미생물 행동을 연구하기 위한 제어된 동적 화학 적 경관 생성

이 방법을 사용하면 동적 화학 그라데이션을 탐색하는 미생물의 미생물 생태 및 행동을 해명하고 생태학적으로 관련된 미생물 환경에서 숨겨진 절충, 영양 역학 및 인구 역학을 발견 할 수 있습니다. 미세유체 기술과 포토리시스를 결합하여, 우리는 국소화된 화학 요법이 마이크로 스케일에서 갑자기 사용 가능해지는 제어된 화학 펄스를 생성하여 불안정한 화학 적 그라데이션에 처음 노출된 미생물 집단의 화학 적 반응을 측정합니다. CAD 소프트웨어를 사용하여 채널을 디자인하고 투명 필름에 인쇄하여 포토 마스크를 만듭니다.

원고에 따르면 깨끗한 방에서 부드러운 리소그래피로 마스터를 제작하십시오. 40 밀리리터 비커에 10 대 1 비율로 양화제와 탄성동을 결합하여 PDMS 혼합물을 준비합니다. 플라스틱 나이프를 사용하면 액체가 균일할 때까지 힘차게 섞습니다.

실온에서 45분 동안 진공 챔버에서 PDMS 혼합물을 즉시 분해합니다. 프로세스를 신속히 처리하려면 인터페이스에서 형성되는 기포를 파열하기 위해 주기적으로 진공을 해제합니다. 가압 청소기로 마스터 표면에서 먼지를 제거합니다.

그런 다음 탈가스 PDMS 혼합물을 마스터에 붓고 2 시간 동안 섭씨 80도에서 오븐에 구워줍니다. 약 5밀리미터의 거리에서 미세 구조 주위에 블레이드로 PDMS를 잘라낸 다음 마스터에서 PDMS를 조심스럽게 벗깁니다. 마이크로 채널의 입구와 콘센트 역할을 하는 구멍을 펀치합니다.

먼지의 축적을 방지하기 위해 접착제 테이프로 마이크로 채널을 밀봉. 3D 설계 소프트웨어를 사용하여 3D 형상을 설계하고 고해상도 3D 프린터로 PDMS 금형의 마스터를 인쇄합니다. 이전에 와 같이 PDMS 혼합물을 준비하고 탈퇴한 후 접착제 테이프로 데빙하여 마스터의 표면을 청소하십시오.

마스터를 축척으로 놓습니다. 그런 다음, 마스터의 중앙 영역을 피하면서, 0.5 밀리미터에서 마스터의 높이를 일치시켜 PDMS의 원하는 높이를 얻기 위해 23.4 그램의 경화되지 않은 PDMS 혼합물을 부어. 압축 공기의 도움으로 남은 거품을 제거합니다.

PDMS 캐스트를 오븐에 45도의 오븐에 놓아 최소 12시간 동안 굽습니다. 이어서, 경화 PDMS 층을 부드럽게 벗겨내고, 세균현탁액의 주입을 위해 입구와 출구 구멍을 펀치한다. 페트리 접시의 표면과 산소 플라즈마로 PDMS 금형을 2분 동안 활성화합니다.

페트리 접시에 PDMS 금형을 부드럽게 눌러 페트리 접시에 결합합니다. 피처가 있는 위치를 누르지 마십시오. 페트리 접시를 PDMS 3D 금형에 접합한 페트리 접시를 최소 12시간 동안 섭씨 45도의 오븐에 넣고 화학 결합을 강화합니다.

다음으로, 실온에서 1분 동안 산소 플라즈마 챔버에서 나노다공성 폴리카보네이트 멤브레인을 활성화한다. 화학 후드 하에서, 폴리 프로필렌 튜브를 사용하여 1 %로 분화 물에 3-아미노 프로필트리에톡실란의 상업적 용액을 희석. 희석된 3-아미노프로필트리에톡실란 용액을 페트리 접시에 옮기고, 활성멤브레인을 3-아미노프로필트리에톡실란 용액에 20분간 담급한다.

그런 다음 핀셋으로 3-아미노 프로필트리에톡실틸레인 용액에서 멤브레인을 제거하고 깨끗한 방에 닦아 말리십시오. 멤브레인에 누워 세균 성 투기장의 세척을 허용하는 PDMS 미세 유체 채널의 제조를 위해, 이전과 같이 단일 화학 펄스 실험에 대한 미세 유체 장치의 제조를 반복한다. PDMS 세척 채널을 기능성 멤브레인에 결합하려면 먼저 PDMS 세척 채널과 폴리카보네이트 멤브레인을 산소 플라즈마 챔버와 2분 동안 활성화합니다.

