Name: Microarrays polymères pour la découverte à haut débit des biomatériaux (Vidéo) | JoVE Journal
Uploaded: 2012-01-25T13:00:00.000+00:00
Duration: 13 min 37 s
Description: Découvrez la formation de microarrays polymères par photopolymérisation sur puce pour le criblage à haut débit de biomatériaux. Cette méthode permet d'identifier des matériaux résistant à l'adhésion bactérienne.

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

Le financement par le Wellcome Trust est aimablement reconnu (numéro de licence 085245/Z/08/Z). La nanotechnologie Nottingham et Nanoscience Centre est aimablement reconnu pour donner accès au système de Raman et de l&#39;Agence de développement de East Midlands pour le financement de cet équipement.

<ol><li>Hook, A. L., Anderson, D. G., Langer, R., Williams, P., Davies, M. C., Alexander, M. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High+throughput+methods+applied+in+biomaterial+development+and+discovery%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">High throughput methods applied in biomaterial development and discovery.</a> Biomaterials. 31, 187-198 (2010).</li>
<li>Anderson, D. G., Levenberg, S., Langer, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanoliter-scale+synthesis+of+arrayed+biomaterials+and+application+to+human+embryonic+stem+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Biotechnology%22%5BJournal%5D)">Nanoliter-scale synthesis of arrayed biomaterials and application to human embryonic stem cells.</a> Nature Biotechnology. 22, 863-866 (2004).</li>
<li>Mei, Y., Saha, K., Bogatyrev, S. R., Yang, J., Hook, A. L., Kalcioglu, Z. I., Cho, S. W., Mitalipova, M., Pyzocha, N., Rojas, F., Van Vliet, K. J., Davies, M. C., Alexander, M. R., Langer, R., Jaenisch, R., Anderson, D. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Combinatorial+development+of+biomaterials+for+clonal+growth+of+human+pluripotent+stem+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Materials%22%5BJournal%5D)">Combinatorial development of biomaterials for clonal growth of human pluripotent stem cells.</a> Nature Materials. 9, 768-778 (2010).</li>
<li>Pernagallo, S., Wu, M., Gallagher, M. P., Bradley, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Colonising+new+frontiers-microarrays+reveal+biofilm+modulating+polymers%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Materials+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Colonising new frontiers-microarrays reveal biofilm modulating polymers.</a> Journal of Materials Chemistry. 21, 96-101 (2011).</li>
<li>Yang, J., Mei, Y., Hook, A. L., Taylor, M., Urquhart, A. J., Bogatyrev, S. R., Langer, R., Anderson, D. G., Davies, M. C., Alexander, M. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Polymer+surface+functionalities+that+control+human+embryoid+body+cell+adhesion+revealed+by+high+throughput+surface+characterization+of+combinatorial+material+microarrays%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">Polymer surface functionalities that control human embryoid body cell adhesion revealed by high throughput surface characterization of combinatorial material microarrays.</a> Biomaterials. 31, 8827-8838 (2010).</li>
<li>Urquhart, A. J., Anderson, D. G., Taylor, M., Alexander, M. R., Langer, R., Davies, M. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High+throughput+surface+characterisation+of+a+combinatorial+material+library%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Materials%22%5BJournal%5D)">High throughput surface characterisation of a combinatorial material library.</a> Advanced Materials. 19, 2486-2491 (2007).</li>
<li>Taylor, M., Urquhart, A. J., Zelzer, M., Davies, M. C., Alexander, M. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Picoliter+water+contact+angle+measurement+on+polymers%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">Picoliter water contact angle measurement on polymers.</a> Langmuir. 23, 6875-6878 (2007).</li>
<li>Urquhart, A. J., Taylor, M., Anderson, D. G., Langer, R., Davies, M. C., Alexander, M. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((TOF-SIMS+analysis+of+a+576+micropatterned+copolymer+array+to+reveal+surface+moieties+that+control+wettability%5BTitle%5D)+AND+%22Analytical+Chemistry%22%5BJournal%5D)">TOF-SIMS analysis of a 576 micropatterned copolymer array to reveal surface moieties that control wettability.</a> Analytical Chemistry. 80, 135-142 (2008).</li>
<li>Hook, A. L., Yang, J., Chen, X., Roberts, C. J., Mei, Y., Anderson, D. G., Langer, R., Alexander, M. R., Davies, M. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Acrylate+polymers+with+hydro-responsive+topography%5BTitle%5D)+AND+%22Soft+Matter%22%5BJournal%5D)">Acrylate polymers with hydro-responsive topography.</a> Soft Matter. 7, Forthcoming 7194-9197 (2011).</li>
<li>Pernagallo, S., Unciti-Broceta, A., Diaz-Mochon, J. J., Bradley, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Deciphering+cellular+morphology+and+biocompatibility+using+polymer+microarrays%5BTitle%5D)+AND+%22Biomedical+Materials%22%5BJournal%5D)">Deciphering cellular morphology and biocompatibility using polymer microarrays.</a> Biomedical Materials. 3, (2008).</li>
</ol>

