Abstract
العديد من الأنواع البكتيرية تمتلك القدرة على نعلق على الأسطح واستعمار لهم في شكل أغشية رقيقة تدعى الأغشية الحيوية. الأغشية الحيوية التي تنمو في وسائل الإعلام التي يسهل اختراقها هي ذات الصلة إلى العديد من العمليات الصناعية والبيئية مثل معالجة مياه الصرف الصحي وCO 2 عزل. كنا الزائفة المتألقة، بكتيريا الهوائية سلبية الغرام، للتحقيق في تشكيل بيوفيلم في جهاز ميكروفلويديك أن يقلد وسائل الإعلام التي يسهل اختراقها. يتكون الجهاز ميكروفلويديك من مجموعة من المشاركات الصغرى، والتي كانت ملفقة باستخدام الطباعة الحجرية الناعمة. بعد ذلك، تم تشكيل بيوفيلم التحقيق في هذه الأجهزة مع تدفق ونظهر تشكيل الأغشية الحيوية الخيطية المعروفة باسم اللافتات في الجهاز لدينا. وتقدم بروتوكولات مفصلة لتصنيع وتجميع الأجهزة ميكروفلويديك هنا جنبا إلى جنب مع بروتوكولات ثقافة البكتيرية. وتعرض أيضا إجراءات تفصيلية للتجريب مع الجهاز ميكروفلويديك جنبا إلى جنب مع ممثلالنتائج.
Introduction
في الآونة الأخيرة، أثبتنا البكتيرية ديناميات تشكيل بيوفيلم في جهاز ميكروفلويديك الذي يحاكي وسائل الإعلام التي يسهل اختراقها 1. الأغشية الحيوية البكتيرية هي أساسا مستعمرات البكتيريا السطحية التي يتم تجميعها من المواد البوليمرية المغطى خارج الخلية (EPS) 2-4. يمكن لهذه الأفلام رقيقة من البكتيريا تشكل تقريبا في كل كوة يمكن تصورها تتراوح بين الأسطح الملساء إلى موطن أكثر تعقيدا من وسائل الإعلام التي يسهل اختراقها. Valiei وآخرون. 1 تستخدم جهاز ميكروفلويديك مع مجموعة من الأعمدة الصغيرة لمحاكاة هيكل وسائل الإعلام التي يسهل اختراقها ودرس تشكيل بيوفيلم في هذا الجهاز بوصفها وظيفة من معدل تدفق السوائل. ووجد الباحثون أنه في نظام تدفق معين، بدأت الأغشية الحيوية الخيطية المعروفة باسم اللافتات في الظهور بين ركائز مختلفة. يمكن المربوطة اللافتات في واحد أو كلا الطرفين على الأسطح الصلبة، ولكن تم تعليق بقية هيكل في السائل. يبدأ تشكيل غاسل عادة بعد طبقة الأولى من بيوفيلم شكلت وشكلهأيون يمكن أن تملي التطور الطويل الأمد للبيوفيلم في مثل هذه الموائل المعقدة. في الآونة الأخيرة، حققت العديد من الباحثين ديناميات تشكيل غاسل. أظهرت يزدي وآخرون. 5 أن اللافتات التي يمكن أن تشكل في دوامة التدفقات القادمة من فقاعة تتأرجح. في تجربة أخرى، حققت رسكوني وآخرون. 6 تأثير قناة انحناء والهندسة القناة على تشكيل اللافتات. ووجد الباحثون أن اللافتات التي يمكن أن تشكل في الفروع المنحنية من microchannels، ويرتبط غاسل التشكل إلى الحركة. وقد أثبتت الأبحاث الحديثة أن اللافتات التي يمكن أن يكون لها تداعيات واسعة في مختلف السيناريوهات الطبيعية والاصطناعية لأنها يمكن أن تكون بمثابة السلائف إلى تشكيل الهياكل الناضجة في واجهات مسامية، يؤدي إلى انتشار بيوفيلم السريع والكارثي في النظم الطبية الحيوية، وأيضا أن يسبب flow- كبيرة التفاعلات هيكل، الخ 1،7-9.