플라즈마 처리 직후, PDMS 세척 채널을 멤브레인에 부드럽게 눌러 기능화된 멤브레인과 PDMS 세척 채널을 접촉하게 한다. PDMS와 멤브레인을 부드럽게 누르거나 멤브레인이 200 마이크로미터 높이의 PDMS 마이크로 채널의 천장에 돌이킬 수 없이 결합될 수 있습니다. 이어서, 2분 동안 산소 플라즈마 챔버에 배치하여 이전에 페트리 접시에 결합된 접합 된 라미네이트 PDMS 세척 채널 폴리 카보네이트 멤브레인과 3D PDMS 금형을 모두 활성화합니다.

두 PDMS 층 사이에 멤브레인을 샌드위치하고 함께 누릅니다. 페트리 접시를 오븐에 결합하여 최소 12시간 동안 오븐에 결합하여 화학 결합을 강화합니다. 시작하려면 진공 상태에서 밀리유체 챔버를 20분 동안 유지관리합니다.

그런 다음 밀리유체 챔버를 함유한 페트리 접시를 현미경 단계에 놓습니다. 파이펫으로 인공 해수의 1밀리머 4-메톡시-7-니트로인돌리닐-케이지-L-글루타메이트 용액의 GFP 형광 비브리오 또는 달리의 희석세균 현탁액으로 멤브레인 아래 챔버를 채웁니다. 세균 현탁액으로 채널을 채운 후 종이 타월로 용액을 빨아들이고 PDMS 플러그로 입구와 콘센트를 부드럽게 구멍에 밀어 넣습니다.

1밀리머 4-메톡시-7-니트로인돌리닐-케이지-L-글루타메이트의 인공 해수 용액으로 주사기를 채우고, 멤브레인 위의 세척 채널의 입구와 콘센트에 튜브를 부착합니다. 튜브를 폐기물 저장소에 연결하고 튜브가 유체 폐기물 저장소에 완전히 침수되어 압력 진동을 방지하도록 하십시오. 주사기 펌프의 유량을 분당 50 마이크로리터로 설정합니다.

주사기 펌프를 시작하여 멤브레인 위의 세척 채널의 흐름을 설정합니다. LED 빔과 현미경 단계를 제어하는 소프트웨어를 시작하고 서로 다른 위치와 다른 강도로 사용자 정의 펄스 시퀀스를 생성합니다. 몇 시간 동안 여러 개의 연속 위치에 걸쳐 정규 시간 간격으로 4배 목표를 사용하여 비디오를 녹화하여 큰 표면을 덮습니다.

이 연구에서는, 미세 유체 및 밀리 유체 장치는 동적 영양소 조건하에서 세균성 화학 반응 및 축적 프로파일을 연구하는 데 사용되었습니다. 최대 강도 투영은 펄스 방출 직후와 펄스 방출 후 40초 후에 0.5초 간격을 통해 흰색 흔적으로 표시된 세균 위치를 보여줍니다. 세균궤적 궤적도 펄스 방출 후 60초 후 검은색으로 나타났다.

그늘진 영역은 시야 중간에 0초 의 사진 용해에 의해 방출된 화학 펄스를 나타내며, 이어서 확산된다. 세균 농도뿐만 아니라 방사형 드리프트 속도의 측두동체는 시야의 중심에 펄스 방출후 여기에 나와 있다. 드리프트 속도의 음수 값은 펄스의 중심을 향한 지시된 화학 운동에 해당합니다.

수영 통계는 화학 그라데이션이없는 세균 성 인구를 위해 여기에 제시됩니다. 궤적은 마이크로 채널에서 3차원 세균 운동의 2차원 프로젝션을 나타낸다. 측정된 세균 수영 속도의 확률 분포는 감마 분포에 의해 적합했다.

세균 궤적으로부터, 연속방향 방향 감각 사이의 시간의 확률 분포가 추출되었다. 방향 감각 방향 패턴, 수영 속도의 분포 및 유기체의 방향 감각 전환 통계가 개별 기반 모델을 알리는 데 사용되었습니다. 이 방법은 아미노산 글루타민산을 향한 항암제를 수행하는 해양 박테리아 Vibrio ordalii에 대해 테스트되었지만, 제안된 방법론은 생물과 화학요법제의 다른 조합뿐만 아니라 공간적으로 이질적이고 역동적인 조건에서 인구 및 지역 사회 역학과 같은 화학요법을 넘어 생물학적 과정에 광범위하게 적용된다.

배치 배양이나 체모스타트의 성장과 같은 미생물 생태 및 미생물학의 고전적인 기술은 미생물 서식지의 현세오-측두성 특성을 크게 무시했습니다. 광분해에 의한 마이크로스케일에서 화학 펄스를 거의 즉각적으로 생성하는 것은 다양한 소스에서 해양 박테리아가 야생에서 만나는 영양소 펄스의 유형을 재현하는 것을 목표로 합니다. 아미노알란 용액은 급성 독성이 있으며 극도의 주의를 기울여 처리해야합니다.

우리는 연기 후드 아래에서만 일하며 실험실 코트, 안전 고글 및 장갑과 같은 보호 장비를 착용합니다. 우리는 또한 우리가 생성 한 폐기물을 돌봅니다.