1. Изготовление Microchip
Первый шаг заключается в создании или покупке микроканальным. Есть много вариантов для материала микрочипа.
Один из наиболее распространенных материалов, выбранных представляет собой поли (диметилсилоксан) (PDMS). Есть много публикаций по направлениям PDMS для изготовления мягкой литографии через 16,17,18.
Как только канал PDMS изготовлен, есть несколько способов обработки поверхности доступны отменить свое природных гидрофобность. Кислород плазменную обработку распространенный вариант.
Чжоу, Эллиса и Voelcker (2009) дают обзор обработки поверхности и как они влияют PDMS. Эти результаты для воды однако, и кровь обладает различными свойствами. Исследование по каким то обработка поверхности средства для крови было сделано Питтс и др.. (2012a).
По результатам, представленным здесь, микрочип поверхностей и предметные стекла они былисвязан с оба были подвержены кислородом плазмы в течение 45 секунд, а затем плотно прижаты друг к другу приводит к долговременной связи.
2. Препаратов крови
- Соберите образцы крови от аккредитованного объекта. Например свиной крови может быть использован с этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТА) в качестве антикоагулянта. Добавляют 1 г ЭДТА с 4 мл воды, а затем добавить раствор до 1 л цельной крови, смешивание осторожно 10x.
Забирая образцы крови, дать им остыть до комнатной температуры медленно. Образцы крови должны быть свежими, а в идеале используемый день они собраны, чтобы сохранить реологических свойств крови.
Образцы могут храниться при комнатной температуре один раз, однако цельной крови без антикоагулянта будет испорчен после охлаждения. В зависимости от антикоагулянт, эритроциты могут храниться в холодильнике в течение до 42 дней, и цельную кровь можно хранить в холодильнике в течение 35 дней, но заражение было бы возможно в не-мedical объекта 21.
Кроме того, будьте осторожны с методом сбора с бычьей или свиной образцов, и во избежание загрязнения костного мозга.
- Центрифуга образцы крови 3x при 3000 оборотах в минуту в течение 10 минут каждый раз. После первого центрифугирования, удаления плазмы и лейкомассы, отбросить. Обычно наиболее легким для удаления плазмы, а затем отменить или сохранить для использования в будущем, то, чтобы удалить слой светлого сгустка крови в покое.
Введем пипеткой медленно, чтобы не перепутать слоем светлого сгустка крови обратно в кровь. После удаления светлого сгустка крови, добавляют 20 мл забуференного фосфатом физиологического раствора (PBS) и осторожно перемешать, recentrifuge. Повторите последний шаг. После третьего центрифугирования, снимите пальто PBS и оставшиеся Баффи, отбросить.
Кроме того, можно использовать родной плазмы вместо PBS, если вы хотите сохранить агрегирования свойств крови. Удостоверьтесь, чтобы не смешать все лейкомассы или белыйклетки крови в плазму.
- Возьмите очищены красных кровяных телец (эритроцитов) и приостановить в ФБР или плазмы при желаемой концентрации (гематокрита). Проверьте гематокриты с микроцентрифужные (CritSpin FisherSci, США).
Кровь от 10 до 20% гематокрита должно быть легче представить себе, чем 40 или 50% (физиологический гематокрит). В микроциркуляции, кровь обычно равен половине гематокрита макро циркуляции, поэтому H = 20 достаточно 15.
- Добавить флуоресцирующих трассирующей частиц в желаемой концентрации в крови. Общее правило иметь 10 частиц в окно корреляции, который может быть вычислен заранее.
Например, 30 мкл частиц добавляют к 1 мл крови решение для настройки показано на видео. С другой стороны, эритроциты сами по себе могут быть флуоресцентно меткой.
- Кроме того, убедитесь калибровочный раствор водой и гриппаorescing частиц. Это будет необходимо калибровать систему с ньютоновской раствора.
Например, при использовании объектив 10X с каналом в масштабе 100 мкм, подходящей концентрации 300 мкл частиц смешивают с 15 мл дистиллированной воды. Другой вариант заключается в использовании глицерина разбавляют дистиллированной водой до вязкости 3CP, который находится ближе к макро вязкость крови.
3. Измерения μPIV
- Лазерная безопасность: Проверьте температуру и влажность. Использовать соответствующие защитные очки лазер. Закройте занавес лазера или включить лазерный знак на двери лаборатории, чтобы не допустить людей не защищены от воздействия.
- Процедура с Дэвисом программного обеспечения показано в видео. Для получения дополнительной информации обратитесь к руководству по эксплуатации конкретной системы.
- Прежде чем принимать данные, камера масштабе необходимо провести калибровку с использованием микрометра.
- Чтобы уменьшить соответствие системы, используйте кратчайшие трубг наименьшей жесткой шприц возможно, например, 15 или 50 мкл шприца Гамильтона газонепроницаемые. Чтобы уменьшить утечку крови или воздуха в системе, уплотнение трубки в шприц и чипа. Это можно сделать с клеем, PDMS или вазелином (будьте внимательны, чтобы не загрязнить кровь).
Чтобы заполнить микрошприца водой с добавкой частиц трассирующими использовать обратный метод, потому что объем микрошприца как правило, гораздо меньше, чем объем для заполнения.