Nous n&#39;avons rien à déclarer.

Puces polymères ont été utilisés avec succès pour la découverte de nouveaux matériaux par des centaines de dépistage du roman de polymère dans un essai biologique et l&#39;identification des «hit» des matériaux qui peuvent ensuite être étendus aux dispositifs utiles. Dans ce cas, la caractérisation de la surface décrit peut être utilisé à la suite de l&#39;essai biologique et exclusivement sur le «hit» des matières à étudier ces matières de façon plus détaillée. Cette stratégie peut être intéressante si HTSC n&#39;est pas disponible à l&#39;expérimentateur utilisant cette approche. Cependant, pour tirer pleinement parti des puces polymères d&#39;étudier les interactions biologiques et matérielles toute la gamme des centaines de matériaux devrait être analysé avant essais biologiques en utilisant des méthodologies SCHT, qui peuvent ensuite être utilisés pour observer généraux structure-fonction des tendances. Contacter l&#39;impression repose sur la tige métallique glissant vers le haut et vers le bas librement sur le support d&#39;axe. Propreté de support de broches et la broche est primordial est de veiller à printing se produit avec succès et devraient être rigoureusement menées. Avant de commencer une impression exécuter le mouvement approprié de la broche dans le support broche peut être testé en effectuant une marche à sec, sans monomères présents. L&#39;étape de nettoyage devrait se poursuivre jusqu&#39;à ce que le mouvement de broche est réalisé de manière reproductible. Beaucoup de réflexion doit aller dans la conception du mélange de monomères. Afin de produire facilement une bibliothèque combinatoire de polymères, des centaines de copolymères sont formés en mélangeant quelques monomères à différents rapports. En règle générale, nous produisons 576 bibliothèques membres car cela forme un 24 x 24 tableau, ce qui est adapté à la géométrie d&#39;une lame de verre. Afin de produire une bibliothèque combinatoire qui explore l&#39;espace le plus combinatoire de la méthode la plus simple consiste à mélanger 24 monomères par paires à un ratio de 2:1. Alternativement, l&#39;inclusion des gradients de composition dans le tableau sont utiles pour permettre les observations des tendances, ce qui permet des compositions de monomères optimales à determined. A titre d&#39;exemple de ce 22 monomères peuvent être utilisés en tant que premier composant dans un mélange de co-monomère qui est dilué avec de 1 séquentiellement des composants 6 secondes. Si 5 dilutions sont utilisées, par exemple en mélangeant les premier et second composants à des rapports de 90:10, 75:25, 50:50, 25:75 et 10:90, cela se traduirait par 488 solutions de copolymères uniques. Pour porter le total à 576, reproduit des homopolymères des monomères utilisés peuvent être introduits, ce qui est souvent un échantillon de référence important. 576 solutions de monomère devrait être distribué dans 2 384 plaques à puits. Pour la programmation du robot, il est plus facile d&#39;avoir deux plaques identiques en termes de la position des monomères, par conséquent, les solutions de monomères doit être réparti de manière égale entre les deux plaques. Une quantité importante de temps peut être sauvé dans la préparation des plaques de source par l&#39;utilisation de pipettes multicanaux, et la conception des plaques de source doit être déterminée afin d&#39;exploiter l&#39;utilisation des pipettes multicanaux. &lt;/ P&gt; Pour atteindre HTSC automatisée des tableaux de la position au comptant doit être correctement aligné avec l&#39;appareil de caractérisation. Typiquement, la hauteur d&#39;une matrice d&#39;acrylate est 500-1000 um et le diamètre de spot de polymère est de 300 um. La plupart des stades XY ont une résolution inférieure à 10 um, ainsi la tolérance est correcte pour l&#39;appareil de caractérisation de surface à accéder de manière fiable les positions de réseau une fois que les dimensions correctes ont été saisies dans le logiciel de positionnement de l&#39;échantillon. La limitation du positionnement automatisé est en fait l&#39;impression exacte de la matrice. Pour garantir une impression précise qu&#39;il est important pour empêcher le mouvement du substrat sur la phase d&#39;impression, soit par aspiration sous vide ou pinces à ressort avec des dimensions de diapositives appropriées (à noter que la fois un américain et la taille de l&#39;UE lame standard existent). ToF-SIMS est une technique extrêmement surface sensible qui observera toute contamination des échantillons. Ainsi, plus grand soin doit être prispour éviter le contact avec la surface. Les échantillons doivent être manipulés, mais la surface de contact avec intérêt non, avec des gants propres (de préférence en polyéthylène) et avec des pincettes fraîchement nettoyées. En général, nous laver avec du chloroforme et de l&#39;hexane. Stockage des échantillons avant les mesures se fait mieux dans un porte-échantillon qui contient les diapositives de l&#39;autre, par exemple l&#39;. 5 ou 20 porte-lame porte-lame Les tableaux sont conçus spécifiquement pour être compatible avec de nombreux formats de tests biologiques et des affichages, c&#39;est le substrat utilisé est une lame de microscope idéal pour les scanners à fluorescence et microscopes légers. Cela signifie que le format est bien adapté à l&#39;exploration de nombreux matériaux biologiques des interactions. En outre, le format permet à des centaines de matériaux à être projeté en parallèle. Cela permet à de nombreux matériaux plus à être projeté que les méthodes conventionnelles de chimie où chaque nouveau matériau est un dépistage individuel. L&#39;accroissement des possibilités de matériel biologique interactions permettents pour l&#39;élucidation des mécanismes des interactions de surface biologiques, ainsi que de trouver le meilleur matériau pour une application donnée.

