Non plasmatici Incollaggio di PDMS Economico per la Fabbricazione di dispositivi microfluidici
1 novembre 2007
In questo video ci dimostra come utilizzare il dispositivo a microfluidi neurone senza legame plasma.
I laboratori che eseguono regolarmente fotolitografia e litografia morbida dispongono solitamente di quello che viene definito un pulitore al plasma. Un pulitore al plasma è dotato di una bobina elettrica, che genera un gas parzialmente ionizzato composto da elettroni, ioni, atomi e molecole neutri. Il plasma crea specie reattive sulla superficie del vetro e del dispositivo, che, quando vengono accostati, formano un legame permanente.
Il plasma rende inoltre idrofila la superficie del dispositivo, facilitando l'aggiunta di liquidi. In alcuni casi, tuttavia, un legame permanente e irreversibile non è desiderabile. Inoltre, molti laboratori non dispongono di un pulitore al plasma.
Per affrontare questa problematica, oggi verrà dimostrata una procedura di legame reversibile e non covalente del dispositivo neurale al vetrino, basata sulle forze elettrostatiche tra il PDMS e il vetro, che formano un'aderenza impermeabile e adatta alla coltura cellulare. Vorrei presentarvi Kiana Lee. Sarà lei a eseguire le dimostrazioni oggi.
Vetrini Corning numero 1 di 24 millimetri per 40 millimetri vengono puliti utilizzando un bagno ad ultrasuoni con acqua. I vetrini vengono posizionati su un supporto in acciaio inossidabile, che viene quindi inserito in un contenitore di vetro riempito con acqua deionizzata. Il contenitore di vetro viene poi collocato nel bagno ad ultrasuoni.
I vetrini sono quindi sottoposti a sonica per 30 minuti. Dopo la sonicazione, l'acqua deionizzata viene rimossa dal contenitore di vetro. Il 70% di etanolo viene aggiunto nel contenitore di vetro con i vetrini, che viene quindi portato all'interno di un armadio a sicurezza biologica standard per mantenerli sterili.
Dopo aver sciacquato con etanolo al 70%, il supporto in acciaio inox viene rimosso dal contenitore di vetro e le lamelle di vetro vengono lasciate asciugare completamente per diverse ore o durante la notte. Successivamente, all'interno della cappa a sicurezza biologica, le lamelle di vetro vengono rivestite con PLL immergendole in un contenitore riempito con soluzione di PLL. Le lamelle di vetro vengono lasciate in ammollo nella soluzione di PLL per un minimo di tre ore o durante la notte.
Dopo il rivestimento con PLL, il liquido di PLL viene rimosso dalla piastra e quindi i vetrini vengono accuratamente risciacquati con acqua deionizzata. Dopo aver risciacquato più volte il vetrino rivestito con PLL con acqua, la piastra viene riempita d'acqua e i vetrini vengono lasciati in ammollo per diverse ore. Dopo essere stati in ammollo per diverse ore in acqua deionizzata, l'acqua viene aspirata dalla piastra.
Le lamelle di vetro verranno risciacquate rapidamente, quindi rimossi dalla vaschetta e posizionati su un supporto in acciaio inossidabile, dove saranno lasciati asciugare tutta la notte. All'interno di una cappa a sicurezza biologica, i dispositivi per neuroni vengono introdotti nella cappa e risciacquati accuratamente con etanolo al 70% per sterilizzarli. L'eccesso di etanolo viene quindi aspirato dal dispositivo. I dispositivi vengono quindi lasciati asciugare tutta la notte nella cappa a sicurezza biologica il giorno successivo.
Questo dispositivo sterile per neuroni viene semplicemente posizionato sulla superficie pulita, sterile e trattata con PLL del vetrino. Il PDMS forma con il vetro un sigillo reversibile impermeabile ai liquidi. Il dispositivo viene fissato al vetro applicando una leggera pressione, quindi vengono immediatamente aggiunte le cellule o il mezzo.
