Polietilen tereftalat (PET) laminasyonu kullanarak mikroakışkan cihazlar üretmek için yenilikçi bir yöntem, birden fazla canlı zebra balığı embriyosunu yakalamanın ve görüntülemenin maliyetini ve karmaşıklığını önemli ölçüde azaltır.
Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliğiniz gereklidir. Giriş yapın veya ücretsiz denemenizi bugün başlatın.
Yöntem makalesi
Polietilen tereftalat (PET) laminasyonu kullanarak mikroakışkan cihazlar üretmek için yenilikçi bir yöntem, birden fazla canlı zebra balığı embriyosunu yakalamanın ve görüntülemenin maliyetini ve karmaşıklığını önemli ölçüde azaltır.
Zebra balığı embriyoları şeffaftır ve bu nedenle yara iyileşmesi ve bağışıklık hücresi göçü gibi temel süreçlerin noninvaziv intravital görüntülemesi için benzersiz bir şekilde uygundur. Mikroakışkan cihazlar, zebra balığı da dahil olmak üzere çok hücreli organizmaların uzun süreli görüntülenmesini desteklemek için tuzak için kullanılır. Bununla birlikte, bu cihazların yumuşak litografi kullanılarak üretilmesi, her laboratuvar tarafından erişilemeyebilecek 3D baskıda özel tesisler ve yetkinlik gerektirir. Mikroakışkan cihazlar oluşturmak için daha önce geliştirilmiş düşük maliyetli bir polietilen tereftalat laminasyon yöntemini uyarlamamız, geleneksel tekniklerin teknik yatırımının bir kısmı için tasarım üretimi ve yinelemesini mümkün kılarak erişilebilirliği artırır. Bu yöntemle yapılmış bir cihaz olan Danio Görüntüleme için Rotasyonel Asistan (RADISH), ilaç tedavisini, elle yaralamayı ve aynı görüş alanında dört embriyoya kadar uzun süreli görüntülemeyi sağlamak için kullanıyoruz. Bu yeni tasarımla, yaralanmadan hemen sonraki 2 saat içinde birden fazla embriyo için lazer ablasyon ve manuel transeksiyon yaraları etrafındaki kalsiyum sinyalinin brüt morfolojik özelliklerini ve 24 saat boyunca yara kenarına nötrofil alımını başarıyla yakalıyoruz.
Yaralanmaya yeterince yanıt verme yeteneği, tek bir hücreden birden fazla dokuya kadar her ölçekte her organizmanın hayatta kalması için kritik öneme sahiptir. Bu nedenle, yaralama ve hasarlı bölgelere fagosit alımıgibi ilişkili tepkiler 1, hücre ve doku biyolojisinde önemli konulardır. Yaralar, doku bariyeri ihlal edildikten hemen sonra algılanır ve yara iyileşmesini ve ardından yeniden büyümeyikoordine eden yara kasılmasını2,3 içeren bir doku gradyan tepkisine neden olur 4. Bu kasılmanın mekanik doğası nedeniyle, deney sırasında kullanılan aletler, yaralanma bölgesinin yakınındaki hücrelerin hareketini fiziksel olarak engellememelidir.
Zebra balığı embriyoları, bakım kolaylığı, genetik izlenebilirliği ve optik şeffaflığı nedeniyle omurgalı yara tepkisi de dahil olmak üzere gelişim ve hastalıkları incelemek için mükemmel bir modeldir 5,6. Bununla birlikte, bir yaralanma bölgesinin yakınındaki hücrelerin uzun vadeli davranışlarını incelemek için tüm organizmayı uzun bir süre boyunca hareketsiz hale getirmek gerekir. Embriyoların düşük erime noktalı agaroza gömülmesi, yarasız dokunun kısa süreli görüntülenmesi için yeterlidir. Bununla birlikte, çevreleyen jel matrisi, yaraların kasılmasını ve gevşemesini kısıtlar ve zamanla gelişen embriyoların büyümesini engeller 7,8,9.
Mikroakışkan cihazlar, zebra balığı embriyolarını farklı gelişim aşamalarında hareketsiz hale getirebilir 10,11,12,13,14,15,16 ve zWEDGI 7 gibi bazıları manuel yaralamayı barındırır. Bununla birlikte, mevcut cihaz tasarımlarının birkaç dezavantajı vardır. Örneğin, doğrudan plastik üzerine basılan birçok cihaz, zayıf optik şeffaflık nedeniyle ters mikroskop sistemlerinde görüntüleme ile uyumlu değildir. Ayrıca, paralel kanallar çok pozisyonlu görüntülemeyeizin verir 10,11, ancak mikroskop aşamasının fiziksel hareketi görüntü elde etmede gecikmeye neden olur. Bu sorunları çözmek için tekrarlanan yineleme ve optimizasyon, özellikle polidimetilsiloksan (PDMS) yumuşak litografi kullanan mevcut altın standart cihaz üretim yöntemleri için, her yeni tasarım için gereken finansal ve teknik yatırım göz önüne alındığında zordur. İlk adım olan bir ana kalıbın oluşturulması, genellikle 3D modelleme yazılımı bilgisi, özel imalat ekipmanına erişim ve (kullanılan malzemeye bağlı olarak) kalıp kullanılmadan önce silanizasyon gibi ek bir yapışma önleyici işlem gerektirir. PDMS'nin döküldükten sonra kürlenmesi, yüksek sıcaklıklarda en az bir saat sürer ve genellikle en iyi sonucu almak için bir vakum altında veya bir kelepçe ile, genellikle temiz bir odada 7,17,18 yapılmalıdır. Gelişimsel biyolojide olduğu gibi, bu maliyetler, birden fazla modelde birçok benzersiz mikroakışkan ortam gerektiren deneyler için hızla engelleyici olabilir.