<table border="1"><tbody><tr><td> Nom du réactif / équipement </td><td> Entreprise </td><td> Catalogue / Numéro de modèle </td></tr><tr><td> Diapositives époxy </td><td> Genetix </td><td> K2652 </td></tr><tr><td> Contactez-imprimante </td><td> Biodot </td><td> XYZ3060 Plate-forme </td></tr><tr><td> Tige métallique </td><td> ARRAYIT </td><td> 946MP6B </td></tr><tr><td> ToF-SIMS instrument </td><td> ION-TOF </td><td></td></tr><tr><td> Instrument XPS </td><td> Kratos </td><td></td></tr><tr><td> WCA appareil </td><td> Krüss </td><td> DSA 100 </td></tr><tr><td> AFM </td><td> Bruker </td><td> Icône de dimension </td></tr><tr><td> RPMI-1640 milieux de culture cellulaire </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> R0883 </td></tr><tr><td> SYTO17 </td><td> Invitrogen </td><td> S-7579 </td></tr></tbody></table>

microarrays polymères pour la découverte à haut débit des biomatériaux

Polymer Microarrays for High Throughput Discovery of Biomaterials

De mélange est une opération unitaire qui combine deux ou plusieurs composants en un mélange homogène. Ce travail consiste à mélanger deux liquides visqueux flux à l&#39;aide d&#39;un mélangeur statique en ligne. Le mélangeur est un dispositif split-and-recombinent qui emploie un écoulement de cisaillement et d&#39;extension pour augmenter le contact interfacial entre les composants. Un prototype split-et-recombinent (SAR) mélangeur a été construit en alignant une série de minces découpés au laser en poly (méthacrylate de méthyle) (PMMA) plaques maintenu en place dans un tuyau en PVC. Mélange dans ce dispositif est illustré sur la photographie de la figure. 1. Le colorant rouge est ajouté à une partie du fluide d&#39;essai et utilisé en tant que composant mineur étant mélangés dans la majeure (non teint) composant. À l&#39;entrée du mélangeur, la couche de fluide injecté traceur est divisée en deux couches à mesure qu&#39;il s&#39;écoule à travers la section de mélange. Sur chaque section de mélange ultérieur, le nombre de couches horizontales est dupliqué. En fin de compte, le seul flux de colorant est dispersé uniformément throughout la section transversale du dispositif. À l&#39;aide d&#39;un fluide non-newtonien de test de Carbopol 0,2% et un fluide traceur dopée de composition semblable, dans l&#39;unité de mélange est visualisé en utilisant l&#39;imagerie par résonance magnétique (IRM). L&#39;IRM est une sonde très puissant expérimentale de chimie moléculaire et de l&#39;environnement physique ainsi que la structure de l&#39;échantillon sur les échelles de longueur de quelques microns à quelques centimètres. Cette sensibilité a donné lieu à une large application de ces techniques pour caractériser les propriétés physiques, chimiques et / ou biologiques des matériaux allant de l&#39;homme à des aliments à des milieux poreux 1, 2. L&#39;équipement et les conditions utilisées ici sont adaptés pour des liquides contenant des quantités substantielles d&#39;imagerie de RMN 1 H mobiles tels que l&#39;eau ordinaire et des liquides organiques, y compris les huiles. Traditionnellement IRM a utilisé des super aimants supraconducteurs qui ne sont pas adapté aux environnements industriels et non transférables au sein d&#39;un laboratoire (Fig. 2). Les progrès récents in aimant la technologie ont permis la construction de grands volumes aimants industriellement compatibles appropriés pour le déroulement des processus d&#39;imagerie. Ici, l&#39;IRM permet concentrations de composants spatialement résolues à différents emplacements axiaux pendant le processus de mélange. Ce document de travail en temps réel le mélange des fluides très visqueux par distributive mélange avec une demande de produits de soins personnels.

Une description de la formation d&#39;un micro-réseau de polymère en utilisant une technique de photopolymérisation sur la puce. La caractérisation à haut débit de surface en utilisant la microscopie à force atomique, des mesures de contact avec l&#39;eau d&#39;angle, rayons X et spectroscopie de photoélectrons temps de vol des ions secondaires spectrométrie de masse et un dosage de la fixation des cellules est également décrit.

Microarrays polymères pour la découverte à haut débit des biomatériaux

La découverte de nouveaux biomatériaux optimisés pour une application biologique spécifique est facilement réalisée à l'aide de micropuces de polymères, ce qui permet un ...

