אקוסטופורזה בסיוע אפטמר להפרדה מיקרופלואידית של חיידקים גראם-שליליים

תקציר

מקור: Choi, H. J., et al. אקוסטופורזיס מיקרופלואידית להפרדת זרימה של חיידקים גראם-שליליים באמצעות חרוזי זיקה של אפטמר. J. Vis. Exp. (2022)

סרטון זה מדגים את השיטה של הפרדה סלקטיבית של חיידקים גראם-שליליים מדגימת חיידקים מעורבת באמצעות מיקרו-חרוזים מצופים אפטמר וכוחות אקוסטיים בתוך שבב מיקרופלואידי.

פרוטוקול

1. הגדרה ופעולה של אקוסטופורזה<ol style='list-style-type:decimal;'>
2. חבר שפופרות polyetheretherketone (PEEK) לשני הכניסות עבור הזרקת שתי דגימות וחוצץ, ולשני השקעים עבור איסוף ופריקה של פסולת (איור 1).
3. מלאו ידנית את תעלת האקוסטופורזה המיקרופלואידית במים דה-מינרליים נטולי בועות באמצעות מזרק של 10 מ"ל.
4. הכן בקר לחץ מדויק עם שתי תעלות פלט או יותר כדי לשלוט בזרימת הנוזל. לאחר מכן, מלאו את הבקבוקונים למחצה בדגימה ובמאגר, בהתאמה, עם שני חורים במכסים שלהם, וחברו אותם לכניסת השבב.
   הערה: ניתן להחליף בקר לחץ מדויק עם שני ערוצי פלט או יותר במספר בקרי לחץ מדויקים. בכניסת החיץ, מאגר המסוגל ליצור זרימה למינרית המונעת מהדגימה לנוע למרכז במהלך הזרקת הדגימה מוזרק דרך בקר זרימה.
5. לאחר הכנת המכשיר, הזרקו את הדגימה והמאגר על ידי הפעלת לחץ של 2 kPa על כניסת הדגימה ו-4 kPa על כניסת המאגר באמצעות מכשיר בקרת הלחץ המדויק.
   הערה: בשלב זה, לזרימה למינרית חלקה, לחץ ההזרקה של המאגר צריך להיות גבוה מלחץ ההזרקה של הדגימה. הזרימה נשלטת על ידי בקר זרימה קבוע לשואב המחובר לתעלת הכניסה.
6. התמקדו בחרוז באמצעות המתמר הפיזואלקטרי (PZT) כדי להזיז אותו למרכז התעלה המיקרופלואידית תוך כדי בדיקה דרך המיקרוסקופ.
   הערה: ככל שהחרוז גדול יותר, כך ההשפעה על צורת הגל גדולה יותר, כך שקל יותר ליישר אותו עם נקודת הצומת. מחולל פונקציות עם מגבר מפעיל כוח על ה-PZT כדי ליצור גל סינוס במיקרו-ערוץ. מכיוון שהחלקים העליונים והתחתונים של המיקרו-ערוץ עשויים זכוכית, גל הסינוס שנוצר משתקף ויוצר נקודת צומת.
7. באמצעות מחולל פונקציות ערוץ יחיד, צור תדר תהודה של MHz 3.66 והגביר אות טיפוסי ב- dB 16 (בערך פי תשעה) באמצעות מגבר הספק (איור 1).
   הערה: תדר התהודה של המפעיל חייב להתאים לגודל הערוץ, מכיוון שהערוץ מרובע, ה- PZT פועל בתדר מדויק ליצירת צומת יחיד.
8. התבונן בתהליכי ההפרדה וההעשרה על השבב האקוסטופלואידי, באמצעות מיקרוסקופ פלואורסצנטי ומצלמה מהירה הפועלת במהירות של 1,200 פריימים לשנייה (פריימים לשנייה).
9. כמת ונתח את נוכחותם או היעדרם של חיידקים גראם-שליליים (GN) וחיידקים גראם-חיוביים (GP) על ידי בדיקת התמונות שצולמו במצלמת המיקרוסקופ הקרינה של החרוזים והחיידקים הקשורים לחיידקים המוזרמים דרך דגימות האיסוף ויציאת הפסולת.
   הערה: מיקרו-חרוזים עם חוצץ, חיידקים ואפטמרים עוברים דרך התעלה הראשית, והמיקרו-חרוזים מיושרים במרכז באמצעות אקוסטופורזה בתוך השבב המושרה על ידי ה-PZT. לבסוף, מיקרו-חרוזים שיש להם חיידקי GN קשורים נאספים בשקע האיסוף, והחיידקים שלא נאספו מוזרמים דרך יציאת הפסולת.

תוצאות

איור 1: סכמטי של המערכת האקוסטופלואידית המשמשת להפרדה ואיסוף תאים. תמיסת הדגימה או המאגר מוזרקת ליציאת הכניסה דרך בקר הזרימה. עבור ריכוז חרוזים והפרדת דגימה, מתח AC מופעל על ה-PZT באמצעות מחולל פונקציות עם מגבר הספק ליצירת כוח קרינה אקוס...

חומרים

רשימת החומרים שנעשה בהם שימוש במאמר זה

שם	חברה	מספר קטלוג	הערות
10 μm מיקרו-חרוזים מצופים סטרפטווידין	Bang Laboratories	CP01007	Aptamer חרוזי זיקה
Aptamer	Integrated DNA Technologies	GN3-6'RNA	לצימוד חיידקים
Escherichia coli DH5α	KCTC	KCTC2571	חיידקי יעד
מחולל פונקציונלי	GW Instek	AFG-2225	צור
תדר מצלמה במהירות גבוהה	Photron	FASTCAM מיני	תצפית על הפרדה
KOVAX-SYRINGE 10 מ"ל מזרק	קוריאה חיסון	22G-10ML	מלא את תעלת האקוסטופורזה המיקרופלואידית במים דה-מינרליים ללא בועות.
מיקרוסקופ	אולימפוס קורפ	IX-81	תצפית על הפרדה
PEEK Tubes	Saint-Gobain Ppl Corp.	AAD04103	להזריק או לאסוף חלקיקים
מתמר פיזואלקטרי	Fuji Ceramics	C-213	ליצור גל ספציפי בערוץ
מגבר כוח	מגבר מחקר	75A250A	תדר הגברה
בקר לחץ / μflucon	AMED	AMED-μflucon	בקרת לחץ אוויר / בקר זרימה