Name: Için Mikrometrik Sondalar uzaktan manyetik uyarılı In situ 3D Mapping (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2014-05-02T13:00:00.000+00:00
Duration: 14 min 42 s
Description: Öğrenin, manyetik cımbızlar kullanarak E. coli biyofilmlerinin yerel viskoelastik özelliklerini in situ ölçme yöntemini. Bu teknik, biyofilmin yapısını bozmadan 3D mekanik haritalama sağlar.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

playerTrialDesktop

Bu çalışma Agence Nationale hibe la Recherche, PIRIbio programı Dynabiofilm ve CNRS Disiplinlerarası Risk programdan dökmek tarafından desteklenen bir parçası oldu. Biz E. sağlamak için yazının ve Christophe Beloin onun eleştirel okuma Philippe Thomen teşekkür Bu çalışmada kullanılan coli suşu.

1.. Bakteriler Kültür ve Süspansiyon Hazırlanması <ol><li> , Bir lizojeni Broth (LB) agar plakasından bir taze koloni yetiştirilen Seçim sıvı LB ortamı içerisinde 100 μ g / ml ampisilin ve 7.5 μ g / ml tetrasiklin ihtiva eden 5 ml içinde inoküle ve 37 ° C&#39;de 5-6 saat süreyle inkübe bir çalkalama platformu. </li><li> Daha sonra, en az ortam (M63B1)% 0.4 glikoz ve aynı antibiyotik konsantrasyonları ile desteklenmiş 5 ml bakteri kültürü 100 μ ilave edin. Bir çalkalama platformu üzerinde 37 ° C &#39;de bu yeni seyreltilmiş kültür gece boyunca inkübe edin. </li><li> Kuluçkadan 16 saat sonra, 5 ml M63B1,% 0.4 glikoz, gece boyunca kültürün 100 ul ekle. 0.5 OD kadar çalkalama platformunda 37 ° C&#39;de tüp Ol ulaşılır. Süspansiyon, biyofilm formasyonu için deney kanal içine enjeksiyon için hazırdır. </li></ol> 2.. Manyetik Parçacık Hazırlık <ol><li> 10 ul manyetik parçacıkların alın -2.8 μ m çapında - stoktan ve yıkayınız manyetik örnek rafın yardımı ile 190 ul ortam içinde en az 3 kat. </li><li> 5 x 10 6 boncuk / ml parçacık konsantrasyonu ayarlayın. Tipik olarak, yıkanmış boncuk çözeltisi 50 ul% 0.4 glukoz ile M63B1 bir başka 950 μ l ile karıştırılır. </li></ol> 3.. Kanal Hazırlama ve Biyofilm Büyüme <ol><li> Kanal Montaj <ol><li> İki 8 cm uzun parçalar elde etmek için 10 cm uzunluğunda iki kare (800 μ m kenar uzunluğu) borosilikat cam kılcal damarları kesilmiş. </li><li> Ilk yarıda kesmek - - 2 cm arayla 1 cm çıkıntı ile iki ucunda, Şekil 1 deki gibi (yani süper yapıştırıcı denir) hızlı etkili siyanoakrilat tutkal kullanarak iki cam slaytlar üzerine iki kılcal adet Tutkal. </li><li> Tüm kurulum ve daha fazla kanal bağlantısı için gerekli olan boru otoklavlayın. </li><li> Tüm steril malzemeler altında toplamakLaminer akış kaputu: i) monte kanal ve tuzak 1, ii) boru ve bağlantıları, iii) iki kabarcık tuzakları - kabarcık filtre yaygın çocuk damla-besleme (tuzak 1) ve ev yapımı kabarcık tuzak güvenliğini sağlamak için kullanılan daha büyük bir çapa sahip olan bir 4 cm uzun bir boru (trap 2) gibi, iv) kelepçeler, v) M63B1,% 0.4 glukoz, ve vi) atık şişe ile doldurulmuş 30 ml şırınga. </li><li> Atık şişeye şırınga pompası, çocuk kabarcık filtre, ev yapımı kabarcık tuzak, kılcal (Şekil 1 Panel B) ve tüp ile kontrol edilen 50 ml M63B1 şırınga: aşağıdaki sırayla Luer Lock konnektörleriyle veya birleşme ile bütün kurulum bağlayın. Daha sonra, yaklaşık 10 ml / saat, deney oranları daha yüksek bir oranda bir şırınga pompası açmadan, steril M63B1,% 0.4 glukoz ile birlikte kurulum doldurun. Dikkatle izlemek ve devredeki tüm kabarcıklarını yok. </li><li> 10-15 dakika boyunca sistem üzerinden orta akış; eş zamanlı bölüm den 0.5 OD da bakteri süspansiyonu 1 ml karıştırınBölüm 2.2 &#39;de hazırlanan yıkanmış boncuk çözeltisi, 1 ml ile 1.3. </li><li> Öncesi ve sonrası kılcal damarlar: takın (ancak kapatmayın) iki pozisyonlarda boru kelepçeleri. Akışını kapatın. </li><li> Tüpü tutmak için özen hava girişini önlemek için biter, 1 ml şırınga