Номера для плазмы Склеивание PDMS для недорогих Изготовление микрожидкостных устройств
1 ноября 2007 г.
В этом видео показано, как использовать нейронные микрожидкостных устройством без связи плазмы.
Лаборатории, которые регулярно используют фотолитографию и мягкую литографию, обычно оснащены так называемым плазменным очистителем. Плазменный очиститель имеет электрическую катушку, которая создает частично ионизированный газ, состоящий из электронов, ионов, нейтральных атомов и молекул. Плазма создает реакционноспособные частицы на поверхности стекла и устройства, которые при совмещении образуют прочную постоянную связь.
Плазма также делает поверхность устройства гидрофильной, что облегчает добавление жидкостей. Однако в некоторых случаях создание постоянной необратимой связи нежелательно. Кроме того, во многих лабораториях нет доступа к плазменному очистителю.
Чтобы решить эту проблему, сегодня мы продемонстрируем обратимое склеивание нейронного устройства с покровным стеклом без использования плазмы. Электростатические силы между PDMS и стеклом создают герметичное соединение, подходящее для культивирования клеток. Позвольте представить вам Киану Ли, которая проведет сегодняшние демонстрации.
Стеклянные покровные стекла Corning № 1 размером 24 мм на 40 мм очищают с помощью ультразвуковой водяной бани. Стекла помещают в стойку из нержавеющей стали, которую затем помещают в стеклянный контейнер, наполненный деионизированной водой. Затем стеклянный контейнер помещают в ультразвуковую водяную баню.
Затем стеклянные предметные стекла подвергают воздействию ультразвука в течение 30 минут. После этого деионизированную воду сливают из стеклянного контейнера. В контейнер с предметными стеклами добавляют 70% ethanol, после чего его перемещают в стандартный бокс биологической безопасности для обеспечения стерильности.
После промывки 70% этанолом штатив из нержавеющей стали извлекают из стеклянного контейнера, после чего стеклянные предметные стекла оставляют до полного высыхания на несколько часов или на ночь. Затем, работая в шкафу биологической безопасности, предметные стекла покрывают PLL, погружая их в контейнер с раствором PLL. Предметные стекла выдерживают в растворе PLL минимум три часа или на ночь.
После нанесения покрытия из ПЛЛ жидкий раствор ПЛЛ удаляют из чашки, после чего стеклянные предметные стекла тщательно промывают деионизированной водой. После многократного промывания стекла с покрытием ПЛЛ водой, чашку заполняют водой и оставляют предметные стекла замачиваться на несколько часов. После выдерживания в деионизированной воде в течение нескольких часов воду из чашки аспирируют.
Предметные стекла быстро промывают, затем из кюветы извлекают, помещают в стойку из нержавеющей стали и оставляют сохнуть на ночь. В бокс микробиологической безопасности помещают устройства Neuron и тщательно промывают их 70% ethanol для стерилизации. Затем излишки ethanol аспирируют с устройства. После этого устройства оставляют сохнуть в боксе микробиологической безопасности на ночь до следующего дня.
Это стерильное устройство для нейронов просто помещается поверх чистого стерильного стекла, обработанного PLL. PDMS образует с стеклом обратимую герметичную связь. Устройство прикрепляется к стеклу с помощью легкого нажатия, после чего в устройство сразу добавляют среду.
Слишком длительное ожидание перед добавлением среды или клеток в устройство после сборки может затруднить проникновение жидкости внутрь. Важно отметить, что жидкость входит в устройства, не прошедшие плазменную обработку, медленнее, чем в устройства с такой обработкой. Плазменная обработка делает поверхности изначально гидрофильными; сразу после обработки жидкости легко текут в гидрофильное устройство, в то время как поток через устройства без плазменного соединения значительно медленнее.
В некоторых случаях может потребоваться использование пипетки для принудительного введения жидкости в устройство. В данном видео мы продемонстрировали способ крепления нейронного устройства к покровному стеклу без применения плазменного бондирования. Это эффективный и недорогой метод обратимого прикрепления PDMS к стеклянным поверхностям.
Надеемся, что это видео было для вас информативным и полезным. На этом всё, что касается лаборатории Джона. Спасибо за просмотр.
Обзор
В данном видео демонстрируется метод использования микрофлюидного устройства для нейронов без необходимости плазменного склеивания. Данный метод позволяет создать обратимую связь между устройством и стеклом, подходящую для культивирования клеток.
Основные компоненты исследования
Область науки
- Нейробиология
- Микрофлюидика
- Методы культивирования клеток
Теоретическое обоснование
- Плазменное соединение обычно используется в лабораториях для создания прочных связей между материалами.
- Многим лабораториям недоступны плазменные очистители, что делает необходимым использование альтернативных методов.
- Методы обратимого соединения могут упростить манипуляции с устройствами.
- Микрофлюидное устройство для нейронов предназначено для культивирования клеток.
Цель исследования
- Продемонстрировать метод обратимого прикрепления нейронных устройств к стеклу без использования плазменной обработки.
- Предложить экономически эффективное решение для лабораторий, не имеющих оборудования для плазменного склеивания.
- Обеспечить герметичность соединения, пригодного для культивирования клеток.
Используемые методы
- Очистка предметных стекол с помощью ультразвуковой водяной бани.
