마이크로플루이딕 시스템에서 단일 세포 해상도로 박테리아 성장 추적

초록

출처: 케이빈, M. T. 외 Bacillus subtilis의 단세포 미세유체 분석. J. Vis. Exp. (2018)

이 영상은 단일 세포 수준에서 박테리아 성장을 관찰하기 위해 마이크로플루이딕 장치를 사용하는 방법을 시연합니다. 이 연구는 미세한 도랑 내에 갇힌 비운동성 박테리아 세포가 형광 현미경 아래에서 지속적으로 영양을 공급받고 영상화되는 과정을 보여줍니다. 이 장치는 여러 세대에 걸친 세포 분열 및 계통 추적의 실시간 시각화를 가능하게 합니다.

프로토콜

1. PDMS 장치 캐스팅

1. 먼지 없는 환경에서 폴리디메틸실록산(PDMS) 폴리머와 경화제를 10:1 비율로 혼합한 후 최소 10분간 진공 상태에서 탈기를 합니다.
2. 실리콘 마스터(또는 그 복제본)를 깨지지 않은 알루미늄 호일 위에 폴리스티렌 페트리 플레이트에 올려놓으세요. 탈기된 PDMS 혼합물을 마스터 위에 약 5mm 깊이까지 부어줍니다. 페트리 플레이트를 최소 10분 이상 제거하세요. 표면의 기포를 부드럽게 불어넣어 깨뜨리세요.
   메모: 플라스틱 복제 마스터는 탈기 중에 부분적으로 떠 있을 수 있습니다; 이럴 때는 깨끗한 플라스틱 어플리케이터로 복제품을 눌러주세요.
3. PDMS를 60°C에서 오븐에서 최소 1시간 이상 경화시키고 실온까지 식힙니다. 마스터와 경화된 PDMS를 들어 있는 알루미늄 호일을 페트리 플레이트에서 제거하세요. 마스터 뒷면의 알루미늄 호일을 조심스럽게 떼어내고, PDMS도 조심스럽게 떼어내세요.
   메모: 또는 PDMS는 상온에서 하룻밤 경화될 수 있습니다. 실리콘-웨이퍼 마스터의 상대적 취약성은 에폭시 접착제를 사용해 웨이퍼와 같은 크기의 1/16인치 두께 알루미늄 디스크에 웨이퍼를 영구적으로 접착함으로써 극복할 수 있습니다.
4. 웨이퍼에는 일반적으로 크기가 약간 다른 여러 개....

결과

그림 1: 마이크로플루이딕 장치의 회로도. 장치 회로도는 대략적인 축척에 맞게 표시되어 있습니다. 알파벳 지정자는 둔한 끝 바늘을 연결하기 위해 구멍을 낸 입구 및 출구 구역과 함께 표시되어 있습니다. 일반적으로 패턴 채널의 절반(음영 회색)이 사용됩니다. 셀 트렌치는 지정자를 향해 배치되어 있습니다.

재료

이 논문에 사용된 재료 목록

이름	회사	카탈로그 번호	댓글
실가르드 184 실리콘 엘라스토머 키트	다우 코닝	(240)4019862	프로토콜에서는 이를 PDMS라고 부릅니다. 10:1 비율로 혼합된 두 가지 성분이 있습니다
0.75mm 생검 펀치	월드 프리시전 인스트루먼트	504529
22 x 40 mm No. 1.5 커버 유리	VWR	48393 172
플라즈마 에치 PE-50	플라즈마 에치 주식회사	PE-50	산소 플라즈마 처리를 이용해 PDMS를 유리에 접합하는 데 사용되는 기기
타이곤 플렉시브 튜빙 내각은 0.02", 외방은 0.06"	생고뱅 PPL 코퍼레이션	AAD04103	튜브의 주요 부분, 예를 들어 바늘에 부착된 경우에 대해
실리콘 튜브, 0.04" 내각, 0.085" 외경	헬릭스마크 표준 실리콘 튜빙	60-795-05	핀치 밸브 및 Y-접합 연결용으로
소 혈청 알부민	시그마-올드리치	A7906-100G	패시베이션 제로 사용
ART 젤 피펫 팁 (P200)	분자 바이오산물	2155	매질과 셀을 장치에 적재할 때
5-μm 수포르 멤브레인이 장착된 아크로디스크 32mm 주사기 필터	팔 라이프 사이언스	4560	장치 로딩 전 배양 필터링을 위해
21게이지 무딘 바늘, 1인치	맥마스터-카	75165A681
Y 커넥터에 200 시리즈 바브, 1/16" 내경 튜브, 폴리프로필렌	노드슨 메디컬	Y210-6005	이 회사는 Value Plastics라는 이름입니다
이클립스 Ti-E 역현미경	니콘		이 제품은 제조사에서 단종되었으며 Ti 2 E로 대체되었습니다.
라인배커 레녹스	시그마-올드리치	L3022
마이크로퓨지 18	벡먼 쿨터	367160
Bacillus subtilis 균주 NCIB3610	루스 유전적 자원 센터	3A1	이 프로토콜에서 제시된 실험에 사용하도록 변형된 야생형 부모 균주가
중력 대류 오븐	VWR	414005-106	PDMS 경화 및 조립 장치 베이킹을 위해
스카치웰드 에폭시 키트	3M	2216 B/A	실리콘 웨이퍼를 알루미늄 백킹 플레이트에 접착하는 데 사용될 수 있습니다
스카치 매직 테이프, 폭 3/4"	3M		PDMS 장치의 먼지를 제거하고, 가시성을 높이기 위해 기능 위에 부착하는 용도(프로토콜에서는 '사무용 테이프' 또는 '접착 테이프'로 표기됨)
입체 현미경	니콘	SMZ800N	여기 예시로 나열하자면; 거의 모든 입체 현미경이 가능합니다
이소프로필 알코올	시그마-올드리치	W292907	커버 유리를 깨끗이 닦으려고
주사기 펌프, 6채널	뉴 에라 펌프 시스템즈 주식회사	NE-1600
킴와이프스	킴벌리-클라크	34120	먼지 없는 물티슈 브랜드