Mevcut alternatif inşaat malzemelerinden polietilen tereftalat (PET) dayanıklıdır, toksik değildir ve manipüle edilmesi kolaydır. PET levhalar, çoğu ofis malzemeleri mağazasında taşınan, önceden uygulanmış termal olarak etkinleştirilmiş yapıştırıcı (genellikle etilen vinil asetat) ile yaygın olarak bulunan plastik laminasyon torbalarıdır. Bu PET levhaları, piyasada bulunan zanaat kesiciler (yani, ev zanaatkarları için tasarlanmış bilgisayar kontrollü kesme çizicileri) kullanarak şekillendirerek ve standart termal laminasyon ekipmanı kullanarak katmanları birbirine yapıştırarak, çok çeşitli potansiyel tasarımlar hızlı bir şekilde oluşturulabilir ve yinelenebilir. Bu nedenle, Subsequent Healing'in (RADISH) Danio Imagingi için Rotational Assistant'ı oluşturmak için istiflenmiş PET18'i içeren daha önce tanımlanmış bir tasarım ve yapım yöntemini uyarladık (Şekil 1A,B). Yaklaşık olarak kama şeklindeki birkaç sınırlama kanalının rotasyonel düzenlemesi, manuel kuyruk yüzgeci transeksiyonu için yer sağlarken yakınlığı optimize eder, yaralamadan hemen sonra görüntülemeyi ve aynı görüş alanı içinde birden fazla yaralı zebra balığı embriyosunun eşzamanlı uzun süreli görüntülemesini barındırır. Ek olarak, bu inşaat yöntemi, yeniden kullanılabilirliği korurken, ön sermaye maliyetlerini ve cihaz yapımı için gereken süreyi büyük ölçüde azaltır.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Bu çalışmada döllenmeden 3 gün sonra (dpf) embriyolar kullanılmıştır, ancak 2-14 dpf embriyo kullanmak üzere tasarlanabilir. Zebra balığı deneyi, uluslararası kabul görmüş standartlara göre gerçekleştirilmiştir. Hayvan Bakımı ve Kullanımı Protokolü, NIH İntramural Araştırma Programında Zebra Balığı kullanımına ilişkin Yönergelere (protokol numarası: 1401001018) bağlı kalarak Purdue Hayvan Bakım ve Kullanım Komitesi (PACUC) tarafından onaylanmıştır.
1. PET mikroakışkan cihazının montajı
NOT: Bu protokolün herhangi bir parçası, siyanoakrilatın kuruma süresine duyarlı olan 1.8 ve 1.9 adımları dışında herhangi bir zamanda duraklatılabilir.
2. Embriyoların RAP içine yerleştirilmesi ve görüntüleme için hazırlanması
3. Yara sonrası kalsiyum geçişlerinin görüntülenmesi
NOT: Bu bölüm ve Bölüm 4 isteğe bağlıdır ve olası örnek deneyler olarak sağlanır.
4. Yaralama sonrası nötrofil alımının görüntülenmesi
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
RADISH yardımı ile ve yardımı olmadan bir lazer tarama konfokali tarafından üretilen görüntü kalitesinin karşılaştırılması için, dış epitel tabakasında yoğun kalsiyum biyosensörü GCaMP6f22,24'ü eksprese eden embriyolar MemGlow 560 kullanılarak boyandı ve çerçeve başına 1 dakikalık bir zaman aralığında kuyruk yüzgeci kıvrımının tüm kalınlığını kaplayan ters lazer taramalı konfokal ile görüntülendi (Video 2). Cihaz olmadan (Şek...
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
PET laminasyon yönteminin temel dayanağı, yumuşak litografi veya PDMS kalıplama gibi mikroakışkan cihazlar oluşturmanın geleneksel yollarına kıyasla maliyetin düşürülmesini ve girişin önündeki teknik engellerin en aza indirilmesini içerir. Bu nedenle, bu protokoldeki tek kritik adım, laminasyon sırasında PET katmanlarının doğru bir şekilde hizalanması ve inşaattan sonra cihaz kenarlarının su geçirmez hale getirilmesidir. Yöntemin diğer tüm kısımları deneysel ihtiyaçlara göre değiştirileb...
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Yazarların açıklanacak herhangi bir çıkar çatışması yoktur.
