이 문서에서는 기본 루트 및 루트 머리카락 하나의 광학 평면을 제한 하는 2 층 미세 플랫폼에서 애기 thaliana 묘 문화 하는 방법을 보여줍니다. 이 플랫폼은 다른 방법으로 고해상도 영상 뿐만 아니라 좋은 루트 형태학의 실시간 광학 영상에 대 한 사용할 수 있습니다.
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이 논문에서
요약
초록
루트 머리카락 더 나은 물 통풍 관 및 식물에 의해 영양소 흡수에 대 한 루트 표면 영역을 증가. 왜냐하면 그들은 작은 크기와 그들의 자연 환경에 의해 종종 가려진, 루트 머리 형태 및 기능 있으며 공부 하기 어려운 식물 연구에서 종종 제외. 최근 몇 년 동안, 미세 플랫폼 이미징 시스템에 전송 하는 동안 뿌리를 방해 하지 않고 높은 해상도에서 루트 시스템을 시각화 하는 방법을 제안 했다. 미세 플랫폼 제시 여기 빌드 이전 공장 온 칩 연구에 루트 머리와 같은 광학 평면을 애기 thaliana 주요 루트를 제한 하려면 2 계층 장치를 통합 하 여. 이 디자인 수는 휴대에 루트 머리카락의 정량화 및 세포 기관이 수준 및 또한 방지 실험적 치료의 추가 동안 표류 하는 z 축. 우리는 경종에 대 한 gnotobiotic 환경을 유지 하면서 유체 펌프에 대 한 필요 없이 포함 된 및 수 화 환경에서 장치를 저장 하는 방법을 설명 합니다. 광학 이미징 실험 후 장치는 분해 고 원자 힘 또는 좋은 루트 구조를 그대로 유지 하면서 전자 현미경을 스캐닝 기판으로 사용 될 수 있습니다.
서론
좋은 루트 기능 증가 물, 식물, 새로운 토양 공간을 탐험 하 고 증가 하는 전체 루트 영역에 대 한 영양소 수집. 이러한 좋은 루트 기능 회전율 지 먹이 사슬1 자극에 중요 한 역할 그리고 특정 식물 종에 잘 뿌리 수는 높은 대기 이산화탄소에서 두 배로 예상된2. 잘 뿌리는 일반적으로로 정의 그 직경, 2mm 보다 작은 비록 그들의 기능3잘 뿌리를 특성화에 대 한 새로운 정의 옹호. 많은 정밀한 뿌리 처럼 루트 머리카락 글귀와 흡수의 기능을 제공 하지만 미크론 순서 직경을 가진 많은 더 작은 공간을 차지. 그들의 소형 때문에 루트 머리 이미지에 제자리에서 하기 어려운 고 필드 규모 실험 및 모델에 전체 루트 아키텍처의 한 부분으로 수시로 간과 된다.
루트 머리 테라 전 연구, 한 천 배지에서 자란 묘 목부터 등, 세포 성장 및 전송4,5에 대 한 귀중 한 정보 과학 커뮤니티 제공. 한 천 배지는 비소와 실시간으로 이미지를 루트 시스템을 허용, 그들은 영양소, 식물 호르몬, 또는 ....
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프로토콜
1. 2 층 플랫폼 제작
- 다층 마스터의 제조
- 스핀 코트 에폭시 기반 부정적인 감광 제 (~63.45% 고체, 1250 중부 표준시) 제조업체의 사양에 따라 (2000 rpm 45 s) 첫 번째 디자인 계층에 대 한 20 µ m의 원하는 높이를 4 인치 직경 실리콘 웨이퍼에.
- 소프트-빵 4 분 95 ° c.에 대 한 저항 입히는 웨이퍼 냉각 5 분 노출 UV 15 빛을 웨이퍼에 웨이퍼를 허용 s (150 ~ mJ/cm2 365 nm)는 UV에 포토 마스크를 통해 문의 aligner 아래 계층의 형상을 정의 하.
- 사후 노출 구워 95 ° c.에 5 분 동안 웨이퍼 부정적인 감광 에폭시 기반의 두 번째 계층에 반환 웨이퍼 spin coater를 스핀으로 개발, 없이 (~76.75% 고체, 80000 cSt) 150-200 µ m의 두 번째 레이어 높이 달성 하기 위해 3000 rpm에서.
- 45 분 동안 95 ° C 열판을 전송 하기 전에 5 분 동안 휴식을 웨이퍼를 허용 합니다. 열판에 베이킹 후 웨이퍼를 제거 하 고 냉각 하 고 편평한 평면에 또 다른 5 분 동안 실내 온도에 강하게 저항을 허용 합니다. 정렬 및 30에 대 한 두 번째 레이어 포....
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결과
여기에 설명 된 2 층 PDMS 미세 장치는 주 애기 루트와 옆으로 성장 루트 머리카락 (그림 1A)를 제한 하려면 20 µ m 높은 상공 200 µ m 높은 채널. 이 디자인 비슷한 루트 직경을 가진 종의 식물 애기 thaliana 로 사용 될 수 있습니다. 및 다른 크기. 의 종에 맞게 쉽게 수정할 수 있습니다. 디자인 통합 공장 입구 뿐만 아니라 원하는 화학 또는 생물 학적 치료에 대 한 8 쪽 후미. 미디어 장치를 prefilling 및 장치 주위 agar 쏟아져 루트 환경 외부 유체 장비에 대 한 필요 없이 실험 하는 동안 수 화 된 유지 합니다. (그림 1B) 천 또한 주요 채널 아래로 루트 성장을 촉진 하 수직으로 자란 묘 수 페 트리 접시 내 장치를 안정화. 페 트리 접시 gnotobiotic 환경에 포.......