Ce vidéo décrit une méthode de création et d'utilisation d'un microtableau polymère en utilisant une technique de photopolymérisation sur puce. Tout d'abord, des lames de verre sont recouvertes par trempage dans du poly(hydroxyéthyl méthacrylate), ou FEMA, afin de produire un substrat à faible adhérence. Des monomères sont mélangés à des rapports variables afin de produire une bibliothèque de solutions de monomères.Les solutions sont transférées sur des lames en verre à l’aide d’un dispositif d’impression robotisé, puis polymérisées par irradiation UV. Le monomère se polymérise et le solvant est extrait sous vide. Après une caractérisation de surface à haut débit, les puces microstructurées peuvent être utilisées pour évaluer les performances des matériaux, par exemple dans des essais d’attachement bactérien.L'analyse des données d'attachement constitue une étape vers la découverte de nouveaux biomatériaux, mettant en évidence l'utilité du format de micro-réseaux de polymères. Le principal avantage de cette technique par rapport aux méthodes existantes, où la réponse biologique de différents matériaux est étudiée un matériau à la fois, réside dans le criblage parallèle de centaines de matériaux, facilement manipulables sur une seule lame. Cette technique peut être facilement adaptée à divers dosages biologiques, tels que le criblage de matériaux résistant à l'attachement bactérien ou favorisant la prolifération des cellules souches.Cette technique a permis de découvrir des matériaux aux applications potentielles pour le développement de l'expansion de cellules souches pluripotentes en médecine régénérative. Nous sommes également très enthousiastes à propos de la découverte récente de matériaux résistant à l'attachement bactérien, qui pourraient réduire l'incidence des infections associées aux dispositifs médicaux. En général, les nouveaux utilisateurs de cette méthode éprouvent des difficultés à optimiser les conditions nécessaires à l'impression d'une micromatrice, car il est difficile de prédire les conditions optimales.Se tromper même sur de petits détails peut conduire à des réseaux inutilisables. Il est également essentiel de prendre en compte la souche bactérienne et les conditions de culture qui seront utilisées, car l'attachement et la morphologie du biofilm dépendent de l'espèce et du milieu, et peuvent donc varier considérablement. Ici, nous utilisons aerogen comme organisme modèle et un milieu chimiquement défini pour un dosage d'attachement bien contrôlé.Nos collaborateurs du MIT ont eu pour la première fois l'idée de cette méthode en la comparant aux puces à ADN et aux puces protéiques. Ces dernières sont bien établies pour explorer leurs espaces biologiques combinatoires respectifs. Dan et Bob ont réalisé qu'un espace chimique combinatoire similaire existait et devait être exploré à partir de matériaux démontrant une procédure. Andrew Hook et Chen Chang, chercheurs postdoctoraux dans notre projet financé par la Welcome Trust, débuteront cette procédure en préparant un fond à faible attachement.Ceci est une surface qui résiste à l'attachement de biomolécules, telles que les protéines et les cellules. Peser deux grammes de poly(hydroxyéthyl méthacrylate) ou de FEMA dans un tube à centrifuger de 50 millilitres. Ensuite, compléter le volume à 50 millilitres avec de l'éthanol à 95 % dans l'eau.Ensuite, placer le tube dans un agitateur pendant environ 24 heures ou jusqu'à ce que le FEMA soit complètement solubilisé, en tenant la fibre de verre avec des pinces. Plonger dans du verre fonctionnalisé à l'époxy. Immerger dans la solution de FEMA de manière à en recouvrir toute la longueur sauf cinq millimètres.Les groupes