Мозг фрагмент Стимуляция Использование микрожидкостных сети и стандартные палаты перфузии

Основная цель проекта, который мы вам сегодня покажем, заключается в том, чтобы иметь возможность пространственно и временно контролировать стимуляцию мозга. И еще один важный момент заключается в том, что с помощью простой модификации и без того сложной электрофизиологической установки мы можем распространить это микрофлюидное устройство среди различных лабораторий, которые действительно используют эту стимуляцию жизни мозга. Здравствуйте, меня зовут Ява Чек Мохаммад, я работаю в лаборатории в Эдингтоне на факультете биоинженерии Университета Иллинойса в Чикаго.

Сегодня я покажу вам, как мы собираемся применить простое микрофлюидное устройство для стимуляции срезов мозга. Устройство для среза мозга, которое мы собираемся продемонстрировать сегодня, очень полезно по нескольким причинам, и главная из них заключается в том, что оно настолько модульное, что может вписаться в существующую электрофизиологическую установку без каких-либо новых дальнейших модификаций. И это позволяет избежать использования трубок и насосов, что усложняет любое микрофлюидное устройство.

А так как мы используем пассивный метод откачки, то нам не нужны ни трубки, ни насосы. И в-третьих, это просто тонкий лист мембраны PDMS, который находится между покровным стеклом и стандартной камерой для изобилия, которая используется в стандартной электрофизиологической установке. Процедура, которую я собираюсь продемонстрировать сегодня, начинается с мастера C eight, который изготавливается с использованием стандартного процесса литографии SV eight.

И мастер, который мы имеем сегодня, это двухуровневый мастер, один уровень которого имеет дизайн каналов, микроканалов, а другой дизайн отверстий виртуальной реальности, которые идут поверх этих каналов, чтобы решения, которые протекают через каналы, могли выходить из переходных отверстий. Итак, мы делаем этот мастер, который находится на силиконовой пластине, а затем мы используем силикон или PDMS, чтобы залить верхнюю часть этого устройства и сформировать структуры, которые находятся поверх этой пластины, на PDMS. Итак, мы собираемся налить PDMS поверх этого устройства.

Затем мы возьмем мембрану PDMS, которая образуется после отверждения и приклеивается к покровному листу. И еще у нас есть наше микрофлюидное устройство. Затем мы собираемся модифицировать стандартную камеру для изобилия, добавив тонкий слой PDMS на дно перфузионной камеры.

И как только у нас будет эта модифицированная перфузионная камера, мы возьмем микрофлюидное устройство, которое мы изготовили ранее, и соединим его с перфузионной камерой. Существует два критических момента в изготовлении микрофлюидного устройства. Один из них заключается в том, что перед тем, как мы поставим PDMS, конфорку следует выключить, чтобы PDMS не стояла в очереди мгновенно, когда мы заливаем ее на пластину.

И еще один важный момент заключается в том, что распорки, которые мы используем на четырех углах кремниевой пластины, должны иметь высоту меньше самой высокой структуры на кремниевой пластине. Это необходимо для того, чтобы убедиться, что отверстия VR могут быть получены, когда мы выполняем процесс отверждения PDMS. Вот мы находимся в этой модульной чистой комнате с мягкими стенами, и это мастер, который мы изготовили с использованием стандартного процесса литографии C eight.

И это двухуровневый мастер, первый уровень которого имеет конструкцию для каналов с четырьмя входами и одним выходом. А в средней области всех четырех каналов есть переходные отверстия или позы, которые стоят поверх каналов. И это отметки выравнивания, которые были созданы в процессе изготовления.

И теперь я покажу вам, как я собираюсь удалить его и провести отверждение PDMS. Благодаря эффекту краевого шва толщина на внешней периферии пластины больше, чем у фактических устройств в центре бумаги. Итак, что мы собираемся сделать, это удалить эти выравнивающие метки с помощью резервного лезвия, а затем для размещения грузов, мы собираемся использовать эти прокладки высотой 140 микрон, и мы собираемся разместить их в четырех углах пластины.

Поэтому вам нужно убедиться, что лезвие бритвы не доходит рядом с реальными устройствами. Теперь я собираюсь удалить эти частицы SVA с помощью воздушной пыли, и теперь пластина готова к подготовке пресс-формы PDMS. Но прежде чем это сделать, нам нужно поставить эти прокладки высотой 140 микрон.

Итак, я собираюсь разместить четыре ленты по четырем углам пластины. Затем я убедюсь, что лента правильно прилегает к пластине. Таким образом, причина, по которой лента имела высоту 140 микрон, заключается в том, что двухуровневое ведущее устройство с каналами и VS имеет высоту 150 микрон.