- Покрытие предметных стекол поли-L-лизином (PLL) для улучшения адгезии.
- Использование электростатических сил для создания обратимой связи между PDMS и стеклом.
- Демонстрация процесса сборки в боксе биологической безопасности для поддержания стерильности.
Основные результаты
- Устройство для нейронов, соединенное без применения плазмы, образует герметичное уплотнение со стеклом.
- Поступление жидкости в устройство происходит медленнее по сравнению с устройствами, обработанными плазмой.
- Для достижения оптимальных результатов клетки или среды можно добавлять сразу после сборки.
- Данный метод эффективен и не требует дорогостоящего оборудования.
Выводы
- Продемонстрированный метод представляет собой эффективную альтернативу плазменному склеиванию.
- Обратимое соединение может быть достигнуто с использованием простых методов, доступных в большинстве лабораторий.
- Данный подход будет полезен исследователям, работающим с микрофлюидными устройствами для культивирования клеток.
Часто задаваемые вопросы
Практическая значимость для отрасли
Данный метод представляет собой экономичный и обратимый способ склеивания микрофлюидных устройств для нейробиологических исследований, позволяющий проводить культивирование клеток без использования оборудования для плазменной очистки. Он способствует валидации мишеней на ранних этапах и разработке анализов, обеспечивая герметичное соединение, подходящее для культуры нейронов, и одновременно устраняя барьеры доступности в лабораториях с ограниченными ресурсами. Эта техника улучшает трансляционную преемственность, позволяя удалять устройство после завершения культивирования для последующего анализа, такого как иммуноокрашивание или микроскопия.
Стратегическое применение в биофармацевтических исследованиях и разработках
Ранние этапы поиска и валидация мишени
- Научная ценность: позволяет исследовать рост нейронов и динамику путей в микрофлюидных средах без постоянной фиксации устройства.
- Практическая ценность: обеспечивает обратимую связь для проведения итерационных экспериментов и повторного использования устройства в рабочих процессах валидации мишеней.
Скрининг и разработка анализа
- Научная ценность: Обеспечивает герметичную микрофлюидную среду, подходящую для воздействия соединений и визуализации живых клеток в нейрональных анализах.
- Практическая ценность: Способствует стандартизации анализа за счет возможности обратимого закрепления устройства на покрытых стеклянных подложках.
Трансляционные и доклинические исследования
- Научная ценность: Поддержание условий культивирования нейронов, релевантных патологии заболевания, с возможностью извлечения устройств после анализа для изучения биомаркеров или иммуногистохимического окрашивания.
- Практическая ценность: Обеспечение стерильности за счет промывания этанолом и работы в боксе биологической безопасности, что способствует воспроизводимости доклинических рабочих процессов.
Интеграция конвейеров и рабочих процессов
Данный метод интегрируется в рабочие процессы раннего поиска лекарственных средств, обеспечивая стерильную и обратимую сборку микрофлюидных устройств для культивирования нейронов, что способствует переходу от валидации мишени к функциональному скринингу.
- Открытия в биологии: Обеспечивает проверку гипотез о наведении аксонов и синаптической связности в ограниченных микросредах.
- Скрининг: Обеспечивает воспроизводимую доставку соединений и замену среды в анализах на основе нейронов, несмотря на более медленный капиллярный поток.
- Аналитика: Позволяет получать количественные показатели роста нейронов и их отклика на реагенты в контролируемых гидродинамических условиях.
- Трансляционные исследования: Связывает этап открытия в культурах нейронов с последующей валидацией путем удаления устройства для иммуноокрашивания или визуализации.
- Применение в масштабе предприятия: Устанавливает протокол обратимого соединения, применимый к различным микрофлюидным конструкциям с интерфейсами из PDMS и стекла.
Операционное и организационное воздействие
- Научная ценность: Снижает механизмную неопределенность в нейронных культурах за счет обеспечения контролируемых флюидных сред без изменения поверхности, вызванного воздействием плазмы.
- Эксплуатационная ценность: Устраняет зависимость от плазменных очистителей, что снижает затраты на оборудование и повышает доступность метода в различных лабораториях.
- Стратегическая ценность: Повышает эффективность использования капитала, обеспечивая возможность повторного использования устройств и сокращая количество расходных отходов в микрофлюидных рабочих процессах.
- Влияние на портфель проектов: Способствует продвижению проектов с учетом рисков, предоставляя воспроизводимые данные нейронных культур для принятия решений о продолжении или прекращении разработки при валидации мишеней.
Особенности реализации
- Требуется соблюдение правил асептики и наличие шкафа биологической безопасности для стерилизации и проведения манипуляций.
- Эффективность обратимого связывания зависит от правильного проведения соникации и покрытия стеклянных предметных стекол PLL.
- Необходима предварительная стерилизация устройств из PDMS путем промывки этанолом, так как связывание без использования плазмы не обеспечивает стерилизации.
- Необходимо учитывать замедленное проникновение жидкости из-за гидрофобности поверхностей, что может потребовать введения среды с помощью пипетки.
- Метод ограничен применением в случаях, когда достаточно водонепроницаемого, но обратимого уплотнения; не подходит для условий высокого давления или при необходимости долгосрочного непроницаемого соединения.
