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<table><tbody><tr><td>어셉터 피팅(Elveflow, 6-40 to 1/4-28)</td><td>Darwin Microfluidics</td><td>LVF-KFI-08</td><td>플로우 센서와 플랜지 없는 피팅 사이의 인터페이스에 사용됩니다.</td></tr><tr><td>아가(Fisher BioReagents)</td><td>Fisher Scientific</td><td>BP9744</td><td>냉동 스톡을 스트레이킹하기 위한 플레이트를 부을 때 사용됩니다.</td></tr><tr><td>공기 압축기(Jun-Air)</td><td>Elveflow</td><td>KCP-110</td><td>플로우 컨트롤러를 압력화하는 데 사용됩니다.</td></tr><tr><td>암모늄 설페이트((NH4)2SO4, CAS: 7783-20-2)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>A4915</td><td>실험용 배지 및 용액에 사용됩니다.</td></tr><tr><td>각진 핀셋</td><td>TDI International</td><td>7-SA</td><td>마이크로플루이딕 반응기에 튜빙을 부착하는 데 사용됩니다.</td></tr><tr><td>AutoCAD 소프트웨어</td><td>Autodesk</td><td>--</td><td>마이크로플루이딕 반응기 기하학을 설계하는 데 사용됩니다.</td></tr><tr><td>오토클레이브</td><td>Steris</td><td>--</td><td>재료 및 액체를 살균하는 데 사용됩니다.</td></tr><tr><td>저울</td><td>Mettler Toledo</td><td>ME2002T</td><td>PDMS 엘라스토머 베이스와 경화제의 무게를 재는 데 사용됩니다.</td></tr><tr><td>바브 어셉터(1/4-28 스위블 to 3/32-in 바브)</td><td>Elveflow</td><td>KFI-06</td><td>폴리에테르 폴리우레탄 튜빙을 매니폴드 및 유체 저장소 랙에 연결하는 데 사용됩니다.</td></tr><tr><td>생검 펀치(Rapid-Core, 1.2-mm 직경)</td><td>Darwin Microfluidics</td><td>PT-T983-12-25</td><td>PDMS 마이크로플루이딕 채널에 입구/출구 구멍을 펀치하는 데 사용됩니다.</td></tr><tr><td>표백제(Chlorox)</td><td>ULINE</td><td>S-19719</td><td>플로우 제어 시스템을 살균하는 데 사용됩니다. 초순수에 1%로 희석합니다.</td></tr><tr><td>블런트 팁 바늘(Jensen Global, 21-게이지)</td><td>QSource</td><td>JG21-10HPX-J004</td><td>튜빙을 주사기에 연결하는 데 사용됩니다. 30분 동안 오토클레이브로 살균합니다.</td></tr><tr><td>번센 버너</td><td>Humboldt</td><td>H-5970</td><td>무균 실험 작업 공간을 유지하는 데 사용됩니다.</td></tr><tr><td>칼슘 클로라이드 이수화물(CaCl2&middot;2H2O, Fisher Chemical, CAS: 10035-04-8)</td><td>Fisher Scientific</td><td>C79</td><td>실험용 배지 및 용액에 사용됩니다.</td></tr><tr><td>카사미노 산(Fisher BioReagents, 산 카제인 펩톤)</td><td>Fisher Scientific</td><td>BP1424</td><td>실험용 배지에 사용됩니다.</td></tr><tr><td>세포 밀도 미터(WPA Biowave CO8000)</td><td>Avantor</td><td>490005-906</td><td>박테리아 배양의 OD600를 측정하는 데 사용됩니다.</td></tr><tr><td>클리어 테이프(Scotch Magic)</td><td>ULINE</td><td>S-10223</td><td>PDMS 마이크로플루이딕 채널에 먼지가 달라붙는 것을 방지하는 데 사용됩니다.</td></tr><tr><td>코발트(II) 염화물 6수화물(CoCl2&middot;6H2O, CAS: 7791-13-1)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>255599</td><td>실험용 배지 및 용액에 사용됩니다.</td></tr><tr><td>압축 질소</td><td>Airgas</td><td>NIUHP300</td><td>마이크로플루이딕 반응기 구성 요소를 건조하는 데 사용됩니다.</td></tr><tr><td>원추형 튜브(Falcon, 15-mL 부피, 폴리프로필렌)</td><td>Fisher Scientific</td><td>14-959-49B</td><td>유입 용액 및 ICP-MS 샘플에 사용됩니다. 사전 살균됨.</td></tr><tr><td>원추형 튜브(Falcon, 50-mL 부피, 폴리프로필렌)</td><td>Fisher Scientific</td><td>14-432-22</td><td>LB 사전 배양에 사용됩니다. 사전 살균됨.</td></tr><tr><td>구리(II) 황산염 5수화물(CuSO4&middot;5H2O, CAS: 7758-99-8)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>C8027</td><td>실험용 배지 및 용액에 사용됩니다.</td></tr><tr><td>커팅 매트</td><td>ULINE</td><td>S-18543</td><td>PDMS 마이크로플루이딕 채널을 잘라내고 입구/출구 구멍을 펀치하는 데 사용됩니다.</td></tr><tr><td>큐벳(Fisherbrand, 1.5-mL 부피, 폴리스티렌)</td><td>Fisher Scientific</td><td>14-955-127</td><td>박테리아 배양의 OD600를 측정하는 데

