O Probe microfluídicos: Operação e Uso de Processamento de Superfície localizada
4 de junho de 2009
Neste vídeo apresentamos a sonda microfluídicos 1 (MFP). Nós explicamos em detalhes como montar o MFP, montá-lo em cima de um microscópio invertido, e alinhá-lo em relação à superfície do substrato, e, finalmente, mostrar como usá-lo para processar uma superfície de substrato imerso numa solução tampão.
Este procedimento mostra como montar e usar a sonda microfluídica ou MFP. Os componentes microfluídicos da MFP são seringas estanques ao gás, tubos capilares de vidro, conectores micro-estanques da Upchurch e a cabeça da MFP. Este vídeo apresentará os passos críticos de montagem e alinhamento.
Uma vez montado, o MFP pode ser usado com uma grande variedade de substratos e reagentes para padronização e processamento de superfícies. Olá, sou Cecil Perot. Sou pesquisador pós-doutorando no laboratório de David Yaker, no Departamento de Engenharia Biomédica da Universidade McGill em Montreal, Canadá.
Olá, sou Mohammad Kasime. Sou candidato a doutorado no laboratório de David Y, do departamento de engenharia biomédica da Universidade McGill. Olá, sou David Yoker.
Sou professor assistente do Departamento de Engenharia Biomédica e gostaria de dar as boas-vindas hoje à demonstração sobre a sonda microfluídica. Hoje mostraremos um procedimento de operação e uso da sonda microfluídica. Utilizamos este procedimento em nosso laboratório para processamento e padronização de superfícies.
Então vamos começar. Para iniciar este protocolo, seringas e agulhas de plástico são usadas para encher seringas de vidro do tipo gás com reagentes, garantindo que não haja bolhas de ar. Normalmente, utilizamos uma seringa de um a 10 microlitros para injeção e uma seringa com volume cinco a 10 vezes maior para aspiração.
Em seguida, utilizando conexões apertadas de nano com baixo volume morto, as seringas são conectadas a tubos capilares. Os capilares são então preenchidos e verificados quanto à presença de bolhas sob o microscópio. O chip MFP é previamente preenchido com solução tampão para evitar o aprisionamento de bolhas ao conectar os capilares.
Por fim, os capilares são conectados à peça de ligação de PDMS na cabeça do bico microfabricada. Com o MFP agora montado, estamos prontos para iniciar a sua configuração. O substrato é inserido em um suporte caseiro.
Está fixado ao estágio do microscópio. A lacuna entre a MFP e o substrato é crítica para os processos de confecção de padrões superficiais. Utilizando um suporte de três pontos formado por parafusos micrométricos, o alinhamento horizontal é ajustado com precisão micrométrica.
Isso é necessário porque o substrato é processado sendo escaneado abaixo do MFP. Para começar a configurar o MFP, a cabeça da sonda é fixada no suporte da sonda e montada na estação da sonda sobre um microscópio invertido. As seringas são então colocadas em bombas de seringa de alta precisão.
Em seguida, utilizando um par de goniômetros, o alinhamento da meza do MFP com o substrato é ajustado mediante a observação dos anéis de Newton, também conhecidos como franjas de interferência. Eles aparecem quando o MFP é colocado em contato com o substrato; o ponto de contato e a frequência dos anéis servem como indicação da inclinação. Quando o MFP está alinhado com a superfície, um único anel de interferência se estende por toda a superfície.
Essa medida também serve para calibrar a separação entre a MFP e o substrato. Com a MFP configurada, estamos agora prontos para passar à operação da MFP. Durante a operação, a dispensação é controlada pelo software LabVIEW.
O funcionamento do dispositivo é visualizado a olho nu e com uma câmera CCD. Antes de iniciar a aspiração propriamente dita, injete um pouco de líquido para garantir que a seringa de aspiração esteja orientada corretamente e que não haja bolhas. Em seguida, o MFP é imerso no tampão.
Agora podemos iniciar a injeção do líquido enquanto monitoramos o confinamento do fluxo das microesferas. A razão entre injeção e aspiração varia de um para três a um para 10, dependendo da difusividade do reagente com um tampão circundante e do padrão de fluxo geométrico desejado. Finalmente, a sonda pode agora ser utilizada para diversas aplicações.
Os padrões superficiais mostrados aqui foram obtidos com o MFP utilizando biotina marcada com fluoresceína sobre lâminas de vidro com hidrogel revestido com strep divide e revestido com ENC. A taxa de fluxo de injeção foi de um nanolitro por segundo, e a taxa de fluxo de aspiração foi de 10 nanolitros por segundo, utilizando respectivamente seringas de 10 microlitros e 50 microlitros. A distância entre a superfície e a sonda foi de cinco micrômetros.
O MFP também pode ser usado para coloração e processamento locais de células e tecidos. O confinamento do fluxo proíbe a difusão do reagente e permite uma coloração química precisa das células. Como mostrado aqui, uma monocamada de células de fibroblastos foi corada com 100 microgramas por mililitro de dai.
Então, mostramos a você como operar a sonda microfluídica. Ao realizar este procedimento, é necessário garantir que não haja bolhas no sistema e assegurar que a superfície da sonda microfluídica esteja paralela ao substrato. É isso aí.
Obrigado por assistir e boa sorte com seus experimentos.
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Visão Geral
Este vídeo demonstra a montagem e o uso da sonda microfluídica (MFP). Aborda as etapas críticas para alinhar a MFP com um microscópio invertido e processar superfícies de substratos imersas em uma solução tampão.
