Non du plasma Collage de PDMS pour fabrication bon marché de dispositifs microfluidiques
1 novembre 2007
Dans cette vidéo, nous montrent comment utiliser le neurone dispositif microfluidique sans collage plasma.
Les laboratoires qui pratiquent couramment la photolithographie et la lithographie douce disposent généralement de ce qu'on appelle un nettoyeur à plasma. Un nettoyeur à plasma possède une bobine électrique qui crée un gaz partiellement ionisé composé d'électrons, d'ions, d'atomes et de molécules neutres. Le plasma génère des espèces réactives à la surface du verre et du dispositif, qui, lorsqu'ils sont mis en contact, formeront une liaison permanente.
Le plasma rend également la surface du dispositif hydrophile, ce qui facilite l'ajout de liquides. Dans certains cas, toutefois, une liaison permanente et irréversible n'est pas souhaitable. De plus, de nombreux laboratoires n'ont pas accès à un nettoyeur à plasma.
Pour répondre à cette préoccupation, nous allons aujourd'hui démontrer le collage réversible non plasmatique du dispositif neuronal au verre de couverture : les forces électrostatiques entre le PDMS et le verre forment un joint étanche à l'eau et adapté à la culture cellulaire. Je voudrais vous présenter Kiana Lee. Elle effectuera les démonstrations aujourd'hui.
Les lamelles Corning numéro 1 de 24 millimètres sur 40 millimètres sont nettoyées à l'aide d'un bain ultrasonique d'eau. Les lamelles sont placées dans un support en acier inoxydable, qui est ensuite mis dans un récipient en verre rempli d'eau déionisée. Le récipient en verre est ensuite placé dans le bain ultrasonique.
Les lames en verre sont ensuite soumises à une sonication pendant 30 minutes. Après la sonication, l'eau déionisée est évacuée du récipient en verre. Du 70 % éthanol est ajouté dans le récipient en verre contenant les lames, puis celui-ci est placé à l'intérieur d'une hotte de sécurité biologique standard afin de maintenir les lames stériles.
Après rinçage à l'éthanol à 70 %, le porte-objets en acier inoxydable est retiré du récipient en verre et les lames de verre sont laissées sécher complètement pendant plusieurs heures ou toute une nuit. Ensuite, sous hotte de sécurité biologique, les lames de verre sont recouvertes de PLL en les immergeant dans un récipient rempli de solution de PLL. Les lames de verre restent immergées dans la solution de PLL pendant au moins trois heures ou toute une nuit.
Après le revêtement au PLL, le liquide de PLL est retiré de la boîte, puis les lames de verre sont rincées soigneusement avec de l'eau déionisée. Après plusieurs rinçages des lames de verre recouvertes de PLL à l'eau, on remplit la boîte d'eau et on laisse les lames de verre tremper dans l'eau pendant plusieurs heures. Après une immersion de plusieurs heures dans de l'eau déionisée, l'eau est aspirée de la boîte.
Les lames en verre seront rincées rapidement, puis retirées du plat et placées dans un porte-lames en acier inoxydable afin de sécher toute la nuit. Dans une hotte de sécurité, les dispositifs à neurones sont introduits dans la hotte et rincés soigneusement avec de l'éthanol à 70 % pour les stériliser. L'excès d'éthanol est ensuite aspiré depuis le dispositif. Les dispositifs sont ensuite laissés à sécher toute la nuit dans la hotte de sécurité le jour suivant.
Cet appareil stérile pour neurones est simplement placé sur du verre propre, stérile et traité au PLL. Le PDMS forme avec le verre un bouchon réversible étanche aux liquides. L'appareil est fixé au verre par une pression douce ; les cellules ou les milieux sont ensuite ajoutés immédiatement à l'appareil.
Attendre trop longtemps avant d'ajouter le milieu ou les cellules dans le dispositif après son assemblage peut rendre plus difficile l'entrée du liquide dans le dispositif. Il est important de noter que le liquide pénètre moins facilement et moins rapidement dans les dispositifs non traités au plasma que dans les dispositifs traités au plasma. Les dispositifs traités au plasma sont initialement hydrophiles ; juste après le traitement au plasma, les liquides s'écoulent facilement dans le dispositif hydrophile, tandis que l'écoulement à travers les dispositifs non liés par plasma est beaucoup plus lent.
Dans certains cas, il peut être nécessaire d'utiliser une pipette pour forcer le liquide à pénétrer dans le dispositif. Dans cette vidéo, nous vous avons montré comment lier de manière non covalente le dispositif neuronal au verre de couverture. Il s'agit d'une méthode efficace et peu coûteuse pour fixer de façon réversible le PDMS sur des surfaces en verre.
Nous espérons que cette vidéo vous a paru informative et utile. Voilà tout pour cette fois depuis le laboratoire John. Merci d'avoir regardé.
Aperçu
Cette vidéo démontre une méthode permettant d'utiliser un dispositif microfluidique pour neurones sans nécessiter de liaison au plasma. La technique permet une liaison réversible entre le dispositif et le verre, adaptée à la culture cellulaire.
Composantes clés de l'étude
Domaine scientifique
- Neurosciences
- Microluidique
- Techniques de culture cellulaire
Contexte
- Le soudage par plasma est couramment utilisé dans les laboratoires pour créer des liaisons permanentes entre des matériaux.
- De nombreux laboratoires n'ont pas accès à des nettoyeurs à plasma, ce qui rend nécessaire le recours à des méthodes alternatives.
- Les techniques de liaison réversible peuvent faciliter la manipulation des dispositifs.
- Le dispositif microfluidique pour neurones est conçu pour des applications de culture cellulaire.
Objectif de l'étude
- Démontrer une méthode de liaison réversible de dispositifs neuronaux au verre sans traitement au plasma.