И когда мы кладем груз на верхнюю часть PDMS во время отверждения PDMS, мы хотим убедиться, что лист PDMS выходит плоским. Поэтому мы используем четыре распорки на углах с одинаковой высотой. Теперь я собираюсь показать, как мы собираемся кодировать PDMS и лечить его для создания устройств.

Но прежде чем я это сделаю, позвольте мне показать вам, как мы готовили решение PDMS. Итак, мы берем 10 частей основы и одну часть отвердителя и тщательно перемешиваем его в соответствии с процессом смешивания. Вы видите, что мы генерируем много пузырьков в решении PDMS, чтобы удалить эти пузырьки, мы собираемся поместить PDMS в адсорбцион после введения, после помещения PDMS в адгессионный раствор на 10 минут, пузырьков не остается.

И теперь PDMS готов к использованию для отверждения. Теперь я покажу вам, как мы собираемся поместить PDMS на пластину и отверждать ее, чтобы получить мембрану PDMS. Итак, я собираюсь поместить PDMS на пластину, а затем использовать эту прозрачность, чтобы покрыть PDMS.

И это поможет нам снять сап устройства, отделить устройство от прозрачности, а затем я собираюсь поместить грузы поверх прозрачности. И причина, по которой мы используем грузы, заключается в том, чтобы получить равномерную толщину PDMS. И еще одним важным вопросом является получение отверстий переходных отверстий.

Так что везде, где есть vs, мы не хотим PDMS, и веса помогут нам в этом. Как вы можете видеть здесь, конфорка выключена, и причина этого в том, что мы не хотим, чтобы PDMS затвердевала мгновенно, поэтому мы оставляем ее выключенной. А затем вам нужно убедиться, что пластина плоская, прежде чем портировать PDMS.

И теперь мы можем портировать PDMS, которые мы подготовили ранее. Убедитесь, что вы дозируете PDMS достаточно близко к пластине, чтобы не образовались пузырьки. И самым важным моментом здесь является то, как вы устанавливаете прозрачность поверх PDMS.

Нужно убедиться, что вы не образуете пузыри из-за размещения листа. А теперь я собираюсь разместить одну из этих стеклянных лабораторий и позволить избытку PDMS убраться с дороги. Я размещаю еще три стеклянные лаборатории и чтобы убедиться, что стеклянные лаборатории не перемещаются для этого конкретного мастера.

И для этих конкретных функций мы выяснили, что размещение этих четырех стеклянных лабораторий делает VS. И позволить избытку PDMS PDMS выйти в сторону между прозрачностью и пластиной. Мы ждем одну-две минуты, а затем мы можем запустить горячую плиту для разных мастеров и для разных конструкций, вам может потребоваться увеличить количество стеклянных лабораторий или уменьшить стеклянные лаборатории, чтобы получить отверстия для переходных отверстий. Теперь конфорка готова к включению, и я собираюсь установить температуру 75 градусов.

И как только температура достигнет 75 градусов, мы можем установить таймер на один час и дать PDMS отверждаться. Теперь, когда мы оставили PDMS для отверждения на один час, мы можем выключить горячую плиту и дать ей остыть до 50 градусов по Цельсию. Причина этого в том, чтобы SEA не треснула.

Если мы сразу уберем его с 75 градусов до комнатной температуры, теперь мы можем выключить его и подождать, когда он снизится до 50 градусов по Цельсию. Теперь, когда температура горячей плиты снизилась до 50 градусов по Цельсию, мы можем снять грузы с прозрачности. Теперь мы можем извлечь пластину из горячего плеера и она готова к резке.

Теперь лист PDMS готов к снятию с мастера C eight, и нам нужно удалить алюминиевую фольгу. Затем нам нужно удалить прозрачный лист. Перед нами стандартная перфузионная камера.

Мы изменили его так, чтобы его можно было выровнять. Отверстия, входные и выходные отверстия микрофлюидного устройства. Итак, это четыре входных отверстия и одно выходное отверстие на мембране PDMS.

И они должны совпадать с четырьмя входными отверстиями и одним выходом на перфузионной камере. Теперь я собираюсь сдвинуть перфузионную камеру, а затем совместить ее с отверстиями на мембране PDMS. Теперь, когда они выровнены, он готов к резке.

Теперь можно извлечь камеру наружу и с помощью щупа. Убедитесь, что все края мембраны PDMS свободно удаляются. Как только мы это сделаем, мы можем использовать морозильную камеру для удаления мембраны PDMS и убедиться, что когда вы снимаете PDMS с верхней части устройства, вы перемещаете PDMS очень медленно, чтобы не порвать мембрану PDMS.