다공성 매체 내 금속 산화물의 미생물 침전을 조사하는 마이크로유체 플랫폼

A Microfluidic Platform to Investigate Microbial Precipitation of Metal Oxides in Porous Media

Microorganisms commonly precipitate metal oxide nanoparticles in soils, sediments, and other environmentally relevant porous media. However, the formation ...

We've developed a microfluidic platform to study the dynamic precipitation of metal oxides by bacteria in a porous environment. This protocol enables in situ and real-time measurement of mineral precipitation, unlike conventional methods such as batch or column systems. To begin, add 10 milliliters of LB medium to a 50 milliliter conical tube.Inoculate the medium using a single colony of Pseudomonas putida GB-1, obtained from a plate that was streaked 20 hours earlier. Incubate the LB pre-culture in a shaker incubator at 30 degrees Celsius and 180 revolutions per minute for 16 hours to reach the stationary phase. Then, pellet one milliliter of LB pre-culture by centrifugation at 8, 000 G for one minute.After washing the pellet three times, re-suspend the final pellet in one milliliter of salt solution without manganese. Then, dilute the washed cell suspension fivefold in salt solution without manganese in a cuvette, and measure the optical density at 600 nanometers using a cell density meter. Inoculate 20 milliliters of growth medium without manganese with the washed cell suspension to an optical density of 0.01 in a 50 milliliter Erlenmeyer flask.Incubate at 30 degrees Celsius and 180 revolutions per minute for six hours to reach mid-exponential phase. Before beginning the experiment, verify that the microscope incubator is maintained at 30 degrees Celsius and prime the flow control system. Pour 10 milliliters of growth medium and salt solution with manganese into a 15 milliliter conical tube, and connect both tubes to the fluid reservoir rack.Degas the prepared microfluidic reactor in a vacuum desiccator for 20 minutes. Draw one to two milliliters of salt solution with manganese into a three milliliter plastic syringe. Attach a blunt tip needle and 20 centimeters of 0.02 inch inner diameter Tygon tubing, press the syringe plunger until the tubing is fully saturated.After de-gassing, use angled tweezers to attach the tubing to the reactor outlet hole. Manually saturate the reactor with the syringe until a droplet forms at the reactor inlet hole. Next, attach 20 centimeters of 0.02 inch inner diameter Tygon tubing to the reactor inlet hole.Continue dispensing salt solution with manganese into the reactor until all air bubbles are removed. To prepare the reactor inoculum, remove the mid-exponential culture from the shaker incubator six hours after inoculation. Dilute fourfold in salt solution without manganese in a cuvette.And measure the optical density. Then, dilute the mid-exponential culture in two milliliters of salt solution with manganese to an initial optical density of 0.005 in a two milliliter microcentrifuge tube. Invert the tube several times to mix.Next, place the reactor inlet tubing in the microcentrifuge tube, ensuring that a droplet of fluid contacts the inoculum to prevent air introduction in the tubing. Partially close the microcentrifuge tube and secure the lid with tape to prevent contamination. Next, withdraw four to five milliliters of salt solution with manganese into a five milliliter glass gas tight syringe to wet the barrel.Dispense the solution until 0.5 milliliters remain in the syringe and load the syringe into a syringe pump. After disconnecting the plastic syringe from the needle, attach the needle to the glass syringe while avoiding trapping air in the needle hub. To inoculate the reactor, withdraw the inoculum into the reactor for 20 minutes at a flow rate of 8.33 microliters per minute.Turn off the syringe pump following inoculation and allow the bacteria to settle and attach for one hour with no flow. Then, remove the glass syringe from the syringe pump while leaving it connected to the outlet tubing. Next, move the reactor and syringe from the bench top to the microscope incubator.On the microscope stage, remove the inlet tubing from the reactor and push gently on the syringe plunger to create a droplet at the reactor inlet hole. Gently bend the polytetrafluoroethylene, or PTFE tubing, from the flow control system at a right angle. Dip the end of the PTFE tubing into a 1%polyethylene glycol diacrylate solution to wet the exterior of the hydrophobic tubing.Ensure a droplet of growth medium with manganese is present at the end of the PTFE tubing, and attach the tubing to the reactor inlet hole. After disconnecting the syringe, place the outlet tubing into a five milliliter microcentrifuge tube to collect the reactor effluent. Set the flow rate to 1.33 microliters per minute in the flow control system software.Program the system to supply growth medium with manganese for 15 hours to promote biofilm formation, followed by salt solution with manganese for 28.5 hours to induce manganese biomineralization. Next, place a sample frame underneath the reactor for stability. Rigidly mount the frame and reactor in the microscope stage insert to ensure full immobilization.Affix the PTFE tubing to the stage insert with a piece of tape to prevent its detachment from the reactor inlet hole. Align the ultraviolet C-arms two millimeters from the pore space edge on the outlet side and three millimeters on the inlet side to minimize UV light scattering and biofilm damage. Set up a program for reactor irradiation to treat the reactor inlet and outlet regions for five minutes at the experiment onset, then treat only the outlet region for five minutes, 17.5 hours after the experiment onset to inactivate remaining biofilms.Manually adjust the Kohler alignment, following the manufacturer's instructions to ensure even illumination. To prevent quilting artifacts, select Acquire and open the shading correction panel, then capture a shading image and set it as the current shading image. Select ND Acquisition and choose XY to set the center coordinate of the stitched image.Next, choose Large Image and set up the stitched image scan area as five by four fields of view, and apply a 1%overlap. Select Lambda and set up the acquisition of Color Brightfield images using the 4X objective. Select time and set the imaging frequency with intervals of one hour for 15 hours and 0.5 hours for 28.5 hours, then run the time lapse program.Brightfield images demonstrated that Pseudomonas putida GB-1 biofilms were uniformly distributed throughout the microfluidic pore space at 18.5 hours before the onset of manganese oxide precipitation. Subsequently, manganese oxides preferentially accumulated on the inlet side of the pore space closest to the influent manganese source. The difference between the reference image and subsequent image time points revealed the contribution of manganese oxide precipitates to the overall image intensity.Quantification of the observed mineral accumulation gradient was enabled at the reactor scale. At the biofilm scale, the image subtraction approach captured the gradual precipitation of manganese oxides on biofilm surfaces and accumulation of minerals at the edges of biofilms in contact with pore fluid. The resulting estimated rate of manganese oxide precipitation was non-monotonic, increasing steeply between 19.5 hours and 21 hours, peaking at 0.29 micrograms per hour and decelerating gradually until 43.5 hours.This protocol allows researchers to study the timing and location of mineral precipitation in a porous medium. It's critical to prevent biofilm growth in the reactor inlet region. This ensures a constant boundary condition and restricts precipitation to the pore space.Future studies can explore coupled microbe mineral fluid interactions under conditions relevant for environmental and engineering applications.