époxy forment des liaisons covalentes avec le revêtement FEMA. La partie non revêtue peut servir de contrôle positif pendant une durée d'une seconde. Retirer la lame de la solution FEMA, puis la retourner et la placer dans une position presque horizontale pour la faire sécher.Une fois que la lame est sèche, placez-la dans un support à lames. Laissez les lames revêtues de FEMA dans des conditions atmosphériques pendant une semaine afin de permettre l'évaporation complète du solvant. Ensuite, pour préparer les solutions de monomères, pipetez cinq microlitres de solution d'amorceur photo et 15 microlitres de monomères acrylates et méthacrylates solubles dans le diméthylformamide dans une plaque source de 384 puits.Un volume total de 20 microlitres est idéal pour la formation des taches. Maintenant que les solutions ont été préparées, un robot d'impression par contact équipé d'un plateau X, Y, Z est utilisé pour générer le microarray. Le robot utilise des broches rainurées de 220 micromètres de diamètre qui contiennent des fentes agissant comme réservoirs pour le transfert de solution.Commencez par placer les broches et le support de broches dans un ator contenant du dichlorométhane pendant 10 minutes. Ensuite, après avoir laissé sécher les broches, réattachez le support à la tête d'impression. Puis, chargez les broches dans le support.Ensuite, chargez 10 lames en verre pour le transfert et des lames revêtues de FEMA dans le robot. Généralement, trois répliques de matrices sont imprimées sur chaque lame. Puis, à l’aide de tubulures, reliez la station de lavage du robot à une bouteille contenant 2,5 litres de diméthylforme amide frais.Placer la plaque contenant la solution de monomère dans le robot. Remplir entièrement la chambre du robot avec de l'argon pour réduire le taux d'oxygène à moins de 2000 ppm. À ce faible niveau, les radicaux de polymérisation ne devraient pas être éteints par l'oxygène.À l’aide d’un dispositif de régulation de l’humidité, régler l’humidité pour qu’elle soit maintenue entre 30 et 40 % dans la chambre du robot ; l’humidité permet au FEMA de gonfler, ce qui autorise le polymère formé à s’interpénétrer avec la couche de FEMA et à être piégé physiquement à la surface. Pour démarrer l’impression, appuyer sur « go » dans le logiciel à l’aide de l’ordinateur associé. Les broches descendront alors dans les solutions de monomère à une vitesse de 25 millimètres par seconde.Ensuite, ils seront maintenus en solution pendant 2,5 secondes et retirés à une vitesse de 25 millimètres par seconde. Puis, l'extrémité de la broche est mise en contact avec les lames FEMA, délivrant environ 2,4 nanolitres de solution à partir de la partie enrobée de la broche. La durée totale de contact pour chaque contact est de 10 millisecondes, et la vitesse d'approche et de retrait est de 175 millimètres par seconde.Les broches sont ensuite épongées en effectuant un contact répété avec des lames en verre pour éliminer la solution de monomère située à l'extérieur de la broche. La séquence d'épousage utilisée comprend 33 contacts avec une lame en verre propre. Les quatre premières positions effectueront respectivement 10, 5, 4 et 3 contacts.Les quatre positions suivantes établiront deux contacts, et les trois dernières positions établiront un contact après l'impression. Les broches sont lavées dans un bain d'écoulement de DMF avec agitation pendant 30 secondes. Parallèlement, les lames imprimées sont irradiées avec une source UV courte onde de 365 nanomètres à une densité de 30 millivolts par centimètre carré.Une fois le lavage et l'irradiation terminés, la diapositive suivante est imprimée. Si l'impression semble réussie, irradiez