Теперь я собираюсь поместить мембрану PDMS с полостями, которые образованы с помощью SC eight masters, сверху и убедиться, что она плоская. И причина, по которой мы это делаем, заключается в том, что когда мы делаем отверстия, входные и выходные порты, PDMS не имеет шероховатости сбоку. Он будет прикреплен к покровному листу.

Поэтому нам нужно убедиться, что полости находятся с верхней стороны. Теперь мы можем сделать входные и выпускные отверстия так, чтобы мы могли четко видеть отверстия. Ставим черный фон.

Теперь я собираюсь сделать входной и выпускной порты, чтобы убедиться, что в порту не осталось PDMS. Так и есть, удалите все PDMS. Теперь мы собираемся перенести мембрану PDMS на другой прозрачный лист.

Таким образом, мы можем обработать лист и крышку скользкой плазмой и уложить ее так, чтобы опять же, полости остались еще сверху. Таким образом, после того, как эта поверхность обработана плазмой, а покровное стекло обработано плазмой, мы можем соединить эти две поверхности вместе, чтобы сформировать микрофлюидную сеть для удаления пузырьков воздуха между листом PDMS. А для прозрачности можно использовать скотч.

Таким образом, лист PDMS будет ровным, а склеивание произойдет намного лучше. И снова используйте скотч на верхней поверхности, чтобы удалить пыль с мембраны PDMS. Теперь мы можем надеть покровное клеймо, которое мы будем склеивать с мембраной PDMS.

И теперь эти два PDMS и стекло готовы к плазменной обработке. Мы собираемся обрабатывать плазмой PDMS и покровную крышку с помощью этой микроволновой модифицированной плазменной системы, где вы можете видеть, что эта стеклянная камера позволяет нам создавать плазму внутри этой микроволновой печи. И позвольте мне поместить образцы внутрь, создав вакуум внутри камеры.

Теперь я могу вливаться в кислород. Теперь плазменная система готова к работе, и я собираюсь использовать 10% мощности и 10 секунд для этой конкретной системы, чтобы помочь визуализировать плазму. Пока идет плазменная обработка, мы проворачиваем, увеличиваем мощность до ста процентов и выключаем свет.

И теперь вы можете увидеть плазму сразу после плазменной обработки. Вам необходимо соединить обе поверхности, коровий шликер и PDMS, иначе поверхность PDMS потеряет свою гидрофильность из-за плазменной обработки. После того, как вы поместите коровий слип, убедитесь, что вся поверхность склеена друг с другом без пузырьков воздуха.

Если есть пузырьки воздуха, его можно удалить. Теперь отложите его в сторону на пять минут и дайте ему схватиться. Итак, здесь у нас есть модифицированная перфузионная камера, в которой мы модифицировали основание камеры с помощью PDMS.

И это было сделано ранее. Поэтому мы поместили прозрачность на конфорку на выключенную конфорку. А затем мы залили P-D-M-S-P-D-M-S, который был приготовлен таким же образом, как показано ранее.

Затем мы поместили перфузионную камеру поверх PDMS, а затем поместили один груз, как показано здесь, и дали ему затвердеть в течение 30 минут или 75 градусов по Цельсию. И теперь я собираюсь показать, пока мы ждем PDMS и склеивания крышки, мы можем продолжить и подготовить камеру. Таким образом, мы можем соединить камеру и микрофлюидное устройство.

Поэтому нам нужно удалять излишки PDMS оттуда, где они нам не нужны. Снимаем прозрачность, затем PDMS, затем нам нужно снять PDMS с входного и выходного портов. Теперь камера готова к склеиванию с помощью микрофлюидного устройства, которое мы подготовили ранее.

Теперь, когда мы подождали пять минут, микрофлюидное устройство готово к отделению от прозрачности, но вам нужно убедиться, что вы удаляете прозрачность с медленной скоростью. Таким образом, PDMS и крышка скользят, они не отделяются. Теперь, когда перфузионная камера готова, нам нужно обработать плазмой нижнюю поверхность камеры, где мы только что указали PDMS, и верхнюю поверхность микрофлюидного устройства, на котором находится PDMS.

Итак, теперь мы поместим обе эти части в плазменную камеру и проведем плазменную обработку при 10% мощности в течение 10 секунд. Теперь обе поверхности обработаны плазмой и готовы к склеиванию. Перед тем как склеить, необходимо убедиться, что входные и выходные отверстия на камере совпадают с микрофлюидным устройством.