a-microfluidic-platform-to-investigate-microbial-precipitation-metal

Research

연구

JoVE Journal

Environment

환경

Microfluidic 장치는 실시간으로 적절한 물리적인 비늘에서 복잡한 자연의 프로세스를 시각화하는 데 사용할 수 있습니다. 우리는 표면 하의에 박테리아의 성장과 교통 수단을 공부하고 자연 다공성 매체의 주요 기능을 모방한 것이었 간단한 microfluidic 장치를 개발했습니다.

다공성 매체에서 미생물 교통 유학에 대한 간단한 Microfluidic 시스템 : 미생물의 창

그들은 kHz에서 속도 저렴 picoliter, 자기들에게만 혈관을 생성할 수 있기 때문에 비말 기반 microfluidic 플랫폼은 높은 처리량 실험을위한 유망한 후보자 있습니다. 빠르고, 민감하고 고해상도 형광 spectroscopic 방법과의 통합을 통해 이러한 시스템 내에서 발생하는 정보의 다량은 효율적으로 추출 무력화하고 이용하실 수 있습니다.

microfluidic 비말 플랫폼 형광 검출 방법

출처: Kurz, D. L. 외 다공성 매질에서 생체 클로깅을 연구하기 위한 마이크로플루이딕 플랫폼. J. Vis. 경험 (2022)이 영상은 바이오필름 형성을 연구하기 위해 마이크로플루이딕 장치를 사용하는 방법을 시연합니다. 박테리아 현탁액이 마이크로채널에 주입된 후 바이오필름 현상을 위해 배양합니다. 그 후 유동을 재개하고, 압력 모니터링과 영상을 사용하여 시간에 따른 바이오필름 형성과 기공 폐쇄를 감지합니다.