les matrices avec des UV à 365 nanomètres pendant 10 minutes supplémentaires. Les matrices fraîchement imprimées sont placées dans une étuve sous vide réglée à moins de 50 millitorrs pendant une semaine afin d'éliminer le monomère non polymérisé et le solvant après l'impression et l'extraction sous vide.Le succès de la polymérisation des taches polymériques peut être évalué par microscopie optique simple afin d'identifier toute morphologie anormale des taches ; généralement, les taches doivent apparaître circulaires et uniformes, comme illustré sur cette figure à gauche. La cause probable d'un changement de géométrie est une pointe endommagée ou sale, ou la présence d'une particule de poussière dans les solutions de monomères. Si cela se produit, le processus devra être répété pour un petit nombre de combinaisons de monomères.Des taches irrégulières peuvent être observées, par exemple une tache centrale accompagnée d'une tache satellite plus petite, comme illustré à droite, ou une forme en « œuf au plat » où une tache centrale se situe au-dessus d'une tache plus grande et aplatie. Cela peut être dû à une séparation de phase avant l'impression, liée à des différences de viscosité, d'hydrophilie, de volatilité ou de tension superficielle des monomères, et suggère que la combinaison de monomères n'est pas compatible avec ce format. Une cartographie chimique supplémentaire des taches polymériques constitue également une étape importante, parfois nécessaire, de contrôle qualité afin de déterminer la répartition des chimies des matériaux au sein des taches et du réseau, ainsi que la caractérisation de surface à haut débit, ou HTSC, des microréseaux générés.L'utilisation de cette technique permet également de corréler le comportement biologique avec les propriétés physico-chimiques. Cela permet l'étude des interactions des matériaux biologiques. La caractérisation haut débit (HTSC) utilise des mesures d'angle de contact de l'eau, la spectrométrie de masse d'ions secondaires par temps de vol, la microscopie à force atomique et la spectroscopie de photoélectrons X.En particulier, la SIMS en temps de vol fournit une analyse chimiquement riche de l'échantillon qui peut être utilisée pour corréler la réponse cellulaire avec un groupement moléculaire. Dans certains cas, il est possible de prédire le comportement biologique. Les spectres SIMS en temps de vol illustrent la dépendance chimique de l'interaction d'un matériau biologique et orientent le développement de matériaux d'interface humaine.Une fois que la surface du microréseau de polymères a été caractérisée, elle peut être utilisée pour l'étude d'interactions biologiques. Nous démontrons ici l'utilisation du microréseau pour réaliser un test d'attachement bactérien. Commencez par ensemencer 10 millilitres de LB avec une colonie unique de pseudomonas marquée par la GFP.Les Aerogenes sont cultivés à 37 degrés Celsius avec agitation à 200 tr/min pendant une nuit. Mesurer la DO à 600 nm de la culture bactérienne de nuit et diluer la culture à une DO de 600 nm de 0,01 dans 15 millilitres de RPMI 1640. Pendant ce temps, laver les lames porte-objets à microarrays et stériliser de l'eau distillée pendant 10 minutes afin d'éliminer tous les composants solubles provenant des puces, tels que les monomères non polymérisés, tous les ligands et le solvant.Ensuite, faites sécher les lames à l'air dans une hotte à flux laminaire. Puis, placez les lames de puces lavées dans une boîte de Pétri propre et stérilisez-les par rayonnement UV pendant 10 minutes. Lorsque la culture bactérienne est prête, transférez la lame portant la puce dans une boîte de Pétri et ajoutez 15 millilitres de milieu RPMI 1640 