А так как объекты, которые мы выравнивали, достаточно большие, то никакого специального оборудования нам не нужно, и мы можем сделать это невооруженным глазом. После того, как вы выровняете и поместите камеру на верхнюю часть, убедитесь, что все поверхности находятся в контакте, а затем вы можете оставить ее на пять минут. Таким образом, склеивания достаточно для экспериментов после ожидания в течение пяти минут.

Теперь, когда микрофлюидное устройство соединилось с камерой, мы собираемся сделать каналы на поверхности канала гидрофильными. Таким образом, когда мы вводим раствор СХУ или любые другие нейротрансмиттеры, растворы могут проходить легче. Итак, что я собираюсь сделать, это поместить все это устройство в плазму и плазму, обрабатывать его в течение одной минуты на 10%, чтобы все поверхности внутренних каналов стали гидрофильными.

Затем я собираюсь наполнить его водой, а затем отнести его к электрофизиологической установке, чтобы мы могли провести настоящие эксперименты. Итак, теперь мы готовы перейти к настройке электрофизиологии и фактически использовать это устройство со срезом мозга. Привет, меня зовут уо.

Я работаю с доктором Аррингтоном и доктором Фоллом, факультетом биоинженерии в Университете штата Иллинойс. И теперь я собираюсь работать с микро бесплатным устройством, которое привезено и просто питается через эту платформу. С одной стороны мы можем видеть множество трубок.

С другой стороны мы видим всасывающую трубку. Таким образом, устройство будет перфузировано раствором спинномозговой жидкости, который на 95% состоит из кислорода и на 5% из CO2. Теперь, когда устройство micro V готово, я собираюсь получить лицензию на мозг, а затем я собираюсь поместить их поверх микроустройства.

Теперь я собираюсь поместить срез мозга, эх, на верхнюю часть круглых отверстий, а затем я собираюсь использовать якорь, чтобы обездвижить срез мозга. Теперь, когда срез мозга обездвижен, я собираюсь использовать нейротрансмиттеры для его стимуляции. Здесь у нас четыре входа, поэтому я собираюсь поместить нейромедиатор в каждый вход, используя пассивную откачку от этих четырех входов до этого выхода.

А теперь Dr.Fall расскажет об этом устройстве. Что для Нас так важно? Привет, меня зовут Крис Фолл, и мы занимаемся физиологией мозга.

И причина, по которой нам нужно использовать срезы мозга, заключается в том, что для доступа к ним микроэлектроды и технологии визуализации. И до сих пор единственный способ, с помощью которого мы могли бы изменить нейротрансмиттерную среду для этих срезов мозга, — это изменить поток по всему срезу или накачать нейротрансмиттеры непосредственно на очень маленькой микропипетке. Так что мы очень рады работать с Eddington's Group.

Эта новая технология позволит нам воздействовать на большие участки мозга и локально изменять среду нейротрансмиттеров. И тогда одновременно мы можем использовать наши, наши электроды и наши технологии визуализации и, возможно, в конечном итоге встроить многоэлектродные записывающие устройства в одно и то же устройство. Итак, здесь вы видите кусочек растяжения связок мыши в микрофлюидном устройстве.

И вы можете заметить даже на глаз, что мозг состоит из множества различных областей. Эти регионы делают разные вещи. И у живого животного эти различные области мозга будут иметь разные нейромодулирующие и нейротрансмиттеры тоны.

И мы хотим иметь возможность воспроизвести это в нашей камере для срезов, пока мы делаем электрофизиологические и визуализирующие записи. И это действительно здорово — иметь возможность воздействовать на эти разные области с помощью разных нейротрансмиттеров в разных концентрациях и с разными временными ходами. И хотя мы не можем реально визуализировать нейротрансмиттеры, мы можем показать вам пример флуоресцентного красителя, который закачивается в срез мозга в разных областях.

Здесь вы видите фильм, в котором мы пропускаем флуоресцентный краситель через каналы устройства и просто визуализируем его, выходящий из созданных пор. И даже в этом раннем прототипе вы можете видеть, насколько точно пространственное разрешение зависит от потока. Когда мы смотрим фильм, вы увидите, как краситель течет в каналы, а затем выходит из отверстий, а затем мы смываем этот краситель, давая вам некоторое представление о временном разрешении потока.

Спасибо, что присоединились к нам сегодня. Я думаю, что мы смогли продемонстрировать, как микрофлюидика и микромашины могут сочетаться с традиционными физиологическими методами, чтобы помочь нам понять, как работает мозг. Спасибо.