1. Microchip Fabrication
O primeiro passo é criar ou comprar o seu microcanais. Há muitas opções de material de microchip.
Um dos materiais mais comuns escolhidos é o poli (dimetilsiloxano) (PDMS). Existem muitas publicações sobre as indicações para PDMS fabricação através de litografia suave 16,17,18.
Uma vez que o canal de PDMS é fabricado, há vários tratamentos de superfície disponível para inverter a sua hidrofobicidade natural. Tratamento com plasma oxigenado é uma opção comum.
Zhou, Ellis, e Voelcker (2009) dar uma revisão de tratamentos de superfície e como eles afetam PDMS. Estes resultados são no entanto para a água, e o sangue tem propriedades diferentes. Um estudo sobre o que significa que o tratamento de superfície para o sangue foi feito através de Pitts et al. (2012a).
Para que os resultados aqui apresentados, as superfícies microchip e as lâminas de vidro que eramligado a ambos foram expostas ao plasma oxigenada durante 45 segundos e, em seguida, pressionado firmemente em conjunto, resultando numa ligação permanente.
2. Preparação de Sangue
- Coletar amostras de sangue de uma unidade credenciada. Por exemplo, o sangue de suíno pode ser utilizado com o ácido etilenodiaminotetracético (EDTA) como anticoagulante. Adicionar 1 g de EDTA, com 4 ml de água, e, em seguida, adicionar a solução a 1 litro de sangue completo, misturando suavemente 10x.
Ao escolher-se amostras de sangue, eles permitem a arrefecer lentamente até à temperatura ambiente. As amostras de sangue devem ser frescos e, de preferência usado no dia em que são recolhidas para conservar as propriedades reológicas do sangue.
As amostras podem ser conservadas sob refrigeração à temperatura ambiente, uma vez, no entanto sangue total sem anticoagulante será inutilizado após refrigeração. Dependendo do anticoagulante, GVs pode ser mantido refrigerado durante até 42 dias, e de sangue total pode ser mantido refrigerado durante 35 dias, mas seria possível contaminação de uma forma não-mfacilidade edical 21.
Além disso, tenha cuidado com o método de coleta de amostras de bovinos ou suínos, e evitar a contaminação pela medula óssea.
- Centrifugar as amostras de sangue de 3x a 3.000 rpm durante 10 min de cada vez. Depois da primeira centrifugação, remover o plasma e crosta inflamatória, descarte. Geralmente, é mais fácil de remover o plasma em primeiro lugar, e, em seguida, descartar ou guardar para uso futuro, em seguida, para remover a cobertura amarelada sozinho.
Introduzir a pipeta lentamente, de modo a não misturar o creme leucocitário volta para a corrente sanguínea. Após a remoção da cobertura amarelada, adicionar cerca de 20 ml de solução salina tamponada com fosfato (PBS) e misturar suavemente, recentrifuge. Repita o último passo. Após a terceira centrifugação, remover a crosta inflamatória PBS e restante, descarte.
Também é possível utilizar o plasma nativo em vez de PBS se deseja manter as propriedades de agregação do sangue. Certifique-se de não misturar qualquer buffy coat ou brancocélulas do sangue para o plasma.
- Aqui as células vermelhas do sangue (RBC limpos) e suspender em PBS ou plasma em concentrações desejadas (hematócrito). Verificar com hematócritos numa microcentrífuga (CritSpin FisherSci, EUA).
Sangue em 10 a 20% de hematócrito deve ser mais fácil de visualizar do que 40 ou 50% (hematócrito fisiológica). Na microcirculação, o sangue é geralmente metade do hematócrito da circulação macro, para H = 20 é adequada 15.
- Adicionar partículas traçadores fluorescentes para a concentração desejada para as amostras de sangue. A regra geral é que 10 partículas em uma janela de correlação, que podem ser calculados antes da hora.
Por exemplo, 30 ul de partículas são adicionados a 1 ml de solução de sangue para a configuração descrita no vídeo. Alternativamente, as próprias GVs podem ser marcadas por fluorescência.
- Além disso, faça uma solução de calibração com água e gripeorescing partículas. É necessário calibrar o sistema, com uma solução newtoniano.
Por exemplo, quando se utiliza uma objectiva 10X com um canal na escala de 100 mm, uma concentração adequada é de 300 ul de partículas misturadas com 15 ml de água destilada. Uma outra opção é utilizar o glicerol diluída com água destilada para uma viscosidade de 3CP, que está mais próxima à viscosidade do sangue macro.
3. μPIV Medidas
- De segurança do laser: Verifique a temperatura e umidade. Use óculos de segurança apropriados a laser. Feche a cortina do laser ou ligar o sinal de laser na porta do laboratório para evitar que pessoas que não estão protegidas de serem expostos.
- Processo de software de Davis é mostrado no vídeo. Para mais detalhes, consulte o manual do usuário de um sistema específico.
- Antes de levar os dados, a escala de câmera precisa ser calibrado utilizando um micrômetro.
- Para reduzir a conformidade do sistema, use o mais curto espaço de uma tubulaçãod a seringa mais pequena possível rígida, tal como uma pi Hamilton Gastight seringa de 15 ou 50. Para reduzir a perda de sangue ou de admissão de ar para o sistema, para selar o tubo da seringa e para o chip. Isto pode ser feito com a cola, ou vaselina PDMS (sendo cuidadoso para não contaminar o sangue).
Para preencher o micro-seringa com água misturada com partículas de usar o método de traçador de refluxo visto que o volume da micro-seringa é geralmente muito mais pequeno do que o volume a preencher.