inoculé.Placer une autre lame porteuse de réseau dans une deuxième boîte de Pétri et ajouter 15 millilitres de RPMI 1640 stérile comme témoin. Incuber les boîtes à 37 degrés Celsius pendant 72 heures avec agitation à 60 tr/min après l'incubation. Laver les lames trois fois avec 15 millilitres de PBS stérile pendant cinq minutes à 100 tr/min.Ensuite, laver les lames deux fois avec 15 millilitres d'eau distillée stérile pour éliminer le sel de phosphate. Après le lavage, laisser les lames sécher à l'air dans une hotte à flux laminaire.Une fois que les lames sont sèches, elles doivent être lues au plus vite à l’aide d’un scanner à fluorescence, en utilisant la technologie d’imagerie et les logiciels appropriés, afin d’éviter la dégradation de la GFP. La fluorescence due à l’attachement bactérien est calculée en soustrayant la fluorescence du témoin contenant uniquement le milieu de celle de l’échantillon inoculé, afin d’identifier les matériaux qui résistent à l’adhésion bactérienne.Des puces à ADN ont été générées et des tests d'adhésion bactérienne ont été réalisés selon les méthodes décrites dans cette vidéo. Comme on le voit ici, la puce microstructurée en polymère contient des matériaux présentant à la fois une faible adhésion bactérienne, caractérisée par une faible fluorescence, et une forte adhésion bactérienne, caractérisée par une forte fluorescence. Les trois puces présentées ici sont des réplicats ; les valeurs de fluorescence provenant des trois réplicats sont moyennées et représentées sous forme tridimensionnelle.Comme illustré ici, l'interprétation visuelle quantitative est simplifiée. L'échelle d'intensité à droite représente les valeurs des données de fluorescence. À un niveau fondamental, l'identification des matériaux présentant une faible fluorescence offre un moyen rapide d'identifier les matériaux répondant à une application biologique spécifique, comme la résistance à l'attachement bactérien.Cependant, ces résultats peuvent également être combinés avec le criblage haut débit des matériaux (HTSC) afin d'étudier les corrélations entre des propriétés spécifiques des matériaux et leur performance biologique. Cette analyse peut éclairer les relations entre la structure et la fonction, permettant ainsi d'identifier les mécanismes à la base de l'interaction biologique avec les matériaux. Après avoir visionné cette vidéo, vous devriez bien comprendre comment préparer et imprimer une matrice microstructurée de polymères, et disposer d'une vision claire de la manière dont ces matrices peuvent être utilisées pour étudier la réponse bactérienne aux matériaux.Une fois maîtrisée, une matrice microscopique de polymères peut être imprimée en deux jours si elle est réalisée correctement. La préparation des monomères prend environ un jour et l’impression de la matrice dure environ six heures. Le test d’attachement bactérien prend cinq jours, ce qui inclut le temps nécessaire pour faire croître la culture de recouvrement comme inoculum. L’incubation de la micromatrice dans la culture bactérienne dure 72 heures, suivie de la détection du signal à l’aide d’un scanner de micromatrices. Lors de la réalisation de cette procédure, il est important de maintenir propres les embouts et leurs supports.Il est très frustrant que, à mi-parcours d'une expérience, l'aiguille reste bloquée en position verticale et ne puisse plus entrer en contact avec la surface parce que l'aiguille ou son support n'ont pas été suffisamment nettoyés. N'oubliez pas que manipuler le DMF et des monomères toxiques peut présenter des risques extrêmement élevés, et que des précautions telles que l'extraction doivent toujours être incluses dans la procédure.