اللافتات بيوفيلم غالبا ما تشكل طالموائل ن معقدة مثل وسائل الإعلام التي يسهل اختراقها. فهم نمو بيوفيلم في بيئة وسائل الإعلام التي يسهل اختراقها وثيق الصلة إلى العديد من العمليات البيئية والصناعية مثل معالجة مياه الصرف الصحي البيولوجية 10، الحفاظ جيدا تتحمل النزاهة في حالات مثل CO 2 القبض على 11 ويسد المسام في التربة 12. يمكن مراقبة تشكيل بيوفيلم في مثل هذه الموائل المعقدة غالبا ما تكون صعبة نظرا لغموض وسائل الإعلام التي يسهل اختراقها. في مثل هذه الحالات، يمكن أن تستند على microfluidics المنابر الإعلامية التي يسهل اختراقها يثبت مفيد للغاية لأنها تسمح في الوقت الحقيقي والرصد في الموقع. ميزة أخرى من على microfluidics هو القدرة على بناء المفاعلات الحيوية متعددة على منصة الحيوية ميكروفلويديك واحدة في وقت واحد والسماح للرصد و / أو دمج أجهزة الاستشعار على الانترنت. المرونة اللازمة لتنفيذ التجارب المعملية متعددة في جهاز واحد، والقدرة على جمع البيانات الهامة ذات الصلة لأغراض التحليل الإحصائي الدقيق هو المهم متقدمantage نظم ميكروفلويديك 13،14.
في سياق المناقشة الواردة أعلاه، فإن فهم ديناميات تشكيل غاسل في بيئة وسائل الإعلام التي يسهل اختراقها يكون مفيدا للعديد من التطبيقات. في هذه الدراسة، ونحن نطور بروتوكول للتحقيق في تشكيل غاسل في الجهاز الذي يحاكي وسائل الإعلام التي يسهل اختراقها. تصنيع منصة ميكروفلويديك، يتم وصف الخطوات اللازمة لزراعة الخلايا والتجريب. في تجاربنا، كان يعمل النوع البري سلالة بكتيرية من المتألقة الزائفة. P. المتألقة، وجدت بشكل طبيعي في التربة، ويلعب دورا رئيسيا في الحفاظ على البيئة التربة 15. ان سلالة البكتيرية المستخدمة تم راثيا للتعبير عن بروتين الفلورية الخضراء (GFP) جوهري.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
أداء البروتوكولات التجريبية هنا بالترتيب الموضح أدناه. وتناقش بروتوكولات التصنيع الدقيق لخلق منصة ميكروفلويديك في الخطوة 1. الخطوة 2 يصف بروتوكول ثقافة البكتيرية (الشكل 2)، والخطوة 3 تتعلق في التجمع من الإعداد التجريبية (الشكل 3). وأخيرا، يتم وصف الخطوة التجريبية الفعلية في الخطوة 4.
1. رقاقة الإجراءات تلفيق
يجب اتباع إجراءات السلامة المناسبة للعمليات المبينة أدناه: ملاحظة. استشارة ضابط السلامة المؤسسي لمزيد من التفاصيل.
- تصميم قناع مع البرمجيات المناسبة (على سبيل المثال، L-تحرير). تصميم قناة يتكون من قناة الصغرى الرئيسية في العرض 625 ميكرون. المنطقة الوسطى للقناة تحتوي على مجموعة من المشاركات الدقيقة 50 ميكرون في القطر، وبصرف النظر متباعدة 25 ميكرومتر (راجع ملفات إضافي).
- طباعة هذا التصميم على الزجاج (5 "س 5" زجاج الصودا الجير)، والتي يبلغ سمكها 0.09 "والمغلفة من قبل ما يقرب من 70 نانومتر طبقة سميكة من الكروم (الكروم)، وذلك باستخدام اخفاء من أجل إعداد قناع صورة. استخدام AZ400K المطور لمدة 1 دقيقة، ثم حفر طبقة الكروم باستخدام الكروم منمش لمدة 1 دقيقة استخدام الأسيتون لتجريد المقاومة وتنظيفه مع حل سمكة البيرانا البارد. (H 2 SO 4 و H 2 O 2 في نسبة 3: 1).
- ضوئيه
- تنظيف معيار رقاقة 4 "السيليكون كيميائيا مع حل سمكة البيرانا لمدة 20 دقيقة.
- شطف الرقاقة بالماء DI وجففها.
- حرارة الرقاقة على طبق ساخن (200 درجة مئوية لمدة 15 دقيقة).