Aspettare troppo a lungo prima di aggiungere il mezzo o le cellule al dispositivo dopo il montaggio può rendere più difficile l'ingresso del liquido nel dispositivo. È importante notare che il liquido non entra con facilità nei dispositivi non trattati al plasma con la stessa rapidità dei dispositivi trattati al plasma. I dispositivi trattati al plasma sono inizialmente idrofili e subito dopo il trattamento al plasma i liquidi fluiscono facilmente all'interno del dispositivo idrofilo, mentre il flusso attraverso i dispositivi non legati al plasma è molto più lento.
In alcuni casi, potrebbe essere necessario utilizzare una pipetta per forzare il liquido all'interno del dispositivo. In questo video, abbiamo mostrato come effettuare il bonding non al plasma del dispositivo neuronale al vetrino. Questo è un metodo efficiente ed economico per legare in modo reversibile il PDMS alle superfici di vetro.
Speriamo che questo video ti sia stato utile e informativo. Questo è tutto dal John Lab. Grazie per aver guardato.
Panoramica
Questo video illustra un metodo per utilizzare un dispositivo microfluidico per neuroni senza la necessità di un legame al plasma. La tecnica consente un'adesione reversibile tra il dispositivo e il vetro, adatta alla coltura cellulare.
Componenti Chiave dello Studio
Area della Scienza
- Neuroscienze
- Microfluidica
- Tecniche di coltura cellulare
Sfondo
- Il legame a plasma è comunemente utilizzato nei laboratori per creare unioni permanenti tra materiali.
- Molti laboratori non hanno accesso a pulitori a plasma, rendendo necessari metodi alternativi.
- Tecniche di legame reversibile possono facilitare una manipolazione più agevole dei dispositivi.
- Il dispositivo microfluidico per neuroni è progettato per applicazioni di coltura cellulare.
Scopo dello studio
- Dimostrare un metodo per il legame reversibile di dispositivi neuronali al vetro senza trattamento al plasma.
- Fornire una soluzione economica per laboratori privi di attrezzature per il legame al plasma.
- Garantire che il legame sia impermeabile e adatto alla coltura cellulare.
Metodi Utilizzati
- Pulizia di vetrini in vetro mediante bagno a ultrasuoni con acqua.
- Rivestimento di vetrini in vetro con poli-L-lisina (PLL) per migliorare l'adesione.
- Utilizzo di forze elettrostatiche per creare un legame reversibile tra PDMS e vetro.
- Dimostrazione del processo di assemblaggio all'interno di una cappa a sicurezza biologica per mantenere le condizioni di sterilità.
Risultati principali
- Il dispositivo per neuroni non legato al plasma forma un sigillo impermeabile con il vetro.
- L'ingresso del liquido nel dispositivo è più lento rispetto ai dispositivi trattati al plasma.
- Le cellule o il mezzo possono essere aggiunti immediatamente dopo l'assemblaggio per ottenere risultati ottimali.
- Questo metodo è efficiente e non richiede attrezzature costose.
Conclusioni
- Il metodo dimostrato fornisce un'alternativa efficace al legame mediante plasma.
- È possibile ottenere un legame reversibile utilizzando tecniche semplici disponibili nella maggior parte dei laboratori.
- Questo approccio è vantaggioso per i ricercatori che lavorano con dispositivi microfluidici nella coltura cellulare.
Domande Frequenti
Rilevanza Industriale del Progetto
Questo metodo fornisce un approccio di incollaggio economico e reversibile per dispositivi microfluidici nella ricerca neuroscientifica, consentendo applicazioni di coltura cellulare senza dipendere da attrezzature per la pulizia al plasma. Supporta la validazione precoce di bersagli e lo sviluppo di saggi offrendo un sigillo impermeabile adatto alla coltura neuronale, superando al contempo le barriere di accessibilità nei laboratori con risorse limitate. La tecnica migliora la continuità traslazionale permettendo la rimozione del dispositivo dopo la coltura per analisi successive come immunomarcatura o microscopia.