- Proposer une solution économique pour les laboratoires ne disposant pas d'équipement de liaison au plasma.
- Garantir que la liaison soit étanche et adaptée à la culture cellulaire.
Méthodes utilisées
- Nettoyage des lames de verre à l'aide d'un bain ultrasonique.
- Revêtement des lames de verre avec de la poly-L-lysine (PLL) pour améliorer l'adhérence.
- Utilisation des forces électrostatiques pour créer une liaison réversible entre le PDMS et le verre.
- Assemblage démontré dans une hotte de sécurité biologique afin de maintenir l'asepsie.
Résultats principaux
- Le dispositif neuronal non lié par plasma forme un joint étanche avec le verre.
- L'entrée du liquide dans le dispositif est plus lente par rapport aux dispositifs traités au plasma.
- Des cellules ou du milieu peuvent être ajoutés immédiatement après l'assemblage pour des résultats optimaux.
- Cette méthode est efficace et ne nécessite pas d'équipement coûteux.
Conclusions
- La méthode décrite offre une alternative efficace au collage par plasma.
- Un collage réversible peut être réalisé à l’aide de techniques simples disponibles dans la plupart des laboratoires.
- Cette approche est avantageuse pour les chercheurs travaillant avec des dispositifs microfluidiques en culture cellulaire.
Questions fréquemment posées
Pertinence professionnelle pour l'industrie
Cette méthode offre une approche de collage économique et réversible pour les dispositifs microfluidiques en recherche en neurosciences, permettant des applications de culture cellulaire sans dépendre d'équipements de nettoyage au plasma. Elle facilite la validation précoce de cibles et le développement de tests en offrant un joint étanche adapté à la culture neuronale, tout en répondant aux problèmes d'accessibilité dans les laboratoires disposant de ressources limitées. La technique améliore la continuité translationnelle en permettant le retrait du dispositif après la culture pour des analyses ultérieures telles que l'immunomarquage ou la microscopie.
Applications stratégiques en R&D biopharmaceutique
Début de la découverte et validation de la cible
- Valeur scientifique : Permet l'analyse de la croissance neuronale et des dynamiques de trajet dans des environnements microfluidiques sans fixation permanente du dispositif.
- Valeur opérationnelle : Permet une liaison réversible pour des expérimentations itératives et la réutilisation du dispositif dans les protocoles de validation ciblée.
Développement de criblages et de tests
- Valeur scientifique : Fournit un environnement microfluidique étanche aux liquides, adapté à l'exposition à des composés et à l'imagerie de cellules vivantes dans les essais neuronaux.
- Valeur opérationnelle : Facilite la standardisation des essais grâce à une fixation réversible du dispositif sur des substrats en verre revêtus.
Recherche translationnelle et préclinique
- Valeur scientifique : Maintient des conditions de culture neuronale pertinentes pour la maladie tout en permettant la récupération du dispositif après le test pour l'analyse de biomarqueurs ou l'immunomarquage.
- Valeur opérationnelle : Garantit la stérilité par rinçage à l'éthanol et manipulation en hotte de sécurité biologique, soutenant des protocoles précliniques reproductibles.
Intégration des pipelines et des flux de travail
La méthode s'intègre aux flux de travail de la phase initiale de découverte en permettant l'assemblage stérile et réversible de dispositifs microfluidiques pour la culture neuronale, soutenant ainsi la progression de la validation de cibles au criblage fonctionnel.
- Biologie de la découverte : Permet la vérification d'hypothèses concernant le guidage axonal et la connectivité synaptique dans des microenvironnements confinés.
- Essais de criblage : Permet une administration reproductible de composés et un renouvellement du milieu dans des tests basés sur les neurones, malgré un écoulement capillaire lent.
- Analytique : Fournit des mesures quantitatives sur la croissance neuronale et la réponse aux réactifs dans des conditions fluidiques contrôlées.
- Recherche translationnelle : Relie la culture neuronale en phase de découverte à une validation ultérieure par retrait du dispositif pour immunomarquage ou imagerie.
- Réutilisation en milieu professionnel : Établit un protocole d'assemblage réversible applicable à plusieurs conceptions de microfluidique utilisant des interfaces en PDMS et en verre.
Impact opérationnel et organisationnel
- Valeur scientifique : Réduit l'ambiguïté mécanistique dans la culture neuronale en fournissant des environnements fluidiques contrôlés sans altérations de surface induites par le plasma.
- Valeur opérationnelle : Élimine la dépendance aux nettoyeurs à plasma, réduisant ainsi les coûts d'équipement et augmentant l'accessibilité sur différents sites de laboratoire.
- Valeur stratégique : Améliore l'efficacité du capital en permettant une réutilisation réversible des dispositifs et en réduisant les déchets de consommables dans les procédés microfluidiques.
- Impact sur le portefeuille : Soutient l'avancement ajusté au risque en générant des données reproductibles de culture neuronale pour des décisions d'aller/arrêt dans la validation des cibles.
Considérations relatives à la mise en œuvre
- Nécessite une technique aseptique et l'accès à une hotte de sécurité biologique pour la stérilisation et la manipulation.
- Dépend d'une sonication adéquate et d'un revêtement au PLL des lames de verre afin d'assurer une efficacité de liaison réversible.
- Exige la pré-stérilisation des dispositifs en PDMS par rinçage à l'éthanol, car la liaison sans plasma ne procure pas de stérilisation.
- Implique de prendre en compte une pénétration plus lente du liquide en raison des surfaces hydrophobes, ce qui peut nécessiter une introduction du milieu assistée par pipette.
- Limité aux applications où un joint étanche à l'eau mais réversible est suffisant ; n'est pas adapté aux besoins de liaison imperméable à haute pression ou à long terme.