- معطف مع رقاقة السيليكون مقاومة للضوء. هنا، كان AZ4620 مقاومة للضوء المغلفة إيجابية تدور على رقاقة السيليكون في 2،000 دورة في الدقيقة لمدة 25 ثانية للحصول على 12.5 ميكرون طبقة سميكة.
- إزالة جميع المذيب بواسطة الخبز لينة من الرقاقة على طبق ساخن من قبل العائمة الرقاقة لمدة 90 ثانية على تدفق النيتروجين عند 100 درجة مئوية. ثم، ويبقيه في فراغ في تيانه نفس درجة الحرارة لمدة 60 ثانية.
- وضع رقاقة في صندوق مظلم لمدة 24 ساعة للجفاف.
- فضح الرقاقة للأشعة فوق البنفسجية من أجل نقل نمط مصممة لمقاومة للضوء.
- تزج الرقاقة في حل المطور مقاومة للضوء (AZ400K) لمدة 240 ثانية. ثم، وشطف الرقاقة مع ايزوبروبيل وجففها عن طريق وضع في تيار من غاز النيتروجين.
- ICP-DRIE (إضافة بالحث البلازما - رد الفعل العميق ايون النقش) عملية
- تطبيق DRIE الحفر. اختيار عمق حفر المناسب وفقا لعمق النهائي المطلوب للجهاز (50 ميكرومتر في هذا التحقيق). مقاومة للضوء يعمل كطبقة اخفاء أثناء هذه العملية.
- إزالة مقاوم الضوء المتبقية مع الأسيتون وتنظيف رقاقة.
- PDMS (polydimethylsiloxane) صب
- استخدام trichloromethylsilane (TCMS) لsilanizing القالب الرئيسي السيليكون. صب 2 أو 3 قطرات من trichloromethylsilane في قارورة ووضعها في مجفف بجانبالسيليكون القالب الرئيسي. السماح 2-3 ساعة لعملية silanizing لإكمال.
- في وعاء منفصل، يخلط قاعدة سيليكون Sylgard 184 مع وكيل المعالجة بواسطة نسبة وزن 10: 1 لإعداد PDMS. ديغا في PDMS قبل إخضاعها لشروط فراغ (حوالي 2 ساعة).
- وضع القالب الرئيسي السيليكون في حامل. ثم، صب PDMS على القالب الرئيسي السيليكون لتشكيل ختم PDMS. ضمان أن لا تشكل فقاعات في PDMS أثناء هذه العملية.
- علاج PDMS لمدة 2 ساعة عند 80 درجة مئوية.
- تقشر ختم PDMS من القالب الرئيسي. ثم، وقطع ختم PDMS في الرقائق منفصلة. وأخيرا، استخدام القطع الأساسية لحفر ثقوب لمدخل (ق) ومخرج (ق).
- الترابط من PDMS إلى زجاج
- كشف الغطاء زلة وختم PDMS إلى البلازما الأكسجين لمدة 30 ثانية. ختم السندات PDMS إلى انزلاق الغطاء.
- لتحقيق ختم الصحيح بين الطابع PDMS وانزلاق الغطاء، يصلب الجهاز من خلال وضعه في الفرن على حرارة 70 درجة مئوية لمدة 10 دقيقة.
2. البكتيرية الثقافة
ملاحظة: بروتوكولات السليمة للسلامة الأحيائية يجب اتباعها لخطوات 2-4. استشارة ضابط السلامة المؤسسي لمزيد من التفاصيل.
- إعداد لوحات أجار LB
- إضافة 20 جرام لوريا، Bertani (LB) أجار (ميلر) مساحيق و 500 مل من الماء عالى النقاء إلى 1 لتر القارورة. يحرك المزيج حتى يذوب المسحوق.
- تعقيم بواسطة التعقيم في 15 رطل، و 121 درجة مئوية لمدة 15 دقيقة.
- تسمح القارورة ليبرد إلى 50-55 درجة مئوية على مقاعد البدلاء أو في حمام مائي في غطاء محرك السيارة سلامة الأحيائية.
- إضافة التتراسكلين المضادات الحيوية لتحقيق تركيز النهائي من 50 ميكروغرام / مل. مزيج جيد من قبل يحوم.
- صب الخليط في لوحات. ملء كل لوحة حتى 1/2 - 2/3 بالكامل.
