se aspira el agua del recipiente.
Las laminillas de vidrio se enjuagarán rápidamente y luego se retirarán del recipiente, colocándose en una rejilla de acero inoxidable y dejándose secar durante la noche. En una cabina de seguridad biológica, los dispositivos para neuronas se introducen en la cabina y se enjuagan cuidadosamente con etanol al 70 % para esterilizarlos. A continuación, se aspira el exceso de etanol del dispositivo. Luego, los dispositivos se dejan secar durante la noche dentro de la cabina de seguridad biológica al día siguiente.
Este dispositivo estéril para neuronas se coloca simplemente sobre el vidrio limpio, estéril y tratado con PLL. El PDMS forma un sello reversible con el vidrio que es hermético al líquido. El dispositivo se une al vidrio aplicando presión suave, y luego se añaden inmediatamente las células o el medio al dispositivo.
Esperar demasiado tiempo para agregar medio o células al dispositivo después del ensamblaje puede dificultar que el líquido ingrese al dispositivo. Es importante tener en cuenta que el líquido no entra fácilmente en los dispositivos no tratados con plasma tan rápidamente como en un dispositivo tratado con plasma. Los dispositivos tratados con plasma son inicialmente hidrofílicos justo después del tratamiento con plasma, y los líquidos fluyen fácilmente hacia el interior del dispositivo hidrofílico, mientras que el flujo a través de los dispositivos no unidos con plasma es mucho más lento.
En algunos casos, puede ser necesario utilizar una pipeta para forzar el líquido hacia el dispositivo. En este video, le hemos mostrado cómo unir sin plasma el dispositivo neuronal al cubreobjetos. Este es un método eficiente y económico para unir de forma reversible BLO, PDMS a superficies de vidrio.
Esperamos que este video le haya resultado informativo y útil. Eso es todo desde el John Lab. Gracias por vernos.
Resumen
Este video demuestra un método para utilizar un dispositivo microfluídico de neuronas sin necesidad de unión por plasma. La técnica permite una unión reversible entre el dispositivo y el vidrio, adecuada para el cultivo celular.
Componentes Clave del Estudio
Área de la ciencia
- Neurociencia
- Microfluídica
- Técnicas de cultivo celular
Antecedentes
- La unión por plasma se utiliza comúnmente en laboratorios para crear enlaces permanentes entre materiales.
- Muchos laboratorios no tienen acceso a limpiadores de plasma, lo que hace necesarios métodos alternativos.
- Las técnicas de unión reversible pueden facilitar la manipulación más sencilla de dispositivos.
- El dispositivo microfluídico para neuronas está diseñado para aplicaciones de cultivo celular.
Objetivo del estudio
- Demostrar un método para la unión reversible de dispositivos neuronales al vidrio sin tratamiento con plasma.
- Proporcionar una solución rentable para laboratorios que no cuentan con equipo para unión por plasma.
- Asegurar que la unión sea hermética y adecuada para el cultivo celular.
Métodos Utilizados
- Limpieza de portaobjetos de vidrio utilizando un baño ultrasónico con agua.
- Recubrimiento de portaobjetos de vidrio con poli-L-lisina (PLL) para mejorar la adhesión.
- Uso de fuerzas electrostáticas para crear un enlace reversible entre PDMS y vidrio.
- Demostración del proceso de ensamblaje en una cabina de seguridad biológica para mantener la esterilidad.
Resultados principales
- El dispositivo neuronal sin enlace de plasma forma un sello hermético con el vidrio.
- La entrada de líquido al dispositivo es más lenta en comparación con los dispositivos tratados con plasma.
- Las células o el medio pueden añadirse inmediatamente después del ensamblaje para obtener resultados óptimos.
- Este método es eficiente y no requiere equipos costosos.
Conclusiones
- El método demostrado proporciona una alternativa eficaz al enlace por plasma.
- Se puede lograr un enlace reversible utilizando técnicas sencillas disponibles en la mayoría de los laboratorios.
- Este enfoque es beneficioso para investigadores que trabajan con dispositivos microfluídicos en cultivo celular.
