De Microfluïdische Probe: Werking en gebruik voor plaatselijke Surface Processing
June 4th, 2009
In deze video presenteren we de microfluïdische probe 1 (MFP). We leggen in detail hoe u de MFP assembleren, monteren bovenop een omgekeerde microscoop, en lijn deze ten opzichte van het substraat oppervlak, en tenslotte laten zien hoe het te gebruiken om een substraatoppervlak ondergedompeld in een bufferoplossing proces.
Deze procedure laat zien hoe de microfluïdische sonde of MFP wordt geassembleerd en gebruikt. De microfluïdische componenten van de MFP zijn gasdichte spuiten, glazen capillaire buizen, micro-strakke connectoren van Upchurch en de MFP-kop. Deze video zal de kritieke stappen van assemblage en uitlijning presenteren.
Eenmaal geassembleerd, kan de MFP worden gebruikt met een grote verscheidenheid aan substraten en reagentia voor oppervlaktepatroon en -verwerking. Hallo, ik ben Cecil Perot. Ik ben een postdoctoraal onderzoeker in het laboratorium van David Yaker in de afdeling Biomedische Technologie aan de McGill University in Montreal, Canada.
Hallo, ik ben Mohammad Kasime. Ik ben een PhD-kandidaat in het lab van David Y op de afdeling Biomedische Technologie, McGill University. Hallo, ik ben David Yoker.
Ik ben assistent-professor in de afdeling Biomedische Technologie en ik wil u vandaag welkom heten bij onze demonstratie van de microfluïdische sonde. Vandaag laten we u een procedure zien van de werking en het gebruik van de microfluïdische sonde. We gebruiken deze procedure in ons laboratorium voor oppervlakteverwerking en -patroon.
Dus laten we beginnen. Om dit protocol te starten, worden plastic spuiten en naalden gebruikt om gastype glazen spuiten met reagentia te vullen, ervoor zorgen dat er geen luchtbellen aanwezig zijn. Gewoonlijk gebruiken we een spuit van één tot 10 microliter voor injectie en een spuit met vijf tot tien keer groter volume voor aspiratie.
Vervolgens worden de spuiten, met behulp van nanostrakke koppelingen met laag dood volume, verbonden met capillaire buizen. De capillairen worden vervolgens gevuld en op bellen gecontroleerd onder de microscoop. De MFP-chip is vooraf gevuld met bufferoplossing om het vastlopen van bellen bij het aansluiten van de capillairen te voorkomen.
Ten slotte worden de capillairen aangesloten op het PDMS-verbindingsstuk in de micro-gefabriceerde propkop. Nu de MFP is geassembleerd, zijn we klaar om te beginnen met de installatie. Het substraat wordt in een zelfgemaakte houder geplaatst.
Deze is bevestigd aan het microscooptafel. De opening tussen de MFP en het substraat is cruciaal voor oppervlaktepatroonprocessen. Met behulp van een driepuntsondersteuning gevormd door micrometerschroeven, wordt de horizontale uitlijning aangepast met micrometerprecisie.
Dit is noodzakelijk omdat het substraat wordt verwerkt door onder de MFP te worden gescand. Om te beginnen met het instellen van de MFP, wordt de sondekop in de sondehouder geklemd en op de sonde-installatie bovenop een omgekeerde microscoop gemonteerd. De spuiten worden vervolgens in hoge precisie spuitpompen geplaatst.
Vervolgens, met behulp van een paar goniometer, wordt de uitlijning van de meza van de MFP met het substraat aangepast door de observatie van de Newton-ringen, ook bekend als interferentiefritten. Deze verschijnen wanneer de MFP in contact komt met het substraat, het contactpunt en de frequentie van de ringen dienen als indicatie van de helling. Wanneer de MFP is uitgelijnd met het oppervlak, strekt een enkele interferentiering zich uit over het hele oppervlak.
Deze maatregel dient ook om de scheiding tussen de MFP en het substraat te kalibreren. Met de MFP ingesteld, zijn we nu klaar om over te gaan naar de werking van de MFP. Tijdens de werking van de MFP wordt de dosering gecontroleerd door labview-software.
Apparaatbediening wordt gevisualiseerd door het oog en met een CCD-camera. Voordat u met de eigenlijke aspiratie begint, injecteert u wat vloeistof om ervoor te zorgen dat de aspiratiespuit goed is georiënteerd en dat er geen bellen zijn. De MFP wordt vervolgens ondergedompeld in de buffer.
We kunnen nu beginnen met het injecteren van vloeistof terwijl we de gevloeide beperking van kralen bewaken. De injectie-aspiratieverhouding varieert van één tot drie tot één tot tien, afhankelijk van de diffusie van het reagens met een omringende buffer en het gewenste geometrische stromingspatroon. Ten slotte kan de sonde nu worden gebruikt voor een verscheidenheid aan toepassingen.
De oppervlaktepatronen die hier worden getoond, zijn bereikt door de MFP met fluorescerine gelabelde biotine op strep deel, ENC-gecoate hydrogel glazen slides. De injectiesnelheid was een nanoliter per seconde, en de aspiratiesnelheid was 10 nanoliters per seconde met behulp van 10 microliter en 50 microliter spuiten respectievelijk. De opening tussen het oppervlak en de sonde was vijf micrometer.