Applicazioni Strategiche nella Ricerca e Sviluppo in Biopharma
Scoperta Precoce e Validazione del Target
- Valore scientifico: Consente l'analisi della crescita neuronale e della dinamica dei percorsi in ambienti microfluidici senza fissazione permanente del dispositivo.
- Valore operativo: Supporta un'adesione reversibile per sperimentazioni iterative e il riutilizzo del dispositivo nei flussi di lavoro di validazione degli obiettivi.
Sviluppo di screening e saggi
- Valore scientifico: Fornisce un ambiente microfluidico impermeabile ai liquidi, adatto all'esposizione a composti e all'analisi in tempo reale di cellule vive in saggi neuronali.
- Valore operativo: Consente la standardizzazione del saggio mediante l'aggancio reversibile del dispositivo a substrati di vetro rivestiti.
Ricerca Translazionale e Preclinica
- Valore scientifico: Mantiene condizioni di coltura neuronale rilevanti per la malattia consentendo al contempo il recupero del dispositivo dopo il saggio per l'analisi dei biomarcatori o per l'immunomarcatura.
- Valore operativo: Garantisce la sterilità mediante risciacquo con etanolo e manipolazione all'interno di cappa a sicurezza biologica, supportando flussi di lavoro preclinici riproducibili.
Integrazione di Pipeline e Flusso di Lavoro
Il metodo si integra nei flussi di lavoro della fase iniziale di scoperta consentendo l'assemblaggio sterile e reversibile di dispositivi microfluidici per la coltura neuronale, sostenendo il passaggio dalla validazione dell'obiettivo allo screening funzionale.
- Biologia della scoperta: Supporta la verifica di ipotesi riguardo al guidaggio assonale e alla connettività sinaptica in microambienti confinati.
- Screening: Permette la somministrazione riproducibile di composti e il cambio del mezzo in saggi su neuroni, nonostante il flusso capillare lento.
- Analisi: Fornisce letture quantitative sulla crescita neuronale e sulla risposta ai reagenti in condizioni fluidiche controllate.
- Ricerca traslazionale: Collega la coltura neuronale nella fase di scoperta alla validazione successiva mediante la rimozione del dispositivo per immunomarcatura o imaging.
- Riutilizzo aziendale: Stabilisce un protocollo di incollaggio reversibile applicabile a diverse configurazioni microfluidiche che utilizzano interfacce in PDMS e vetro.
Impatto Operativo ed Aziendale
- Valore scientifico: Riduce l'ambiguità meccanicistica nella coltura neuronale fornendo ambienti fluidici controllati senza alterazioni superficiali indotte da plasma.
- Valore operativo: Elimina la dipendenza dai pulitori al plasma, riducendo i costi delle attrezzature e aumentando l'accessibilità tra diversi laboratori.
- Valore strategico: Migliora l'efficienza del capitale consentendo il riutilizzo reversibile del dispositivo e riducendo gli scarti di materiali monouso nei flussi di lavoro microfluidici.
- Impatto sul portafoglio: Supporta l'avanzamento corretto rispetto al rischio generando dati riproducibili di coltura neuronale per decisioni di avvio o interruzione nella validazione degli obiettivi.
Considerazioni sull'implementazione
- Richiede una tecnica asettica e l'accesso ad una cappa a sicurezza biologica per la sterilizzazione e la manipolazione.
- Dipende da un'adeguata sonificazione e dal rivestimento con PLL dei vetrini di vetro per garantire l'efficacia del legame reversibile.
- Necessita della pre-sterilizzazione dei dispositivi in PDMS mediante risciacquo con etanolo, poiché il legame senza plasma non fornisce sterilizzazione.
- Richiede di tenere conto dell'ingresso più lento dei liquidi a causa delle superfici idrofobiche, rendendo potenzialmente necessaria l'introduzione del mezzo assistita dalla pipetta.
- Limitato ad applicazioni in cui un sigillo impermeabile ma reversibile è sufficiente; non adatto a esigenze di legame impermeabile a lungo termine o ad alta pressione.