Preguntas frecuentes
Relevancia Ejecutiva para la Industria
Este método proporciona un enfoque de unión rentable y reversible para dispositivos microfluídicos en la investigación en neurociencia, permitiendo aplicaciones de cultivo celular sin depender de equipos de limpieza por plasma. Facilita la validación temprana de objetivos y el desarrollo de ensayos al ofrecer un sellado hermético adecuado para el cultivo de neuronas, al mismo tiempo que aborda las barreras de acceso en laboratorios con recursos limitados. La técnica mejora la continuidad traslacional al permitir la eliminación del dispositivo tras el cultivo para análisis posteriores, como inmunotinción o microscopía.
Aplicaciones Estratégicas en I+D de Biotecnología Farmacéutica
Descubrimiento Temprano y Validación de Blancos
- Valor científico: Permite la investigación del crecimiento neuronal y de la dinámica de las vías en entornos microfluídicos sin fijación permanente del dispositivo.
- Valor operativo: Permite uniones reversibles para experimentación iterativa y reutilización del dispositivo en protocolos de validación de objetivos.
Desarrollo de Pruebas y Tamizaje
- Valor científico: Proporciona un entorno microfluídico hermético al líquido adecuado para la exposición a compuestos y la obtención de imágenes en células vivas en ensayos neuronales.
- Valor operativo: Facilita la estandarización del ensayo mediante la fijación reversible del dispositivo a sustratos de vidrio recubiertos.
Investigación Traductacional y Preclínica
- Valor científico: Mantiene condiciones de cultivo neuronal relevantes para la enfermedad, al tiempo que permite la recuperación del dispositivo tras el ensayo para análisis de biomarcadores o inmunotinción.
- Valor operativo: Asegura la esterilidad mediante enjuagues con etanol y manipulación en cabina de seguridad biológica, lo que favorece flujos de trabajo preclínicos reproducibles.
Integración de la tubería y flujo de trabajo
El método se integra en los flujos de trabajo de descubrimiento temprano al permitir el ensamblaje estéril y reversible de dispositivos microfluídicos para cultivo neuronal, facilitando la progresión desde la validación del blanco hasta la criba funcional.
- Biología del Descubrimiento: Apoya la comprobación de hipótesis sobre la guía axonal y la conectividad sináptica en microentornos confinados.
- Selección: Permite la administración reproducible de compuestos y el intercambio de medio en ensayos basados en neuronas, a pesar del flujo capilar lento.
- Análisis: Proporciona lecturas cuantitativas sobre el crecimiento neuronal y la respuesta a reactivos bajo condiciones fluidas controladas.
- Investigación Traducional: Conecta el cultivo neuronal en fase de descubrimiento con la validación posterior mediante la extracción del dispositivo para inmunomarcado o imágenes.
- Reutilización Empresarial: Establece un protocolo de unión reversible aplicable a múltiples diseños de microfluidos que utilizan interfaces de PDMS y vidrio.
Impacto Operativo y Empresarial
- Valor científico: Reduce la ambigüedad mecanicista en cultivos neuronales al proporcionar entornos fluidos controlados sin alteraciones superficiales inducidas por plasma.
- Valor operativo: Elimina la dependencia de limpiadores de plasma, reduciendo los costos de equipo y aumentando la accesibilidad en diferentes laboratorios.
- Valor estratégico: Mejora la eficiencia del capital al permitir el uso reversible de dispositivos y reducir los desechos de materiales consumibles en flujos de trabajo microfluídicos.
- Impacto en el portafolio: Apoya el avance ajustado al riesgo al generar datos reproducibles de cultivo neuronal para decisiones de avance o interrupción en la validación de objetivos.
Consideraciones de Implementación
- Requiere técnica aséptica y acceso a una cabina de seguridad biológica para la esterilización y manipulación.
- Depende de la sonicación adecuada y del recubrimiento con PLL de los portaobjetos de vidrio para garantizar la eficacia del enlace reversible.
- Necesita la preesterilización de los dispositivos de PDMS mediante enjuague con etanol, ya que el enlace sin plasma no proporciona esterilización.
- Requiere tener en cuenta la entrada más lenta del líquido debido a las superficies hidrofóbicas, lo que podría necesitar la introducción del medio asistida con pipeta.
- Limitado a aplicaciones en las que un sello hermético pero reversible sea suficiente; no es adecuado para necesidades de enlace impermeable a largo plazo o a alta presión.