- فقاعات الهواء اللهب لفترة وجيزة لموسيقى البوب لهم إذا كانوا تشكيل. فقاعات الهواء المتجمدة هي صعبة لنشر ثقافة البكتيرية انتهى.
- السماح لوحات لتبرد في درجة حرارة الغرفة بين عشية وضحاها.
- عندما تكون باردة،وضع لوحات مرة أخرى في جعبتهم، وختم الكيس، والتسمية (المضادات الحيوية والتاريخ)، وتخزينها في 4 درجة مئوية.
ملاحظة: تغطية الأسهم لوحات مع رقائق القصدير، وضوء يعطل كثير من المضادات الحيوية.
- LB تحضير مرق
- إضافة 20 جرام لوريا، Bertani (LB) مرق (ميلر) ومساحيق 1 لتر من الماء عالى النقاء إلى القارورة. يحرك المزيج حتى يذوب المسحوق.
- تعقيم بواسطة التعقيم في 15 رطل، و 121 درجة مئوية لمدة 15 دقيقة.
- تسمح القارورة ليبرد إلى 50-55 درجة مئوية على مقاعد البدلاء أو في حمام مائي في غطاء محرك السيارة سلامة الأحيائية.
- إضافة التتراسيكلين المضادات الحيوية لتحقيق تركيز النهائي من 50 ميكروغرام / مل. مزيج جيد من قبل يحوم.
- عندما تبرد، ضع زجاجة المسمى في 4 درجات مئوية.
ملاحظة: تغطية زجاجة مع رقائق القصدير، وضوء يعطل كثير من المضادات الحيوية.
- البكتيريا الثقافة على لوحة LB أجار (يستخدم هذا البروتوكول الزائفة المتألقة)
- تأخذ الأسهم البكتيرية من الفريزر (-80 °، C) ووضعه على الجليد.
- وضع -80 ° C الأسهم البكتيرية ولوحة أجار LB داخل غطاء السلامة الأحيائية.
- خط السلالة البكتيرية على لوحة أجار LB في نمط متعرج. تغطية لوحة آغار واحتضان ذلك في 30 درجة مئوية خلال الليل. أخيرا، تخزين وحة في الثلاجة على 4 درجات مئوية.
- إعداد الحل الجرثومي (S1)
- صب 50 مل سائل الإعلام مرق LB إلى قارورة تعقيمها. تنفيذ هذه العملية داخل غطاء السلامة الأحيائية.
- نقل مستعمرة بكتيرية واحدة من لوحة أجار LB إلى قارورة. وينبغي أيضا تنفيذ هذه العملية داخل غطاء السلامة الأحيائية.
- وضع القارورة في حاضنة شاكر عند 30 درجة مئوية و 150 دورة في الدقيقة لوقت كاف (4 ساعة).
- تحضير محلول مخفف البكتيرية (S2)
- صب 5 مل مرق LB وسائل الإعلام في أنبوب بلاستيكي معقمة.
- تمييع S1 عن طريق خلط مع وسائل الاعلام مرق LB. ثم، دوامة الحل. تمييع الحل تحقيق البصرية المطلوبةالكثافة ال (OD قياس في 600 نانومتر = 0.1).
ملاحظة: التجارب بيوفيلم توظف عادة القيم OD في هذا الجوار.
3. إعداد الإعداد التجريبية
- باستخدام الملقط ربط أنابيب بلاستيكية مرنة (0.20 "ID) في مدخل (ق) ومخرج (ق) من رقاقة. والمداخل والمخارج تم حفر مسبقا في الجزء PDMS من رقاقة (الخطوة 1.5.5). في هذا التحقيق وتتألف من اثنين من رقاقة مداخل ومخرج واحد.
- ملء حقنة (s) مع الحل البكتيري (حل S2) وإزالة كافة فقاعات في حقنة (ق).
- ربط طرف الحقنة (ق) (30 G 0.5 "إبرة حادة) في أنبوب مدخل (ق)، ثم ربط أنبوب منفذ (ق) إلى حاوية النفايات.
4. تشغيل التجربة
- ربط حقنة (ق) إلى طرف الحقنة (ق).