kullanarak ev yapımı baloncuk kapanı sonra tüpün içine bakteri-boncuk karışımı tanıtmak. Tüp yeniden takın ve ardından kelepçeler kapatın. </li><li> İkinci kılcal için aynı işlemleri tekrarlayın ve baloncuklar için tüm tüpleri kontrol edin. </li><li> Mikroskop için transfer aparatı ve yerleşmek ve kılcal yüzeyine bağlamak için bakteri sağlamak için, 15-20 dakika boyunca bekletilmesi. Biraz daha yüksek bir düzeyde atık konteyneri mikroskop sahneye kılcal takın. Mikroskop yanında tezgah üstü üzerine şırınga pompası yerleştirin. Kabarcıklar yakalamak için kılcal düzlemine göre biraz daha yüksek bir kılcal önce kabarcık tuzak yükseltin. </li></ol></li><li> Biyofilm Growth <ol><li> Genellikle 24 veya 48 saat, bu deneylerde - şırınga pompası akış hızını ayarlamak ve akışını başlatmak, biyofilm artık gerekli süre boyunca kılcal yüzeyde geliştirecektir. </li><li> Kılcal alt düzlemde odaklanın ve örnek görüntülerin time-lapse kayıt başlamak - 2 görüntülerin genellikle bir toplama frekans / dk yeterli biyofilm büyüme rapor edecektir. Bu video monitörleri biyofilm büyüme sonrası-kontrol (Video 1, 2 özleri görmek ve 3). </li></ol></li></ol> 4. Manyetik Cımbız Kurulum <ol><li> Elle kontrol XYZ mikromanipülatörler manyetik cımbız vida ve nispeten kılcal cımbız konumunu ayarlamak için mikroskop sahnede mikromanipülatörler vida. Uygun manyetik alan gradyanı gözlem bölgesinde üretilen sağlamak için, Şekil 2&#39;deki gibi cımbız yerleştirin. </li><li> Cımbız t bağlayıno güç amplifikatörü ile fonksiyon jeneratörü 24 saniye sıfır sinyal ve 4, bir dizi sinyal senkronizasyon sağlamak için 20 saniye sonra parlak saha ışık çekim gönderilen bir tetikleyici doğru akım ile 16 saniye yapılmış bir zaman 40 saniye süre üretmek için Şekil 3&#39;te gibi olaylar. Not: Bu iki işlem kılcal yükleme ve ölçüm başı arasında her zaman elde edilebilir. Şekil 4&#39;te genel kroki deney bakın. </li></ol> 5.. Sünme Eğrisi Edinme <ol><li> Sol taraftaki manyetik kutup ve aynı gözlem alanında kılcal sol taraftaki kenar kenarını getirmek için mikroskop kademesinin xy hareket kontrolü kullanın. (Şekil 2), sırasıyla, kılcal kenarı tarafından belirlenen x-ve y-eksenleri kesiştiği ve kutup parçasının kenarında analizi, Referans kökenini al. </li><li> Ince odak c kullanarak kılcal dikey konumunu ayarlamakmikroskop pozisyon ontrol topuzu. Genellikle ilk muayene uçak μ 4-7 m arasında kılcal alt üzerinde yer almaktadır. Video 1. mekansal göndergesel kökeni onun sol üst köşesi vardır xy alanına karşılık gelir. </li><li> Mevcut jeneratörün üzerinde ve aynı zamanda geçiş yaparak Bölüm 4.2 ve Şekil 3&#39;te anlatılan olayların 40 sn dizisini tetikleyecek, elle video 1 görüntü toplama dizisini tetikleyebilir. </li><li> Gerekli videoları elde etmek böylece sola mikroskop aşamasında bir 250 μ m çeviri tarafından komşu hakkı alana kılcal hareket ve dilim 2 video 2 oluşturmak için bölüm 5.3 olarak çalışan ve. 250 x 250 μ m 2 Tipik haliyle 3-4 alanları uçak değiştirilmesi ve yeni bir uçak için aynı işlemleri tekrar önce, x-ekseni boyunca toplanır. </li></ol> 6.. Kuvvet Kalibrasyon <ol><li> Bi-damıtılmış su 190 μ l ve 2 x 10 9 parçacıklar / ml &#39;de manyetik parçacıklar 10 ul gliserol 39.8 g karıştırarak bir gliserol çözeltisini hazırlayın ve bu karışım ile deneysel kanalı doldurmak ve mikroskop sahne üzerine yerleştirin biyofilm örnek için tarif edildiği gibi. </li><li> 4. bölümde belirtildiği gibi manyetik cımbız kurduktan sonra, bölüm 5.4 &#39;de belirtildiği gibi manyetik kuvvet uygulamak ve kalibrasyon dosyasını elde etmek için kılcal her bir parçacık hızı (v) ve konumunu ayıklamak için zaman atlamalı görüntüler olun. Bu dosya stokes hukukuna göre kılcal analiz bölgesinde konumunun bir fonksiyonu olarak uygulanan