Não-plasma Colagem de PDMS para Fabricação barato e de dispositivos microfluídicos
1 de novembro de 2007
Neste vídeo mostramos como usar o dispositivo neurônio microfluídicos sem ligação plasma.
Os laboratórios que rotineiramente realizam fotolitografia e litografia mole geralmente possuem o que se chama de limpador de plasma. Um limpador de plasma possui uma bobina elétrica, que cria um gás parcialmente ionizado composto por elétrons, íons, átomos e moléculas neutros. O plasma gera espécies reativas na superfície do vidro e do dispositivo, que, quando colocados juntos, formarão uma ligação permanente.
O plasma também torna a superfície do dispositivo hidrofílica, o que facilita a adição de líquidos. Em alguns casos, no entanto, uma ligação permanente e irreversível não é desejável. Além disso, muitos laboratórios não têm acesso a um limpador de plasma.
Para abordar essa preocupação hoje, demonstraremos a ligação reversível, não plasmática, do dispositivo neuronal ao vidro de cobertura; as forças eletrostáticas entre o PDMS e o vidro formam uma ligação impermeável e adequada para o cultivo celular. Gostaria de apresentar a você Kiana Lee. Ela fará as demonstrações hoje.
Lâminas de microscopia Corning número 1, com dimensões de 24 milímetros por 40 milímetros, são limpas utilizando uma banho ultrassônico com água. Os vidros são colocados em uma grade de aço inoxidável, que é então posicionada em um recipiente de vidro preenchido com água desionizada. O recipiente de vidro é, em seguida, colocado na banho ultrassônico com água.
As lâminas de vidro são então sonicadas por 30 minutos. Após a sonicação, a água desionizada é descartada do recipiente de vidro. É colocado no recipiente de vidro com as lâminas de vidro etanol a 70%, que é então levado para dentro de uma cabine de segurança biológica padrão para mantê-las estéreis.
Após a lavagem com etanol 70%, a grade de aço inoxidável é removida do recipiente de vidro e as lâminas de vidro são deixadas secar completamente por várias horas ou durante a noite. Em seguida, dentro da cabine de segurança biológica, as lâminas de vidro são revestidas com PLL mediante imersão em um recipiente contendo solução de PLL. As lâminas de vidro permanecem em imersão na solução de PLL por no mínimo três horas ou durante a noite.
Após o revestimento com PLL, o líquido de PLL é removido da placa e, em seguida, as lâminas de vidro são lavadas cuidadosamente com água desionizada. Após a lavagem da lâmina revestida com PLL com água várias vezes, a placa é preenchida com água e as lâminas de vidro permanecem em imersão por várias horas. Após a imersão por várias horas em água desionizada, a água é aspirada da placa.
As lâminas de vidro serão enxaguadas rapidamente e, em seguida, removidas da placa e colocadas em uma grade de aço inoxidável, sendo deixadas secar durante a noite. Em uma cabine de segurança biológica, os dispositivos neuronais são levados para dentro da cabine e lavados cuidadosamente com etanol 70% para esterilizá-los. O etanol em excesso é então aspirado do dispositivo. Os dispositivos são então deixados secar durante a noite dentro da cabine de segurança biológica no dia seguinte.
Esse dispositivo estéril para neurônios é simplesmente colocado sobre o vidro limpo, estéril e tratado com PLL. O PDMS forma um selo reversível com o vidro, impermeável a líquidos. Um dispositivo é ligado ao vidro com pressão suave; em seguida, células ou meio são imediatamente adicionados ao dispositivo.
Esperar muito tempo para adicionar meio ou células ao dispositivo após a montagem pode dificultar a entrada do líquido no dispositivo. É importante observar que o líquido não entra prontamente nos dispositivos não tratados com plasma tão rapidamente quanto nos dispositivos tratados com plasma. Os dispositivos tratados com plasma são inicialmente hidrofílicos logo após o tratamento com plasma, permitindo que os líquidos fluam facilmente para dentro do dispositivo hidrofílico, enquanto o fluxo através dos dispositivos não ligados por plasma é muito mais lento.
Em alguns casos, pode ser necessário usar uma pipeta para forçar o líquido para dentro do dispositivo. Neste vídeo, mostramos como ligar não plasmaticamente o dispositivo neuronal ao vidro de cobertura. Este é um método eficiente e econômico para ligar reversivelmente PDMS a superfícies de vidro.
Esperamos que você tenha encontrado este vídeo informativo e útil. Assim sendo, é só isso do John Lab. Obrigado por assistir.
Visão Geral
Este vídeo demonstra um método para utilizar um dispositivo microfluídico de neurônios sem a necessidade de ligação por plasma. A técnica permite uma ligação reversível entre o dispositivo e o vidro, adequada para cultivo celular.
Componentes Principais do Estudo
Área da Ciência
- Neurociência
- Microfluídica
- Técnicas de Cultura Celular
Antecedentes
- A ligação por plasma é comumente usada em laboratórios para criar ligações permanentes entre materiais.
- Muitos laboratórios não têm acesso a limpeza por plasma, tornando necessários métodos alternativos.
- Técnicas de ligação reversível podem facilitar a manipulação mais fácil de dispositivos.
- O dispositivo microfluídico para neurônios é projetado para aplicações em cultivo celular.
Objetivo do Estudo
- Demonstrar um método para ligação reversível de dispositivos neuronais ao vidro sem tratamento com plasma.
- Oferecer uma solução econômica para laboratórios sem equipamento de ligação por plasma.