De MFP kan ook worden gebruikt voor lokale kleuring en verwerking van cellen en weefsels. De stroombeperking verbiedt diffusie van het reagens en maakt nauwkeurige chemische kleuring van cellen mogelijk. Zoals hier getoond, werd een monolaag van fibroblastcellen gekleurd met 100 microgram per milliliter van dai.
Dus we hebben u laten zien hoe u de microfluïdische sonde bedient. Bij het uitvoeren van deze procedure moet u ervoor zorgen dat er geen luchtbellen in het systeem zijn en dat het microfluïdische propoppervlak parallel is aan het substraat. Dat is het.
Bedankt voor het bekijken en veel succes met uw experimenten.
View the full transcript and gain access to thousands of scientific videos
Overzicht
Deze video toont de assemblage en het gebruik van de microfluïdische sonde (MFP). Het behandelt de cruciale stappen voor het uitlijnen van de MFP met een omgekeerd microscoop en het verwerken van substraatoppervlakken ondergedompeld in een bufferoplossing.
Belangrijke studieonderdelen
Wetenschapsgebied
- Microfluidica
- Biomedische Technologie
- Oppervlaktebewerking
Achtergrond
- De MFP bestaat uit gasdichte spuiten, glazen capillaire buisjes en micro-dicht aansluitende connectoren.
- Het is ontworpen voor verschillende substraten en reagentia.
- Juiste assemblage en uitlijning zijn cruciaal voor effectief gebruik.
- De MFP kan oppervlaktepatroon en verwerking faciliteren.
Doel van de studie
- Om een gedetailleerde gids te bieden over het assembleren van de MFP.
- Om de uitlijning van de MFP met een microscoop te demonstreren.
- Om de toepassing van de MFP in substraatverwerking te tonen.
Gebruikte methoden
- Assemblage van de MFP-componenten.
- Monteren van de MFP op een omgekeerd microscoop.
- Uitlijnen van de MFP ten opzichte van het substraatoppervlak.
- Verwerken van substraatoppervlakken in een bufferoplossing.
Belangrijkste resultaten
- De MFP kan effectief worden geassembleerd en uitgelijnd.
- Het maakt verwerking van verschillende substraten mogelijk.
- Demonstreerde succesvolle oppervlaktepatroontechnieken.
- Benadrukte het belang van precieze uitlijning voor optimale resultaten.
Conclusies
- De MFP is een waardevol hulpmiddel voor onderzoekers in de biomedische technologie.
- Juiste assemblage en uitlijning zijn essentieel voor zijn functionaliteit.
- Deze video dient als een uitgebreide gids voor het gebruik van de MFP.
Veelgestelde vragen
Executive Industry Relevance
The microfluidic probe enables precise, localized reagent delivery for surface processing without requiring closed microfluidic channels, supporting scalable and reproducible assay development. This capability enhances target validation and phenotypic screening by allowing controlled microenvironments for cellular and molecular interactions. It provides a reusable platform for high-resolution surface patterning, reducing reagent consumption and improving experimental throughput in early discovery workflows.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of therapeutic hypotheses through localized reagent deposition on substrates.
- Operational Value: Supports biological de-risking by confining microjets to specific surface areas for precise molecular patterning.
- Predictive Value: Facilitates functional target validation by allowing controlled delivery of ligands or inhibitors to defined regions.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Prepares validated biological systems for downstream screening via localized surface modification.
- Operational Value: Enhances assay standardization and reproducibility through precise flow confinement and scanning capability.
- Scalability: Enables screening readiness across large substrate areas by scanning the probe, supporting platform reuse.
Translational & Preclinical Research
- Translational Continuity: Supports disease-relevant systems by enabling localized staining and processing of cells and tissues.
- Mechanistic De-risking: Allows precise chemical staining of cells, such as fibroblast monolayers, to assess target engagement.
- Predictive Confidence: Provides quantitative control over reagent delivery, improving reliability of preclinical readouts.
Pipeline & Workflow Integration
The microfluidic probe integrates into the discovery continuum from early target validation through assay development to preclinical screening, supporting iterative design and testing cycles.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing and pathway clarification via localized reagent delivery on substrates.
- Screening: Enables assay readiness through reproducible microjet confinement and scanning across surfaces.
- Analytics: Provides quantitative outputs such as flow rate control and spatial patterning for comparative condition analysis.
- Translational Research: Connects to preclinical continuity through localized cell and tissue processing under buffered conditions.
- Enterprise Reuse: Functions as a reusable platform for multiple substrates and reagents, reducing need for single-use microfluidic chips.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Predictive confidence, target validation, reduction of mechanistic ambiguity in surface-based assays.
- Operational Value: Standardization, reproducibility, and scalability of localized surface processing.
- Strategic Value: Better go/no-go decisions, capital efficiency, and reduced late-stage biological risk through early de-risking.
- Portfolio Impact: Risk-adjusted prioritization and advancement decisions based on precise spatial molecular delivery.
Implementation Considerations
- Requires expertise in microfluidic assembly, microscopy alignment, and syringe pump operation.
- Depends on gas-tight syringes, glass capillaries, micro-tight connectors, and inverted microscope with CCD visualization.
- Necessitates cross-team standardization for probe alignment, flow rate control, and bubble-free fluid handling.
- Involves adaptation considerations across substrate types, including hydrogel glass slides and cell-coated surfaces.
- Limited by the need for precise gap control (e.g., 5 micrometers) and alignment via Newton’s rings to ensure flow confinement.