O método consiste refluxo para encher a seringa e micro-canal em conjunto através da saída do canal, utilizando uma seringa de plástico secundário. Para isso, em primeiro lugar remover o micro-êmbolo de seringa, em seguida, apertar o líquido utilizando a seringa clássica ligado à saída do canal, que o fluxo de líquido para fora da micro-seringa até que todas as microbolhas estão fora da micro-seringa ou tubagem chips, finalmente, colocar o êmbolo para trás, e desconecte a seringa de plástico. A presença or ausência de microbolhas pode ser verificado com um microscópio.
- Nivelar a bomba de seringa para atingir tubagem horizontal. Programar a bomba de seringa a taxa de fluxo desejada.
Estar ciente dos possíveis efeitos transitórios, como o "efeito gargalo", para o sistema rígido ou a conformidade do sistema que modifique o fluxo real. Tempos característicos de um sistema pode ser estimado como função dos materiais e as dimensões do sistema. (Capítulo 2, pp 77-81, Tabeling, 2005)
- Coloque microchip no palco microscópio e ligar a bomba. Utilizar a água com partículas para calibrar o sistema para o perfil de velocidade média e calibrar o dT (o tempo entre as imagens pulsadas).
As partículas devem mover-se entre 5 e 10 pixels entre os quadros para uma boa correlação 11. Ao calibrar, ter o cuidado de medir no meio do canal. O plano de foco no meio tem a maiorvelocidade 8.
Se estiver usando um canal de volta, tome cuidado com os efeitos de sombreamento.
Uma imagem da amostra é mostrado na Figura 2, usando uma câmara de impulsos, enquanto que a parte superior da imagem é o primeiro impulso e a imagem de fundo é o segundo impulso. Pode ser visto na figura, que os pontos brilhantes (partículas fluorescentes) são os mais em foco.
- OPCIONAL: Tomando os dados a diferentes alturas de um perfil de velocidade em 3D pode ser reconstituída por adição dos diferentes vectores para uma única imagem. O vídeo apresenta uma rotina que foi desenvolvido para a automatização do processo.
- Quando a tomada de dados com o sangue, encher a seringa com a quantidade desejada de sangue com o mesmo método como a água. Programar a bomba de seringa para a taxa de fluxo desejada, e levar os dados desejados. Um exemplo de imagens em bruto obtidos são apresentadas na Figura 2. Tenha cuidado com RBC sedimentação bem. Recarregando a seringa cada corrida ou a cadaoutro prazo, irá reduzir a resolução da RBC.
- Após a obtenção de imagens, a correlação cruzada é executada nos pares de imagem para obter campos vector de velocidade entre as imagens. É importante ter boas imagens para ter uma boa correlação. Antes de correlacionar, pré-processamento pode ser feito para eliminar o ruído de fundo.
Correlação cruzada é feito entre as janelas nas imagens adjacentes, que podem ser variadas em tamanho e forma a afectar a correlação. Depois de correlação cruzada, pós-processamento de imagem pode ser feito para eliminar vetores errôneos ou outliers.
Uma descrição detalhada das diversas opções disponíveis e os seus precisões podem ser encontrados em Pitts et al. (2012b), onde o melhor tratamento para o sangue foi considerado o método de "imagem de sobreposição" com janelas estendido em comprimento e alinhada com o fluxo . Estas operações podem ser feitas manualmente em um programa como o MATLAB, ou dentro do pacote de software com seu sistema. O software não é importante, a matemática por trás das operações é mais importante e cada operação pode afectar a precisão do perfil final velocidade.
Os vectores resultantes podem ser calculadas no espaço entre o canal para obter perfis de velocidade instantânea e, em seguida, novamente a média no tempo para obter, de um perfil de velocidade média representativa. Kloosterman et ai. (2011) dão uma explicação do erro nas medições μPIV onde a profundidade de campo é grande. As discussões sobre o erro de processamento de dados aqui apresentado pode ser encontrada na Pitts et al. (2012b) para as medições pulsadas e Chayer et al. (2012) para as medições de alta velocidade.
Exemplos de perfis de velocidade são apresentados nas Figuras 3 e 4. Figura 3 apresenta-se um único perfil de velocidade para a linha central de uma 10 ul / h de fluxo de RBC em H = 10 em um canal de largura de 140 um.
tenda "> O perfil único é alcançada pela média dos vectores correlacionados através do canal para obter um perfil de velocidade, e então a média no tempo para obter uma medida representativa. Neste caso, 100 pares foram, em média, o tempo em todo o campo de vista.
Um exemplo do perfil de reconstrução 3D feita por um fluxo de água de calibração num canal 100 um quadrado, com uma taxa de fluxo programado, de 30 uL / hr é encontrado na Figura 4. Na Figura 4, os perfis são medidos em intervalos de 1 uM.
- OPCIONAL: Nas imagens de alta velocidade descritos set-up podem ser tomadas nas mesmas condições por câmeras de comutação (e sistemas de aquisição de dados). Isto pode ser útil para a visualização da camada livre de células no canal, e para quantificar a agregação. A análise dos dados é ligeiramente diferente (Chayer et ai., 2012).
Exemplos de imagens de luz branca com e sem agregação de RBC são presented na Figura 5 em H = 20. As imagens superiores mostram H = 20 em PBS, que remove a capacidade do agregado para o RBC, a 1 mL / hr. A imagem de fundo é H = 20 em plasma nativa em 0,5 mL / hr. Na imagem inferior, a agregação é visível.
- Desligue o sistema de uma forma segura, quando as medições foram concluídos. Use procedimentos adequados de segurança do laser até fonte de energia do laser é completamente desligado.