חרוז לזווג עם מגנט במערך צורניים Microwells עם משתנה גיאומטריות קעורה

המטרה הכוללת של שיטה זו היא לייצר בארות מיקרו כדוריות קעורות על ידי שימוש בחרוזים מתכתיים בסיוע כוח מגנטי וננעלים מעצמם. היי, שמי גי הון לי, ואני עוזרת הוראה באוניברסיטת צ'ונג-אנג. מה שמעניין אותנו במעבדה שלנו הוא ייצור מכשירים ופלטפורמות שונות בקנה מידה מיקרו כדי לשפר את המחקר שלנו לגבי פיתוח מכשיר ביולוגי, תרביות ומבנים מיקרו חדשים.

אחד מתחומי המחקר שלנו הוא פיתוח מיקרו-מכשירים ומתודולוגיות חדשניות כדי להתמודד עם זה בסביבה תלת מימדית. אנחנו קוראים לזה תרבות. תרבית שימושית מאוד להבנת תגובה תלת מימדית, מכיוון שהיא דומה יותר לרקמה עצמה, מאשר התרבית המישורית הדו-ממדית הקונבנציונלית.

נוסו מספר שיטות לייצור ממרחים, כגון בבקבוק או בצינורות, ברשת תופים ובמיקרוגל. בין השיטות הללו, שיטת המיקרו הקעורה היא כלי רב עוצמה לייצור תוצרת תלת מימדית. כל גובה של כלי המיקרו הוא כל ניטור ויכולת לשלוט בגדלים כדוריים ובהפצה.

כאן אנו מציעים את השיטה שלנו לייצור כלי מיקרו קעורים עם חרוז ומערך של מגנטים קטנים. באמצעות טכניקה זו, ניתן לייצר 100 כלי מיקרו קעורים על ידי מנגנון של כוח מגנטי המסייע לחרוזים דוממים. ההגדלות הן בתהליך שונה בכל סולם קעור וללא סולמות הצעה חוזרים.

כדי להתחיל, לוחות אלומיניום של מערך חורים דרך 230 על 30 יוצרו באמצעות חרט סיבובי CNC. המקום מספק גליל מנחה לחרוזים, כפי שיוצג בסעיפים הבאים. הפלייסר קדח עם מקדחים בקוטר שונה והצלחת עם החור הקטן יותר הונחה בתחתית.

הפינות החיצוניות נקדחות גם על מנת ליישר את הלוחות. לאחר מכן שתי הלוחות מיושרות, נערמות וננעלות יחד על ידי הכנסת N שלושה ברגים לתוך חורי הלימן ומהודקים עם אגוזים. כאמור, חשוב ליצרן למקם את הצלחת עם חור קטן יותר בתחתית, כך שניתן יהיה לקבע את החרוזים בתוך בארות המדריך.

השלב הבא הוא הכנת מערך של 30 על 30 של מגנטים ניאודימיום. אנו מתחילים בבידוד ידני של המגנטים ומסדרים אותם במערך שניים על שניים. לאחר מכן אנו מיישרים אותם למערך גדול יותר באמצעות פינצטה.

על מנת ליצור מערך מגנטים מתאים, כל מגנט חייב להיות בקוטביות הפוכה לשכנו. כמו כן, כדי למנוע שבירה או פיזור של המערך, לוחית אלומיניום מחוברת לתחתית מערך המגנטים באמצעות סרט דו צדדי. כעת, אנו מוכנים להרכיב כל חתיכה שהכנו לתבנית מיקרו באר.

מערך המגנט מחובר בזהירות לצלחת התחתונה באמצעות סרט רגיל. חשוב שמערך המגנטים יהיה מחובר כשהמגנטים פונים כלפי מטה. לאחר הזמנת לוח האלומיניום ומערך המגנטים כראוי, מניחים חרוזי פלדה על מכלול הצלחת.

החרוזים המשמשים במאמר שלנו הם SUJ שני חרוזי פלדה בקוטר 600 מיקרון. תהליך היישור שלנו פשוט מאוד. אנו שופכים מספר מספיק של חרוזים על המכלול ומגרדים אותם בעזרת צלחת אקרילית.

המגנט בתחתית לוכד את החרוזים, שנכנסים לחורי לוח האלומיניום והחרוזים המוגזמים, שלא ננעצו בחורים, מוסרים בתהליך הגירוד. החרוזים המוגזמים מוסרים באמצעות מגנט אחר. כאשר החרוזים מונחים כראוי בתוך בארות המדריך, אנו ממשיכים להסיר את הצלחת העליונה.