Çalışma, Ulusal Sağlık Enstitüleri'nden (R35GM119787 QD'ye) araştırma fonu ile desteklenmiştir. Bu çalışma, bir Ulusal Bilim Vakfı (NSF) Biyoloji Entegrasyon Enstitüsü olan EMBRIO Enstitüsü, NSF sözleşmesi #2120200 tarafından desteklenen çabalara dayanmaktadır. Konfokal görüntüleme Purdue Görüntüleme Tesisi'nde yapıldı. Dr. Guangjun Zhang'a (Purdue Üniversitesi) Tg (UAS: GCaMP6f) hattını sağladığı için teşekkür ederiz. Dr. David Tobin'e (Duke Üniversitesi) (cdh1-tdtomato) xt18 hattını sağladığı için teşekkür ederiz.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
| Ad | Şirket | Katalog numarası | Yorumlar |
|---|---|---|---|
| 25 mm çapında yuvarlak kapak camı #1 kalınlık | Chemglass Yaşam Bilimleri | CLS-1760-025 | Taban montaj malzemesi. Kalınlık, mikroskop merceğinin özelliklerine göre seçildi. |
| Adobe Illustrator v28.5 | Adobe | N/A | Cihaz desenini tasarlamak için vektör düzenleyici. |
| Kalsiyum Klorür Dihidrat | Fisher | C79 | E3 ortamı yapmak için. |
| PNG Dosyaları Tasarlayın (Çevrimiçi Ayna) | N/A | N/A | https://i.ibb.co/QPYj7BL/multipositionalv7-1.png https://i.ibb.co/FDpQYXc/multipositionalv7-2.png https://i.ibb.co/5TG4SB6/multipositionalv7-3.png |
| Masaüstü için Tasarım Alanı v8.39 | Cricut | N/A | Zanaat kesiciyi sürmek için tescilli yazılım. |
| Fusion Plus 7000L | GBC | 1703098 | Termal laminatör. Bu özel model, maksimum sayfa yığını boyutu gibi yaşam kalitesi özellikleri için seçilmiştir. |
| Alman Karbür Premium Bıçak | Cricut | 10396595 | El sanatları kesici için yedek bıçak. |
| Gri Temel Alet Seti | Cricut | 10307854 | Kesilen kısımları ayıklamak, paspasları temizlemek ve PET levhaları monte etmek için alet seti. İsteğe bağlı. |
| Magnezyum Klorür Heksahidrat | Acros Organik | 223211000 | E3 ortamı yapmak için. |
| Maker 3 | Cricut | 10669040 | El sanatları kesici. Cricut Maker 3, yazılım kullanıcı dostu olması nedeniyle Silhouette Cameo 4 yerine seçildi, ancak siyah beyaz görüntüleri okuyabilen herhangi bir zanaat kesici işe yarayacaktır. |
| MemGlow 560 | Hücre İskeleti | MG02-10 | Hücre zarları için kırmızı canlı hücre boyası. Yıkamaya gerek yok. Şekil 3'te kullanılmıştır. |
| No. 22 Karbon Neşter Bıçağı | Cerrahi Tasarım | 22-079-697 | Manuel kesim ayarlamaları için neşter bıçağı. Benzer herhangi bir maket bıçağı (örneğin, X-acto #2 bıçağı) da işe yarayacaktır. |
| Potasyum Klorür | Fisher | BP366 | E3 ortamı yapmak için. |
| Sodyum Klorür | Fisher | BP358 | E3 ortamı yapmak için. |
| StandardGrip Yapışkanlı Kesme Matı Cricut | 10138842 | El sanatları kesici için montaj matı. LightGrip kesme matı da işe yarayacaktır, ancak StrongGrip ve FabricGrip kesme matlarından kaçının çünkü yapıştırıcının gücü, ayıklama ve çıkarma sırasında son kesimi çözebilir. Paspaslar üzerindeki yapıştırıcı, sürekli kullanımla sonunda aşınacaktır; Paspasları gerektiği gibi değiştirin. | |
| Kırtasiye Bandı 12 mm | Deli | 30014 | Ofis bandı. Laminasyon sonrası çıkarma kolaylığı açısından testler yapılarak şarküteri markası seçilmiştir. |
| Süper yapıştırıcı, sıvı | Loctite | 1364076 | Siyanoakrilat tutkal. Kullanılan tutkal sıvı.< / güçlü olmalıdır> Jel formülasyonları, cihaz kenarlarını yeterince sızdırmaz veya su geçirmez hale getirmez. |
| PET Termal Laminasyon Torbaları, termal | Scotch | TP3854 | PET levhalar. Çarşaflar sıkıştırılmış çiftler halinde gelir ve kullanımdan önce ayrılmalıdır. Yapışkan tarafı aşağı bakacak şekilde kesin. |
| PET Termal Laminasyon Torbaları, termal | Scotch | TP5854 | PET levhalar. Çarşaflar sıkıştırılmış çiftler halinde gelir ve kullanımdan önce ayrılmalıdır. Yapışkan tarafı aşağı bakacak şekilde kesin. |
| Trikain (MS-222) | Syndel | IC10310680 | Balık anestezisi. |
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.