La realizzazione di canali di microfluidica e la loro attuazione in esperimenti per studiare il comportamento chemiotattica foraggiamento dei microbi marini all'interno di un paesaggio marino irregolare dei nutrienti e il comportamento di nuoto di batteri all'interno del flusso di taglio sono descritti.
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Articolo metodologico
Risposta chemiotattica di microrganismi marini a livelli di nutrienti Micro-Scale
In questo articolo
Sommario
Abstract
Il grado con cui i microbi planctonici possono sfruttare le patch risorsa microscala avrà notevoli implicazioni per trophodynamics oceaniche e flussi biogeochimici. Tuttavia, per sfruttare le patch nutrienti nell'oceano, microbi nuoto devono superare le influenze delle forze fisiche inclusa la diffusione molecolare e turbolenta di taglio, che limiterà la disponibilità di patch e la capacità dei batteri di individuarli. Fino a poco tempo, le limitazioni metodologiche hanno precluso esami diretta del comportamento microbica all'interno di habitat macchia di leopardo e realistico di piccole dimensioni condizioni di flusso. Quindi, gran parte delle nostre attuali conoscenze sul comportamento microbica negli oceani è stata ottenuta da previsioni teoriche. Per ottenere nuove informazioni sul comportamento alimentare microbica in mare abbiamo applicato morbido tecniche di fabbricazione litografica per sviluppare 2 dispositivi microfluidica, che abbiamo usato per creare (i) microscala patch nutrienti con dimensioni e caratteristiche diffusive rilevanti per i processi oceanici e (ii) microscala vortici, con tassi di taglio corrispondenti a quelle previste nel mare. Questi dispositivi microfluidici hanno permesso un primo esame diretto di nuoto microbica e del comportamento chemiotattici all'interno di un paesaggio marino eterogeneo e dinamico. L'uso combinato di epifluorescenza e microscopio a contrasto di fase permette esami diretta delle dimensioni fisiche e le caratteristiche diffusive di patch nutrienti, nel rispetto della popolazione risposta a livello aggregativo, in aggiunta al comportamento di nuoto di microbi individuali. Questi esperimenti hanno rivelato che alcune specie di fitoplancton, batteri e protisti eterotrofi phagotrophic sono abili a individuare e sfruttare le risorse microscala diffondere le patch in tempi molto brevi. Abbiamo inoltre dimostrato che fino a moderati tassi di taglio, batteri marini in grado di combattere il flusso e nuotare attraverso il loro ambiente a loro spontanea volontà. Tuttavia, al di là di un alto livello di soglia di taglio, i batteri sono allineati nel flusso di taglio e sono meno in grado di nuotare senza disturbi dal flusso. Microfluidica rappresenta un approccio nuovo e poco costoso per lo studio dell'ecologia microbica acquatica, e grazie alla sua idoneità con precisione la creazione di campi di flusso e gradienti di substrato realistico alla microscala, è perfettamente applicabile agli esami di comportamento microbica a scale più piccole di interazione. Pertanto suggeriamo che microfluidica rappresenta uno strumento prezioso per ottenere una migliore comprensione dell'ecologia della microrganismi nell'oceano.
Protocollo
Preparazione
1. Creare una maschera
Utilizzando un software CAD, la progettazione del canale per la stampa ad alta risoluzione su un lucido. Questa sarà la "maschera".
Nella camera bianca:
2. Pulire e cuocere la cialda
In primo luogo, spruzzare il wafer con acetone, poi rapidamente con metanolo, poi con isopropanolo. Infine, asciugare le fette che utilizzano azoto.
Cuocere i wafer in forno (130 ° C) per 5 min.
3. Rivestimento del wafer
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Discussione
La comprensione di come i microbi marini interagiscono con i loro chimica locale e l'ambiente fisico è fondamentale per una percezione più completa e precisa del ruolo dei microrganismi planctonici nel nutrienti oceani e cicli di carbonio (Azam e Malfatti 2007). Tuttavia, a causa delle piccole scaglie (mm <) su cui molte interazioni microbiche si svolgono, limitazioni tecniche hanno impedito esami dettagliata del comportamento microbica all'interno dell'eterogeneo bio-fisico-chimiche del paesaggio previsto per essere sperimen.......
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Ringraziamenti
Vorremmo ringraziare Microsystems Technology Laboratories al MIT per averci permesso di parte pellicola di questo video nella struttura camera pulita.
....Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.
Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti | |
|---|---|---|---|---|
| PDMS, Sylgard 184 | Kit per elastomero siliconico | Dow Corning | http://www.ellsworth.com/sylgard.html | |
| SU8-2100 | Fotoresina | MicroChem Corp. | www.microchem.com | |
| Microscopio invertito Nikon Eclipse TE2000-E | Microscopio | Nikon Instruments | ||
| Tubatura PEEK (0,762 mm di diametro interno, 1,59 mm di diametro esterno) | Strumento | Upchurch Scientific | www.upchurch.com | |
| Siringhe (punta Luer-Lok) | Strumento | BD Biosciences | ||
| Accessorio Part. P-704-01 | Strumento | Upchurch Scientific | Per collegare la tubatura alle siringhe con punta Luer-Lok | |
| Pompa per siringa (PHD 2000 programmabile) | Attrezzatura | Harvard Apparatus | ||
| Telecamera CCD (PCO 1600) | Attrezzatura | Cook |
Riferimenti
- Azam, F., Malfatti, F. Microbial structuring of marine ecosystems. Nature Reviews Microbiology. 5, 782-791 (2007).
- Blackburn, N., Azam, F., Hagstrom, A. Spatially explicit simulations of a microbial food web. Limnology and Oceanography. 42, 613-622 (1997).
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Ristampe e permessi