במהלך תהליך זה, ישנם מקרים בהם החרוזים נושרים ונעקרים. במקרה זה, הכנס ידנית את החרוז בחזרה לחור באמצעות פינצטה. עכשיו תבנית המיקרו באר הקעורה מוכנה.

העבירו את הפלטפורמה לצלחת פטרי אחרת והתכוננו לשלב הבא. אנו מכינים PDMS על ידי ביצוע הוראות היצרן על ידי ערבוב מונומר PDMS וחומר הריפוי עם מנה של 10 לאחד. כדי להסיר בועות אוויר שנלכדו בתערובת ה-PDMS, אנו מסירים את התערובת על ידי הנחתה בחומר ייבוש למשך כשעה.

כאשר זה נעשה, אנו לוקחים את תערובת ה-PDMS נטולת הגז ושופכים אותה על תבנית המיקרו באר הקעורה ומפרקים אותה שוב. לאחר מכן אנו אופים את תערובת ה-PDMS על צלחת חמה בחום של 80 מעלות צלזיוס למשך שעתיים ליצירת מגש תת-PDMS משובץ. התהליך הבא חייב להתבצע בזהירות רבה.

על מנת להקל על תהליך ההסרה, מוזגים מתנול על מגש המשנה ומגש המשנה ההיקפי PDMS מוסר ברצף. יש לציין כי על היצרן לוודא, שהמתנול מחלחל היטב לתוך הרווחים כדי להבטיח הסרה נקייה. לאחר מכן מנתקים את מגש המשנה PDMS מלוח האלומיניום, קל יותר לחתוך את הקצוות לפני קילוף מגש המשנה.

לבסוף, אנו מסירים את החרוזים ממגש המשנה של PDMS. לפני ההסרה, אנו מותחים ומטיסים את מגש המשנה למשך זמן מה כדי לשחרר את הקשרים בין החרוזים למגש המשנה של PDMS. ההסרה בפועל של החרוזים קלה מאוד ויכולה להיעשות באמצעות מגנט גדול.

ייצור בארות מיקרו קעורות הסתיים ובארות המיקרו מוכנות לתרבית תאים. כדי לבדוק אם פלטפורמת ה-PDMS שלנו מתאימה לתרבית תאים, ביצענו את ההליכים הבאים. ראשית, השתמשנו באגרוף ביופסיה בקוטר 14 מילימטר כדי לחתוך את מגש המשנה PDMS של תבנית מיקרו באר קעורה.

לאחר עיקור מגש המשנה PDMS, אנו מניחים אותו בצלחת 24 בארות. לאחר מכן אנו מצפים את כל מגש ה-PDMS בתמיסת F-127 פלורונית של ארבעה אחוזים למשך הלילה כדי למנוע מהתאים להיצמד למשטח הבאר המיקרו. במהלך תהליך הציפוי, יש להסיר את כל בועות האוויר הכלואות בבארות המיקרו, על ידי פיפטינג או באמצעות חומר ניקוי אולטרה סוני.

לאחר שווידאנו שלא נותרו בועות אוויר, אנו זורעים מיליליטר אחד של תמיסת מדיום תאים, שתכיל כשני מיליון תאים על מגש המשנה של PDMS. לאחר מכן, שאפו את המדיום באמצעות פיפט של 1000 מיקרוליטר כדי להסיר תאים עודפים, שלא נלכדו בבארות המיקרו והכל מוכן לתאים להיכנס לחממה. תבנית קמורה בתבנית מיקרו באר יוצרה בהצלחה, חרוזי פלדה מסחריים נלכדו במערך החורים 30 על 30

החרוזים הוחזקו בחוזקה ללא כל גז בין החרוזים לחורים המקבילים. צורת באר המיקרו הקעורה המפוברקת היא חצי כדורית קעורה בקוטר של 600 מיקרון, זהה לזו של חרוז הפלדה. חתך רוחב של באר מיקרו קעורה מראה שהמרחק מבאר המיקרו השכנה היה מילימטר אחד, שהיה זהה לזה של החורים.

תאי גזע שמקורם בשומן גודלו בבארות המיקרו הקעורות. זרענו שני מיליון תאים במערך המיקרו-בארות הקעור בקוטר 14 מילימטר. לאחר 24 שעות, התאים הצטברו לספרואידים.

הקוטר הממוצע של הספרואידים שנוצרו במערך בארות מיקרו היה 185.68 מיקרון. ביום השלישי, התאים נעשו מצטברים יותר, אך הקוטר הממוצע של הספרואידים ירד ל-147 מיקרון. בעקבות הליך זה, ניתן לייצר 100 בארות מיקרו כדוריות קעורות בשיטה החסכונית והפשוטה יחסית שלנו.