- Garantir que a ligação seja impermeável e adequada para cultivo celular.
Métodos Utilizados
- Limpeza de lâminas de vidro utilizando um banho ultrassônico com água.
- Revestimento de lâminas de vidro com poli-L-lisina (PLL) para melhorar a ligação.
- Utilização de forças eletrostáticas para criar uma ligação reversível entre PDMS e vidro.
- Demonstração do processo de montagem em uma cabine de segurança biológica para manter a esterilidade.
Resultados Principais
- O dispositivo neuronal não ligado por plasma forma um selo impermeável com o vidro.
- A entrada de líquido no dispositivo é mais lenta em comparação com dispositivos tratados por plasma.
- Células ou meio podem ser adicionados imediatamente após a montagem para obter resultados ideais.
- Este método é eficiente e não requer equipamentos caros.
Conclusões
- O método demonstrado fornece uma alternativa eficaz à ligação por plasma.
- A ligação reversível pode ser alcançada usando técnicas simples disponíveis na maioria dos laboratórios.
- Essa abordagem é benéfica para pesquisadores que trabalham com dispositivos microfluídicos em cultura celular.
Perguntas Frequentes
Relevância Executiva para a Indústria
Este método fornece uma abordagem de ligação reversível e economicamente viável para dispositivos microfluídicos em pesquisas de neurociência, permitindo aplicações de cultivo celular sem dependência de equipamentos de limpeza por plasma. Ele favorece a validação precoce de alvos e o desenvolvimento de ensaios ao oferecer um selamento hermético adequado para cultivo neuronal, ao mesmo tempo que supera barreiras de acessibilidade em laboratórios com recursos limitados. A técnica aumenta a continuidade translacional ao permitir a remoção do dispositivo após o cultivo para análises posteriores, como imunomarcação ou microscopia.
Aplicações Estratégicas em P&D de Biotecnologia Farmacêutica
Descoberta Inicial e Validação de Alvo
- Valor Científico: Permite a investigação do crescimento neuronal e da dinâmica de trajetórias em ambientes microfluídicos sem fixação permanente do dispositivo.
- Valor Operacional: Permite ligação reversível para experimentação iterativa e reutilização do dispositivo em fluxos de trabalho de validação de alvos.
Desenvolvimento de Triagem e Ensaios
- Valor Científico: Fornece um ambiente microfluídico hermético ao líquido, adequado para exposição a compostos e imagem de células vivas em ensaios neuronais.
- Valor Operacional: Facilita a padronização de ensaios por meio da fixação reversível do dispositivo a substratos de vidro revestidos.
Pesquisa Translacional e Pré-clínica
- Valor Científico: Mantém condições de cultivo neuronal relevantes para doenças ao mesmo tempo que permite a recuperação do dispositivo após o ensaio para análise de biomarcadores ou imunomarcação.
- Valor Operacional: Garante a esterilidade por meio da lavagem com etanol e manipulação em cabine de segurança biológica, apoiando fluxos de trabalho pré-clínicos reprodutíveis.
Integração de Pipeline e Fluxo de Trabalho
O método integra-se a fluxos de trabalho de descoberta precoce ao permitir a montagem estéril e reversível de dispositivos microfluídicos para cultivo neuronal, apoiando a progressão desde a validação de alvos até a triagem funcional.
- Biologia da Descoberta: Apoia a verificação de hipóteses sobre o direcionamento axonal e a conectividade sináptica em microambientes confinados.
- Triagem: Permite a entrega reprodutível de compostos e a troca de meio em ensaios baseados em neurônios, apesar do fluxo capilar mais lento.
- Análises: Fornece leituras quantitativas sobre o crescimento neuronal e a resposta a reagentes sob condições fluidicas controladas.
- Pesquisa Translacional: Conecta culturas neuronais na fase de descoberta à validação subsequente mediante remoção do dispositivo para imunomarcação ou imagem.
- Reutilização Empresarial: Estabelece um protocolo de ligação reversível aplicável a diversos designs microfluídicos utilizando interfaces de PDMS e vidro.
Impacto Operacional e Empresarial
- Valor Científico: Reduz a ambiguidade mecanicista em culturas neuronais ao fornecer ambientes fluidicos controlados sem alterações superficiais induzidas por plasma.
- Valor Operacional: Elimina a dependência de limpadores de plasma, reduzindo custos de equipamentos e aumentando a acessibilidade entre diferentes laboratórios.
- Valor Estratégico: Melhora a eficiência de capital ao permitir o reuso reversível de dispositivos e reduzir o descarte de materiais descartáveis em fluxos de trabalho microfluidicos.
- Impacto no Portfólio: Apoia o avanço ajustado ao risco ao gerar dados reprodutíveis de cultura neuronal para decisões de prosseguir ou interromper na validação de alvos.
Considerações sobre a Implementação
- Requer técnica asséptica e acesso a uma cabine de segurança biológica para esterilização e manipulação.
- Depende da sonicação adequada e do revestimento com PLL de lâminas de vidro para garantir a eficácia da ligação reversível.
- Exige a pré-esterilização de dispositivos de PDMS por meio de enxágue com etanol, já que a ligação sem plasma não fornece esterilização.
- Requer considerar a entrada mais lenta do líquido devido às superfícies hidrofóbicas, o que pode exigir a introdução do meio com auxílio de pipeta.
- Limitado a aplicações nas quais um selo estanque, mas reversível, é suficiente; não é adequado para necessidades de ligação impermeável de longa duração ou sob alta pressão.