- مكان الحقنة والإصلاح (ق) على ضخ حقنة. ثم وضع رقاقة تحت المجهر الضوئي مع العدسات الهدف من ديزيريهإد التكبير (على سبيل المثال، 40X). تغطية رقاقة مع جهاز غرفة الخلايا الحية إلى الحفاظ على بيئة درجة حرارة ثابتة للنمو البكتيري (30 درجة مئوية لمدة P. المتألقة).
- ضبط مضخة إلى مستوى معدل التدفق المطلوب (ويقول 10 ميكرولتر / ساعة) والشروع في ضخ السوائل.
- مرة واحدة يتم إدخال البكتيريا في غرفة، وبدأت أيضا تشكيل بيوفيلم. تشكيل بيوفيلم والنضج تحدث عادة خلال فترة عدة ساعات أو حتى أيام. مراقبة والتقاط صور للنمو بيوفيلم من خلال المجهر.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
باستخدام بروتوكول التصنيع الدقيق المذكورة أعلاه، تم إنشاء جهاز ميكروفلويديك PDMS أساس الشكل 1 يظهر المجهر الإلكتروني الماسح (SEM) وصور من PDMS الجهاز. يبين الشكل 1A قسم مدخل الجهاز. يتم إنشاء مدخل مثل شوكة لمعادلة الضغط عبر رئيس الجهاز. أظهر المزيد من التصوير SEM أيضا أن جدران دعامة عمودية تقريبا (الشكل 1B). كان المخفف الحل البكتيرية مثقف (الشكل 2)، وتعديل كثافتها الضوئية إلى قيمة 0.1. درسنا تشكيل بيوفيلم في الجهاز ميكروفلويديك بوصفها وظيفة من معدل تدفق المدخلات. عندما P. تم حقن المتألقة في الجهاز بمعدل تدفق منخفض من 0.8 ميكرولتر / ساعة، التصاق البكتيريا وقعت تشكيل بيوفيلم في جدران الجهاز. حتى بعد فترة طويلة من الزمن (> 20 ساعة)، أي هياكل البكتيرية الأخرى بخلاف الأغشية الحيوية والمعانقة سطح نحنإعادة ملاحظتها. المقبل، وتكررت التجربة نفسها بمعدل تدفق 8 ميكرولتر / ساعة. في هذه الحالة، بدأت تشكيل بيوفيلم مرة أخرى بعد بضع دقائق من ضخ ثقافة البكتيرية المخفف. ومع ذلك، وبعد بضع ساعات، وقد لوحظ ظهور هياكل الخيطية الممتدة بين أعمدة صغيرة بالقرب من منتصف الجزء من الجهاز (الشكل 4). يمكن تصور هذه الهياكل الخيطية من خلال وجود البكتيريا قادرة على الحركة. وتعرف هذه الهياكل واللافتات وهم الأغشية الحيوية الخيطية التي المربوطة فقط في واحد أو كلا الطرفين على الأسطح. وغالبا ما علقت بقية هيكل في الوسط السائل (كما في هذه الحالة). الشكل 4 يوضح للتطور الزمني للهيكل بيوفيلم غاسل. عادة ما تشكل اللافتات بسبب تأثير القص السوائل على بيوفيلم فيسكو مرنة الشكل 5 يظهر يبسط وملامح لسرعة تدفق الماضي سلسلة من الأعمدة. تظهر المحاكاة أن اللافتات التييتم محاذاة النموذج في نظام ميكروفلويديك لدينا أساسا على طول يبسط تدفق السوائل. ليست مفهومة بعد بشكل جيد العلاقة بين الهياكل التدفق وتشكيل اللافتات بيوفيلم. ومع ذلك، فقد اقترح كومار داس و16 مؤخرا أن هذه اللافتات تشكل والحالة السائلة عالية اللزوجة من الأغشية الحيوية اللزجة في جوهرها. استندوا التخمين على ملاحظة أن المقياس الزمني من تشكيل غاسل بيوفيلم عادة ما يتجاوز بكثير جداول زمنية الاسترخاء اللزجة من الأغشية الحيوية. ومن المعروف أن الأغشية الحيوية تتصرف السوائل اللزجة و، وبالتالي في وقت مقاييس أكبر بكثير من النطاق الزمني اللزجة الاسترخاء، يتصرفون أساسا السوائل عالية اللزوجة و17. وفقا لهذه الصيغة، يمكن توقع أن تنشأ اللافتات في مواقع من الضغوط القص عالية ويبين الشكل 5 مواقع سرعة عالية في القناة، وتتزامن هذه المواقع مع مواقع من الضغوط القص عالية. في البلا الأولي حد ذاته من النمو، ويلاحظ اللافتات أن تنشأ بالقرب من هذه المواقع (الشكل 4).
