그람 음성 박테리아의 미세유체 분리를 위한 압타머 보조 음향영동

초록

출처: Choi, HJ, et al. 압타머 친화성 비드를 사용한 그람 음성 박테리아의 플로우스루 분리를 위한 미세유체 음향영동. J. Vis. 경험. (2022년)

이 비디오는 압타머 코팅 마이크로비드와 미세유체 칩 내의 음향력을 사용하여 혼합 박테리아 샘플에서 그람 음성 박테리아를 선택적으로 분리하는 방법을 보여줍니다.

프로토콜

1. 음향영동 설정 및 작동
   1. 폴리에테르에테르케톤(PEEK) 튜브를 두 개의 샘플과 완충액을 주입하기 위한 두 개의 입구와 폐기물 수집 및 배출을 위한 두 개의 출구에 연결합니다(그림 1).
   2. 10mL 주사기를 사용하여 미세유체 음향영동 채널에 기포가 없는 탈염수로 수동으로 채웁니다.
   3. 유체 흐름을 제어하기 위해 두 개 이상의 출력 채널이 있는 정밀 압력 컨트롤러를 준비합니다. 그런 다음 바이알에 s를 반쯤 채우고 samp캡에 두 개의 구멍이 있는 각각 있고 칩 입구에 연결합니다.
      참고: 두 개 이상의 출력 채널이 있는 정밀 압력 컨트롤러는 여러 개의 정밀 압력 컨트롤러로 교체할 수 있습니다. 버퍼 입구에서는 시료 주입 중에 시료가 중심으로 이동하는 것을 방지하는 층류를 생성할 수 있는 버퍼가 유량 컨트롤러를 통해 주입됩니다.
   4. 장치를 준비한 후 정밀 압력 제어 장치를 사용하여 샘플 입구에 2kPa, 완충 입구에 4kPa의 압력을 가하여 샘플과 완충액을 주입합니다.
      참고: 이때 원활한 층류를 위해서는 완충액의 주입 압력이 시료의 주입 압력보다 높아야 합니다. 유량은 입구 채널에 연결된 흡인기에 고정된 유량 컨트롤러에 의해 제어됩니다.
   압
   5. 전 변환기(PZT)를 사용하여 현미경을 통해 확인하면서 미세유체 채널의 중심으로 이동하는 비드에 초점을 맞춥니다.
      참고: 비드가 클수록 파형에 미치는 영향이 커지므로 노드 지점과 정렬하기가 더 쉽습니다. 증폭기가 있는 함수 발생기는 PZT에 전력을 공급하여 마이크로 채널에서 사인파를 생성합니다. 마이크로채널의 상부와 하부는 유리로 되어 있기 때문에 생성된 사인파가 반사되어 노드 포인트가 생성됩니다.
   6. 단일 채널 함수 발생기를 사용하여 3.66MHz의 공진 주파수를 생성하고 전력 증폭기를 사용하여 일반 신호를 16dB(약 9배)까지 증폭합니다(그림 1).
      참고: 액추에이터의 공진 주파수는 채널이 정사각형이기 때문에 정확한 주파수에서 작동하여 단일 노드를 생성합니다.
   형
   7. 광 현미경과 1,200fps(초당 프레임 수)로 작동하는 고속 카메라를 사용하여 음향 유체 칩의 분리 및 농축 과정을 관찰합니다.
   그
   8. 람 음성(GN) 박테리아 및 그람 양성(GP) 박테리아의 유무를 정량화하고 분석합니다. 형광 현미경 카메라로 촬영한 박테리아 결합 비드와 수집 및 폐기물 배출구 샘플을 통해 배출되는 박테리아의 이미지를 확인하여 그람 음성(GN) 박테리아 및 그람 양성(GP) 박테리아의 유무를 정량화하고 분석합니다.
      참고: 완충액, 박테리아 및 압타머가 있는 마이크로비드는 메인 채널을 통과하고 마이크로비드는 PZT에 의해 유도된 칩 내 음향영동을 통해 중앙으로 정렬됩니다. 마지막으로 GN 박테리아가 결합한 마이크로비드를 수집 배출구에서 수집하고, 수집되지 않은 박테리아는 폐기물 배출구를 통해 배출됩니다.

결과

그림 1: 세포를 분리하고 수집하는 데 사용되는 음향 유체 시스템의 개략도. 샘플 또는 완충 용액은 유량 컨트롤러를 통해 입구 포트에 주입됩니다. 비드 센터링 및 시료 분리를 위해 전력 증폭기가 있는 함수 발생기를 통해 AC 전원이 PZT에 적용되어 마이크로채널에서 음향 복사력을 생성합니다. 분리된 대상 샘플은 수집 튜브를 통해 수집되고 나머지 폐유체는 다른 배출구를 통해 회수됩니다. 고속 카메라 모듈을 사용하여 분리를 ...

재료

이 논문에 사용된 재료 목록

이름	회사	카탈로그 번호	댓글
10 μm 스트렙타비딘 코팅 마이크로비드	Bang Laboratories	CP01007	압타머 친화성 비드
압타머	통합 DNA 기술	GN3-6'	박테리아 접합용 RNA
대장균 DH5α	KCTC	KCTC2571	표적 박테리아
기능성 발생기	GW Instek	AFG-2225	주파수 생성
카메라	Photron	FASTCAM Mini	관찰
KOVAX-SYRINGE 10mL Syringe	Koreavaccine	22G-10ML	미세유체 음향영동 채널을 기포가 없는 탈염수로 채웁니다.
현미경	Olympus Corp.	IX-81	분리 관찰
PEEK 튜브	Saint-Gobain Ppl Corp.	AAD04103	입자 주입 또는 수집
전 변환기	Fuji Ceramics	C-213	채널에서 특정 파동 생성
전력 증폭기	증폭기 연구	75A250A	주파수 증폭
압력 컨트롤러/μflucon	AMED AMED-μflucon	압/유량 컨트롤러 제어

고속 분리 압 공기