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토론
식물-칩 플랫폼을 만들기 위한이 문서에서 설명 하는 메서드는 독특한 2 층 디자인 경계 단일 영상 평면과 플랫폼 루트 머리카락 deconstructed 수 있으며 높은 해상도 비 광학 이미징 기판으로 사용 . 고해상도 비 광학 이미징 사용 하 여 광학 이미징 혼자에서 얻어질 수 있는 식물 조직에 대 한 유용한 정보를 제공할 수 있습니다. 예를 들어, AFM 이미지 힘 측정 개발 중 이나 특정 화학 또는 생물 학적 치료 후 루트 조직의 탄력성 계산을 제공할 수 있습니다. 마찬가지로, SEM 이미지 루트 조직의 표면 지형의 고해상도 정보를 제공할 수 있습니다 그리고, 화학 영상과 결합 조직의 원소 구성에 정보를 제공할 수 있습니다. 19 이 미세 플랫폼의 미래 세대는 호환성 매트릭스 보조 레이저 탈 착/이온화 질량 분광학 (MALDI MS) 등 일관 된 반 스톡 스 라만 다른 화학 이미징 시스템을 위한 최적화를 포함 됩니다. 분광학 (자동차)입니다.
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공개 사항
저자는 공개 없다.
감사의 글
이 원고 UT-Battelle, 계약 번호 아래 LLC에 의해 작성 되었습니다. 드-AC05-00OR22725 미국 에너지 부와 함께. 미국 정부를 유지 하 고 게시자, 게시를 위해 문서를 수락 하 여 인정 미국 정부는 비-, 유료-, 돌이킬 수 없는 세계적인 라이센스를 게시 또는 게시 된 형태의 재현 유지 이 원고 또는 다른 미국 정부 목적을 위해, 이렇게. 에너지의 DOE 공용 액세스 계획 (http://energy.gov/downloads/doe-public-access-plan)에 따라 연방 후원된 연구의 이러한 결과에 대 한 공개 액세스를 제공 합니다.
이 작품은 게놈 과학 프로그램, 미국 에너지 부, 과학, 생물학 및 환경 연구, 식물 미생물 인터페이스 과학적인 초점 영역 (http://pmi.ornl.gov)의 일환으로 일부 지원 했다. 미세 플랫폼의 제조 실행 되었다 센터 Nanofabrication 연구소에 대 한 Nanophase 물자는 과학, 과학 사용자 시설의 암컷 사무실. JAA는 NSF 대학원 연구 친교 당선-1452154에 의해 지원 됩니다.
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재료
| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| 실리콘 웨이퍼 | WRS 재료 | 100mm 직경, 500-550um 두께, 프라임, 10-20 저항률, N/Phos< 100> | |
| Quintel Contact Aligner | Neutronix Quintel Corp | NXQ 7500 마스크 Aligner | |
| 형광 현미경 | Nikon | Eclipse Ti-U | |
| 실험실 조직 | Kimberly Clark | Kimwipe KIMTECH SCIENCE 브랜드, 34155 | |
| 네거티브 포토레지스트 에폭시 | Microchem | SU-8 2000s 시리즈 | |
| 포토레지스트 현상액 | Microchem | Su-8 개발자 | |
| 트리클로로 (1H, 1H, 2H, 2H- 퍼 플루오로 옥틸) 실란 | 시그마 알드리치 | 화학 후드에 사용 | |
| 공기 플라즈마 클리너 | 해릭 플라즈마 | ||
| PDMS | 다우 코닝 | 실가드 184 실리콘 엘라스토머 기반 | |
| PDMS 경화제 | 다우 코닝 | 실가드 184 실리콘 엘라스토머 경화제 | |
| Dessicator | Bel-Art | F42010-000 | |
| 메스 | X-acto 나이프 | ||
| 생검 펀치 | Ted Pella | 15110-15 | |
| 접착 테이프 | 스테이플 | 보이지 않는 테이프 | |
| 마이크로 퓨지 튜브 | Eppendorf | ||
| Triton X | J.T.Baker XI98-07 | ||
| 표백제 | 클로록스 | 농축 | |
| 식물 기반 매체 | Phyto Technology Laboratories | M524 | |
| Agar | Teknova | A7777 | |
| 왁스 필름 | 파라 필름 | ||
| 현미경 | Olympus | IX51 | |
| 원자력 현미경 | Keysight Technologies | 5500 PicoPlus AFM | |
| 페트리 접시 | VWR | ||
| 주사 전자 현미경 | JEOL | 7400 | |
| 이중 총 전자빔 증발기 | Thermionics | 맞춤형 이중 전자총 증발 시스템 |
참고문헌
- Pritchard, S. G. Soil organisms and global climate change. Plant Pathol. 60 (1), 82-99 (2011).
- Norby, R. J., Ledford, J., Reilly, C. D., Miller, N. E., O'Neill, E. G. Fine-root production dominates response of a deciduous forest to atmospheric CO2 enric....
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재인쇄 및 허가