polymer-microarrays-for-high-throughput-discovery-of-biomaterials

Research

Recherche

JoVE Journal

Bioengineering

Bioingénierie

Cette méthode décrit la synthèse combinatoire du film polyanhydride biodégradable et bibliothèques nanoparticules et la détection à haut débit de la libération de protéines à partir de ces bibliothèques.

Synthèse combinatoire des protéines et de décharge à haut débit à partir du film polymère et bibliothèques nanoparticules

Source : Venkateswaran, S., et al. Identification à haut débit de polymères répulsifs pour les dispositifs médicaux. J. Vis. Exp. (2016)Cette vidéo présente une méthode à haut débit pour identifier les polymères répulsifs aux bactéries à l’aide d’une lame de microréseau exposée à des cultures bactériennes mixtes. La liaison bactérienne est évaluée par fluorescence DAPI, où un signal réduit indique des polymères avec une fixation de surface minimale.

Identification à haut débit de polymères répulsifs contre les bactéries par criblage de microréseaux

Une approche de dépistage du matériau guidée de développer des puces dopés protéines dérivées sol-gel en utilisant une méthode pin-impression émergent de fabrication est décrit. Cette méthodologie est illustrée par le développement de l'acétylcholinestérase et multikinase puces, qui sont utilisés pour le criblage de petites molécules rentable.

Une approche de dépistage des matériaux guidée pour le développement quantitatives des puces à protéines dérivées Sol-gel

Nous décrivons une procédure pour le profilage de protéines salivaires utilisant multiplexés puces à anticorps à base de microsphères. Les anticorps monoclonaux ont été liés par covalence à 4,5 um microsphères de polymère de colorants fluorescents codé en utilisant la chimie du carbodiimide. Les microsphères modifiées ont été déposés dans des micropuits à fibres optiques pour mesurer les niveaux de protéine dans la salive en utilisant des dosages immunologiques par fluorescence en sandwich.

Multiplexé fluorescent puce à ADN pour salivaire humaine analyse des protéines en utilisant un polymère microsphères et faisceaux de fibres optiques

En utilisant des puces à protéines contenant presque toute la S. cerevisiae protéome est sondé pour interrogatoire impartiale rapide de milliers d'interactions protéine-protéine en parallèle. Cette méthode peut être utilisée pour la molécule de protéine-petite, la modification post-traductionnelle, et d'autres dosages in à haut débit.

Sondage haute densité fonctionnels des puces à protéines pour détecter les interactions protéine-protéine

Ce protocole décrit la fabrication d'une grande échelle, deux dimensions ADN ou anticorps réseau multiplexé, avec des applications potentielles dans les études de signalisation cellulaire et la détection de biomarqueurs.

Flow-modèle Fabrication guidée de haute densité Barcode puces à anticorps

Une méthode de microréseau à haut débit pour l’identification de polymères qui réduisent la liaison bactérienne de surface sur les dispositifs médicaux est décrite.

Haut-débit Identification des bactéries Polymères répulsifs pour les dispositifs médicaux

La différenciation cellulaire est régulée par une foule de facteurs microenvironnement, y compris les propriétés de la composition de la matrice et de matériaux de substrat. Nous décrivons ici une technique utilisant des puces à ADN de cellules en conjonction avec une force de traction au microscope pour évaluer la différenciation des cellules et les interactions cellule-substrat biomécaniques en fonction du contexte microenvironnement.

Un haut-débit Plate-forme Cell biopuces pour corrélative Analyse de la différenciation des cellules et des forces de traction

Nous démontrons une technologie de puce snap pour effectuer des tests immunologiques reactivity-free multiplexée "sandwich" le simplement claquer deux diapositives. Un appareil à pression est utilisé pour le transfert fiable des réactifs de microarray-aux-puces. La puce du composant logiciel enfichable peut être utilisée pour des réactions biochimiques nécessitant une colocalisation des différents réactifs sans contamination croisée.

Enclenchez la puce pour les immunoessais de Cross-reactivity-libre et exempt de Spotter multiplexée "sandwich"

Nous présentons ici un protocole à l’écran une protéine extracellulaire microarrays pour l’identification des interactions ligand-récepteur roman en haut débit. On décrit également une méthode pour améliorer la détection des interactions protéine-protéine transitoires en utilisant des complexes protéine-faisant.

Technologie des microréseaux protéine extracellulaire pour détection haut débit des Interactions Ligand-récepteur de faible affinité

Le profilage des polymères par puces à ADN (MAPP) est une technique à haut débit pour l’analyse de la composition des glycanes dans les échantillons biologiques.

Profilage des polymères par puce à ADN (MAPP) pour l’analyse des glycanes à haut débit

Découvrez la formation de microarrays polymères par photopolymérisation sur puce pour le criblage à haut débit de biomatériaux. Cette méthode permet d'identifier des matériaux résistant à l'adhésion bactérienne.

Microarrays polymères pour la découverte à haut débit des biomatériaux

Explorer plus de vidéos