الرقم 1. الضوئي المجهر الالكتروني (SEM) وصور للقناة ميكروفلويديك (أعلى عرض). أ) مدخل القسم، ب) منطقة تحتوي على أعمدة صغيرة. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.
الرقم 2. خطوات متتابعة تشارك في الثقافة البكتيرية. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.
الرقم 3. إعداد للتجارب ميكروفلويديك. المجهر 1-البصري (مقلوب)، 2-الحقنة مضخة، 3 صورة وبيانات الاستحواذ، 4 الحقنة تحتوي على صبغة (اختياري)، 5-الحقنة التي تحتوي على البكتيريا، خزان 6 النفايات. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.
الرقم 4. الوقت الفاصل بين التصوير متحد البؤر من تطور اللافتات. يناظر الطائرة صورة لض = 25 ميكرومتر أي منتصف الجهاز. الحذف متقطع تظهر اللافتات بيوفيلم. يرجى النقرهنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 5. المحاكاة الميكانيكية السوائل الحسابية تظهر يبسط وملامح سرعة تدفق الماضي ركائز الدقيقة. تدفق السائل هو من أعلى إلى أسفل نطاق والسرعة في م / ثانية. يرجى النقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
أثبتنا جهاز ميكروفلويديك البسيط الذي يحاكي وسائل الإعلام التي يسهل اختراقها لدراسة تطوير بيوفيلم في الموائل المعقدة. هناك العديد من الخطوات الهامة التي تملي نتائج التجارب. وتشمل هندسة الجهاز. في حين أن هندسة آخر يمكن أن تختلف وكاف مسام الفضاء لافتات لتشكيل ضروري. وعلاوة على ذلك، Valiei وآخرون. 1 أثبتت أن تشكيل غاسل يحدث إلا في نطاق معين معدل التدفق. في معدلات تدفق أقل من قيمة عتبة، وتشوه من الأغشية الحيوية في اللافتات قد لا تراعى. بعد فوق عتبة معينة أخرى قيمة معدل التدفق، وكسر بيوفيلم يمكن أن تهيمن وعدم السماح تشكيل اللافتات. والمشكلة الأخرى التي يمكن أن تصيب هذه التجارب هي فقاعات الغاز التي يمكن أن تصبح المحاصرين في مجموعة صغيرة عمود. عادة هذه الفقاعات لا بد من إزالتها عن طريق زيادة معدل التدفق في البداية ومن ثم خفضه تدريجيا إلى القيمة المطلوبة.
منصات ميكروفلويديكمثل هذه توفر العديد من المزايا وقليل من القيود. منصة تمكننا من العمل مع كميات صغيرة الثقافة، ولها مرونة تتضمن ميزات المعرفة من قبل المستخدم. على سبيل المثال، وهياكل مسامية مختلفة يمكن محاكاة عن طريق تغيير المعايير الهندسية للمجموعة الصغيرة عمود. يمكن أن تكون ملفقة حتى الهياكل التي تحاكي بنية عشوائية من وسائل الإعلام التي يسهل اختراقها الحقيقي على منصات ميكروفلويديك 18. وعلاوة على ذلك، العديد من هذه القنوات يمكن تنفيذها على جهاز واحد مما يسمح لجمع البيانات ذات الصلة هامة للتحليل الإحصائي الدقيق. ومع ذلك، نظم ميكروفلويديك عادة تقليد هيكل ثنائي الأبعاد وسائل الإعلام التي يسهل اختراقها. الأجهزة التي يمكن أن تحاكي طبيعة ثلاثية الأبعاد من وسائل الإعلام التي يسهل اختراقها وعادة ما تكون صعبة جدا لافتعال.