바이오필름 형성 중 실시간 영상 및 압력 추적을 위한 마이크로유체 장치

이 프로토콜은 미세유체 소자를 사용하여 자동화된 소량(0.15–1.5ml) 입자 분리를 수행하기 위한 시스템 아키텍처를 설명하고 음향 유체 소자 성능 및 작동을 최적화하는 방법에 대해 설명합니다.

미세 유체 정밀 작은 볼륨 샘플 처리를위한 플랫폼 및 음향 마이크로 디바이스로 구분 생물 입자 크기의 사용

실험실에서 드롭 반응 시스템 미세 규모에 복잡 한 반응의 다양 한 구현을 수 있습니다. 전자기 코일의 3 x 3 매트릭스의 구성 하는 자동된 개폐 플랫폼 개발 되었다 성공적으로 병합 두 10 µ L microreactors를 사용 하 고 결과 액체 구슬에서 효소 반응 함으로써 시작.

효소 Microreactors 및 그들의 전자기 작동기로 사용 하는 수성 방울

미세 바이오 센서 플랫폼 설계 및 다양 한 analytes의 신속 하 고 민감한 정량화에 대 한 낮은 비용 드라이 필름 포토 레지스트 기술을 사용 하 여 조작. 이 단일 사용 시스템 중지 흐름 기술에 의하여 효소 연결 된 분석 실험에-칩-움직일의 전기 판독을 허용합니다.

드라이 필름 포토 레지스트 기반 전기 화학 미세 바이오 센서 플랫폼: 장치 제작, 온 칩 시험 준비 및 시스템 운영

이 절차의 목표는 쉽고 빠르게 사용자 정의 형상과 저항 유기 액체 기름 복구 연구 하 여 붓기와 미세 장치를 생산 하는입니다. 입니다 형 처음 생성 이며 에폭시 기반 장치를 캐스팅 하는 데 사용 합니다. 대표 변위 연구 보고 됩니다.

다공성 매체에 있는 기 공-규모 이벤트 프로세스 오일 복구 응용 프로그램에 대 한 특성화를 위한 미세 장치

여기 상세한 콜 로이드 반도체 nanocrystal 종합의 체계적인 특성에 대 한 모듈형 미세 심사 플랫폼의 운영 및 어셈블리 프로토콜이 있습니다. 완벽 하 게 조절 시스템 협정을 통해 매우 효율적인 스펙트럼 컬렉션 대량 전송 제어 샘플링 공간 내에서 4 배나 반응 시간의 척도 걸쳐 실시 수 있습니다.

콜 로이드 반도체 나노의 체계적인 연구를 위한 모듈형 미세 기술

우리는 1500 배양 장치, 향상된 연동 펌프의 배열및 현장 믹싱 계수로 구성된 복잡한 생명 기계에 대한 높은 처리량 연구를위한 미세 유체 시스템을 제시합니다. 미세 유체 칩은 생체 내 매우 복잡하고 역동적인 미세 환경 조건을 분석할 수 있게 해줍니다.

고처리량 미세 유체 장치를 사용하여 동적 환경 조건의 생성

본 프로토콜은 효율적인 미세입자 농축을 위해 사용될 수 있는 공압 미세유체 플랫폼을 기술한다.

미세입자 농도를 위한 공압 구동 미세유체 플랫폼

본 프로토콜은 고해상도 현미경 이미징과 동시 압력 차이 측정을 결합하여 준 2D 다공성 배지에서 생물막 발달을 연구하는 미세 유체 플랫폼을 설명합니다. 이 플랫폼은 다공성 매체의 공극 크기와 유체 유속이 생물 막힘에 미치는 영향을 정량화합니다.

다공성 매체의 생물 막힘을 연구하기 위한 미세유체 플랫폼

University of California, Davis.  이 프로토콜은 망간 산화물 광물의 미생물 침전을 연구하기 위한 미세유체 시스템을 제시합니다. 생체광물 형성은 광학 현미경과 영상 분석을 통해 현장에서 측정됩니다. 이 접근법은 다공성 환경에서 다른 독특한 색을 가진 생물 광물의 침전을 조사하는 데 적용할 수 있습니다.

다공성 매체 내 금속 산화물의 미생물 침전을 조사하는 마이크로유체 플랫폼

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