Наши обратного метода состоит, чтобы заполнить шприц микро-и канал вместе через выходной канал с использованием вторичного пластиковый шприц. Для этого сначала удалить микро-поршень шприца, а затем подтолкнуть жидкости с использованием классических пластиковый шприц прикреплена к выходному отверстию канала, пусть поток жидкости из микро-шприца, пока все микропузырьки не из микрошприца, труб или чип, наконец, положить поршень назад и отсоедините пластиковый шприц. Наличие OR отсутствие микропузырьков может быть проверена с помощью микроскопа.
- Level шприцевой насос для достижения горизонтальной трубки. Программирование шприцевой насос, чтобы требуемый расход.
Будьте осведомлены о возможных временных эффектов, как "узкое место эффект", для жесткой системы или соответствие системы, которые изменяют фактический расход. Временные характеристики системы могут быть оценены как функцию материалов и размеров системы. (Глава 2, стр. 77-81, Tabeling, 2005)
- Поместите на микрочипе столик микроскопа и включите насос. Использование воды с частицами для калибровки системы к среднему профиль скорости и калибровки дТ (время между импульсным изображений).
Частицы должны перемещаться между 5 и 10 пикселей между кадрами для хорошая корреляция 11. При калибровке быть осторожным, чтобы измерить в середине канала. Фокальной плоскости в середине имеет самый высокийСкорость 8.
При использовании круглых каналов, будьте осторожны эффекты затенения.
Образец изображение показано на рисунке 2, с использованием импульсного камеру, в то время как верхний изображение первого импульса и нижней изображение второго импульса. Видно на рисунке, что наиболее яркие точки (флуоресцирующих частиц) являются наиболее в фокусе.
- ВАРИАНТ: Принимая данные на разных высотах 3D профилем скорости может быть восстановлена путем добавления различных векторов в одно изображение. Видео представляет собой процедуру, которая была разработана для автоматизации процесса.
- При приеме данных с кровью, заполнить шприц с требуемым количеством крови таким же способом, как вода. Программирование шприцевого насоса к требуемой скорости потока и принимать нужные данные. Пример сырье изображений, полученных представлена рисунке 2. Будьте осторожны осаждения РБК, а также. Заправка шприцем каждый пробега или каждыедругой перспективе уменьшит оседание РБК.
- После получения изображения, взаимная корреляция выполняется на изображение пары для получения поля вектора скорости между изображениями. Важно иметь хорошие изображения, чтобы иметь хорошую корреляцию. Перед корреляции, предварительной обработки может быть сделано для устранения фоновых шумов.
Кросс-корреляции делается между окнами в соседних изображений, которые можно варьировать по размеру и форме, чтобы повлиять на корреляции. После взаимной корреляции, обработки изображений сообщение может быть сделано для устранения ошибочных векторов или выбросов.
Подробное описание различных доступных вариантов и их точности, можно найти в Pitts и соавт. (2012b), где лучшие обработки крови было обнаружено, что метод "изображений дублирование" с окнами вытянут в длину и выровнены с потоком . Эти операции можно выполнить вручную в программу, как MATLAB, или в пакет программного обеспечения с вашей системой. программное обеспечение, не важно, математику за операции является более важным и каждая операция может влиять на точность конечного профиля скорости.
Полученные векторы могут быть усреднены в пространство через канал для получения мгновенной профили скорости, а затем снова в среднем времени, чтобы получить среднее, представитель профиль скорости. Клоостерман соавт. (2011) объяснять ошибки в измерениях μPIV где глубина поля велика. Обсуждения на погрешность обработки данных, представленные здесь, можно найти в Питтс и др.. (2012b) для импульсных измерений и Chayer соавт. (2012) для высокоскоростных измерений.
Примеры профилей скорости представлены на рисунках 3 и 4. 3 приведены одном профиле скорости для осевой 10 мкл / час потока эритроцитов при Н = 10 140 мкм широкий канал.
палатка "> Это один профиль достигается путем усреднения коррелированных векторов через Ла-Манш, чтобы получить профиль скорости, с последующим усреднением во времени, чтобы получить репрезентативную измерения. В этом случае, 100 пар были усреднены во времени по всему полю зрения.
Пример 3D реконструированного профиль приняты для калибровки расхода воды в 100 мкм, площадь канала с запрограммированной скоростью потока 30 мкл / час находится на рисунке 4. На рисунке 4, профили на расстоянии 1 мкм интервалами.
- Необязательно: В изображены настройки изображения высокой скорости могут быть приняты на тех же условиях, переключая камеры (и систем сбора данных). Это может быть полезно для визуализации бесклеточной слой в канале, и для количественной агрегации. Анализ данных немного отличается (Chayer соавт., 2012).
Примерами белого света изображения с и без агрегации эритроцитов являются Presented на рисунке 5 при Н = 20. Верхний изображений показывает H = 20 в PBS, который удаляет способность эритроцитов к агрегации, в 1 мкл / час. Нижний рисунок представляет собой Н = 20 в родном плазмы на 0,5 мкл / час. В нижней части изображения, агрегация видна.
- Выключите систему в безопасном порядке, когда измерения были завершены. Используйте надлежащие процедуры лазерной безопасности, пока лазерный источник питания не полностью закрыли.