تشكيل وتطور اللافتات ليست مفهومة جيدا حتى الآن، وهناك حاجة إلى مزيد من البحوث في هذا الاتجاه. فهم كيفية تشكل اللافتات وتؤدي إلى تنسيقسوف أيون هياكل بيوفيلم الناضجة تكون ذات صلة تشكيلة واسعة من السيناريوهات بما في ذلك انسداد الأجهزة الطبية الحيوية مثل الدعامات القلب، الأغشية الحيوية في التربة، وأنظمة الترشيح. لدينا منصة ميكروفلويديك هي خطوة في هذا الاتجاه.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Flourescent Microscope | Nikon | ||
| LB agar | Fisher | BP1425-500 | suspend 40 g in 1 L of purified water |
| LB broth | Fisher | BP1427-500 | suspend 20 g in 1 L of purified water |
| Biosafety hood | Microzone corporation | ||
| Petri dish | Fisher | 875712 | sterile 100 mm x 15 mm polystyrene Petri dish |
| Incubator shaker | New Brunswick Scientific | Excella E24 incubator shaker series | |
| 50 ml sterilized centrifuge tube | Corning | 430828 | Polypropylene RNase-/DNase-free |
| Tetracycline free base | MP Biomedicals | 103012 | 50 μg/ml |
| SYLGARD 184 silicone | Dow Corning Corporation | 68037-59-2 | Elastomer Base and curing agent |
| Positive photoresist (AZ4620) | |||
| Plastic tube | Cole-Parmer |
References
- Valiei, A., Kumar, A., Mukherjee, P. P., Liu, Y., Thundat, T. A web of streamers: biofilm formation in a porous microfluidic device. Lab Chip. 12, 5133-5137 (2012).
- Costerton, J. W. Bacterial Biofilms: A Common Cause of Persistent Infections. Science. 284, 1318-1322 (1999).
- Flemming, H. C., Wingender, J. The biofilm matrix. Nat Rev Microbiol. 8, 623-633 (2010).
- Wong, G. C. L., O’Toole, G. A. All together now: Integrating biofilm research across disciplines. MRS Bulletin. 36, 339-342 (2011).
- Yazdi, S., Ardekani, A. M. Bacterial aggregation and biofilm formation in a vortical flow. Biomicrofluidics. 6, 044114 (2012).
- Rusconi, R., Lecuyer, S., Guglielmini, L., Stone, H. A. Laminar flow around corners triggers the formation of biofilm streamers. J R Soc Interface. 7, 1293-1299 (2010).
- Drescher, K., Shen, Y., Bassler, B. L., Stone, H. A. Biofilm streamers cause catastrophic disruption of flow with consequences for environmental and medical systems. P Natl Acad Sci USA. 110, 4345-4350 (2013).
- Marty, A., Roques, C., Causserand, C., Bacchin, P. Formation of bacterial streamers during filtration in microfluidic systems. Biofouling. 28, 551-562 (2012).
- Taherzadeh, D., et al. Computational Study of the Drag and Oscillatory Movement of Biofilm Streamers in Fast Flows. Biotechnol Bioeng. 105, 600-610 (2010).
- Vrouwenvelder, J. S., et al. Impact of flow regime on pressure drop increase and biomass accumulation and morphology in membrane systems. Water Res. 44, 689-702 (2010).
- Mitchell, A. C., et al. Biofilm enhanced geologic sequestration of supercritical CO2. International Journal of Greenhouse Gas Control. 3, 90-99 (2009).
- Soleimani, S., Van Geel, P. J., Isgor, O. B., Mostafa, M. B. Modeling of biological clogging in unsaturated porous media. J Contam Hydrol. 106, 39-50 (2009).
- Kumar, A., et al. Microscale confinement features can affect biofilm formation. Microfluid Nanofluid. 14, 895-902 (2013).
- Neethirajan, S., et al. Encylopedia of Nanotechnology. Bhushan, B., et al. , Springer. (2012).
- Barathi, S., Vasudevan, N. Utilization of petroleum hydrocarbons by Pseudomonas fluorescens isolated from a petroleum-contaminated soil. Environ Int. 26, 413-416 (2001).
- Das, S., Kumar, A. Formation and post-formation dynamics of bacterial biofilm streamers as highly viscous liquid jets. arXiv preprint arXiv:1312.6056. , (2013).
- Shaw, T., Winston, M., Rupp, C. J., Klapper, I., Stoodley, P. Commonality of elastic relaxation times in biofilms. Phys Rev Lett. 93, (2004).
- Berejnov, V., Djilali, N., Sinton, D. Lab-on-chip methodologies for the study of transport in porous media: energy applications. Lab Chip. 8, 689-693 (2008).