Componentes Principais do Estudo
Área da Ciência
- Microfluídica
- Engenharia Biomédica
- Processamento de Superfície
Contexto
- O MFP é composto por seringas herméticas a gás, tubos capilares de vidro e conectores micro-herméticos.
- É projetado para diversos substratos e reagentes.
- A montagem e o alinhamento adequados são cruciais para o uso eficaz.
- O MFP pode facilitar a padronização e o processamento de superfícies.
Objetivo do Estudo
- Fornecer um guia detalhado para a montagem do MFP.
- Demonstrar o alinhamento do MFP com um microscópio.
- Mostrar a aplicação do MFP no processamento de substratos.
Métodos Utilizados
- Montagem dos componentes do MFP.
- Fixação do MFP em um microscópio invertido.
- Alinhamento do MFP em relação à superfície do substrato.
- Processamento de superfícies de substrato em uma solução tampão.
Resultados Principais
- O MFP pode ser efetivamente montado e alinhado.
- Permite o processamento versátil de diversos substratos.
- Demonstrou técnicas bem-sucedidas de padronização de superfície.
- Destacou a importância de um alinhamento preciso para resultados ótimos.
Conclusões
- O MFP é uma ferramenta valiosa para pesquisadores em engenharia biomédica.
- A montagem e alinhamento adequados são essenciais para seu funcionamento.
- Este vídeo serve como um guia abrangente para o uso do MFP.
Perguntas Frequentes
Relevância Executiva para a Indústria
O sonda microfluídica permite a entrega precisa e localizada de reagentes para processamento de superfícies sem necessidade de canais microfluídicos fechados, apoiando o desenvolvimento de ensaios escalonáveis e reprodutíveis. Essa capacidade aprimora a validação de alvos e a triagem fenotípica ao permitir microambientes controlados para interações celulares e moleculares. Oferece uma plataforma reutilizável para padronização de superfícies com alta resolução, reduzindo o consumo de reagentes e melhorando o rendimento experimental em fluxos de trabalho de descoberta inicial.
Aplicações Estratégicas em P&D de Biotecnologia Farmacêutica
Descoberta Inicial e Validação de Alvo
- Valor Científico: Permite a investigação de hipóteses terapêuticas por meio da deposição localizada de reagentes sobre substratos.
- Valor Operacional: Apoia a desmistificação biológica ao confinar microjatos a áreas superficiais específicas para um padrão molecular preciso.
- Valor Preditivo: Facilita a validação funcional de alvos ao permitir a entrega controlada de ligantes ou inibidores a regiões definidas.
Triagem e Desenvolvimento de Ensaios
- Valor Científico: Prepara sistemas biológicos validados para triagem subsequente por meio de modificação superficial localizada.
- Valor Operacional: Melhora a padronização e reprodutibilidade dos ensaios por meio de confinamento preciso do fluxo e capacidade de varredura.
- Escalabilidade: Permite a preparação para triagem em grandes áreas de substrato mediante varredura da sonda, favorecendo a reutilização da plataforma.
Pesquisa Translacional e Pré-clínica
- Continuidade Translacional: Apoia sistemas relevantes para doenças ao permitir coloração e processamento localizados de células e tecidos.
- Redução de Riscos Mecanísticos: Permite a coloração química precisa de células, como monocamadas de fibroblastos, para avaliar o engajamento do alvo.
- Confiabilidade Preditiva: Oferece controle quantitativo sobre a entrega de reagentes, melhorando a confiabilidade dos resultados pré-clínicos.
Integração de Pipeline e Fluxo de Trabalho
O sonda microfluídica integra-se ao continuum de descoberta, desde a validação inicial de alvos até o desenvolvimento de ensaios e triagem pré-clínica, apoiando ciclos iterativos de design e testes.
- Biologia da Descoberta: Apoia a verificação de hipóteses e a elucidação de vias por meio da entrega localizada de reagentes sobre substratos.
- Triagem: Permite a preparação de ensaios por meio do confinamento reprodutível de microjatos e varredura sobre superfícies.
- Análise: Fornece resultados quantitativos, como controle de vazão e padronização espacial, para análise comparativa de condições.
- Pesquisa Translacional: Conecta-se à continuidade pré-clínica por meio do processamento localizado de células e tecidos em condições tamponadas.
- Reutilização Empresarial: Funciona como uma plataforma reutilizável para múltiplos substratos e reagentes, reduzindo a necessidade de chips microfluídicos descartáveis.
Impacto Operacional e Empresarial
- Valor Científico: Confiança preditiva, validação de alvos e redução de ambiguidade mecanicista em ensaios baseados em superfície.
- Valor Operacional: Padronização, reprodutibilidade e escalabilidade do processamento localizado de superfícies.
- Valor Estratégico: Decisões de prosseguir/interromper mais precisas, eficiência no uso de capital e redução de riscos biológicos em estágios avançados mediante desoneração precoce.
- Impacto na Carteira: Priorização e decisões de avanço ajustadas ao risco com base na entrega espacial precisa de moléculas.
Considerações de Implementação
- Requer experiência em montagem de microfluídica, alinhamento de microscopia e operação de bombas de seringa.
- Depende de seringas estanques ao gás, capilares de vidro, conectores micro-estanques e microscópio invertido com visualização por CCD.
- Necessita padronização entre equipes para alinhamento de sondas, controle de vazão e manipulação de fluidos isenta de bolhas.
- Envolve considerações de adaptação entre diferentes tipos de substratos, incluindo lâminas de vidro com hidrogel e superfícies revestidas com células.
- Limitado pela necessidade de controle preciso da folga (por exemplo, 5 micrômetros) e alinhamento por meio dos anéis de Newton para garantir o confinamento do fluxo.