kuvveti içermelidir, F = 6πRηv (R: partikülün çapı). </li></ol> 7. Analizi <ol><li> 5. bölümünde belirtildiği gibi kazanılmış görüntülerin tüm yığınları için her karede parçacık konumları ile metin dosyalarını almak için bir &quot;parçacık izci&quot; yazılımını kullanın. Istimalg görüntü yığını elde etme sıklığı, zamanın bir fonksiyonu olarak parçacık yer değiştirme (örneğin, Şekil 5 ve Video 4) hesaplar. </li><li> Kuvvet kalibrasyon dosyasını kullanarak, uyum eğrilerine yer değiştirme eğrileri dönüştürmek (- J (t) - malzemenin toplam uyum zamanın bir fonksiyonu olarak) uyum formüle göre: <img alt="" fo:content-width="1in" src="/files/ftp_upload/50857/50857eq1.jpg" width="106" /> bu malzemenin gerilme arasındaki ilişkiyi verir ve daha önce Schnurr ve iş 19 tarafından tespit edilen bir sıkıştırılamaz, homojen bir viskoelastik bir ortam içinde gömülü yarıçapı R bir sonda parçacık için stres uygulanan. </li><li> Viskoelastik malzemeler için genel Burgers modeline uyum sürünme eğrileri ayarlayın ve viskoelastik parametreler, J 0 türetmek, J 1, η 0, her parçacık için η 1 ( <strong&gt; Şekil 6) Burgers formüle göre: <img alt="" fo:content-width="2in" src="/files/ftp_upload/50857/50857eq2.jpg" width="169" /> Not: Bu olgusal analizi daha önce böyle makroskobik rheolojisi Verilere 20-22 yorumlamak biyofilmlerin gibi biyolojik malzemeler dahil geniş bir malzeme yelpazesi için istihdam edilmiştir. </li></ol>

<ol><li>Hall-Stoodley, L., Costerton, J. W., Stoodley, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bacterial+biofilms%3A+from+the+natural+environment+to+infectious+diseases%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Rev+Microbiol%22%5BJournal%5D)">Bacterial biofilms: from the natural environment to infectious diseases.</a> Nat Rev Microbiol. 2, 95-108 (2004).</li>
<li>Donlan, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biofilms%3A+microbial+life+on+surfaces%5BTitle%5D)+AND+%22Emerg+Infect+Dis%22%5BJournal%5D)">Biofilms: microbial life on surfaces.</a> Emerg Infect Dis. 8, 881-890 (2002).</li>
<li>Costerton, J. W., Stewart, P. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Battling+biofilms%5BTitle%5D)+AND+%22Scientific+American%22%5BJournal%5D)">Battling biofilms.</a> Scientific American. 285, 74-81 (2001).</li>
<li>Branda, S. S., Vik, S., Friedman, L., Kolter, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biofilms%3A+the+matrix+revisited%5BTitle%5D)+AND+%22Trends+Microbiol%22%5BJournal%5D)">Biofilms: the matrix revisited.</a> Trends Microbiol. 13, 20-26 (2005).</li>
<li>Flemming, H. C., Wingender, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+biofilm+matrix%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Rev+Microbiol%22%5BJournal%5D)">The biofilm matrix.</a> Nat Rev Microbiol. 8, 623-633 (2010).</li>
<li>Costerton, J. W., Stewart, P. S., Greenberg, E. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bacterial+biofilms%3A+a+common+cause+of+persistent+infections%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Bacterial biofilms: a common cause of persistent infections.</a> Science. 284, 1318-1322 (1999).</li>
<li>Stewart, P. S., Franklin, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Physiological+heterogeneity+in+biofilms%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Rev+Microbiol%22%5BJournal%5D)">Physiological heterogeneity in biofilms.</a> Nat Rev Microbiol. 6, 199-210 (2008).</li>
<li>Stoodley, P., Lewandowski, Z., Boyle, J. D., Lappin-Scott, H. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Structural+deformation+of+bacterial+biofilms+caused+by+short-term+fluctuations+in+fluid+shear%3A+an+in+situ+investigation+of+biofilm+rheology%5BTitle%5D)+AND+%22Biotechnology+and+bioengineering%22%5BJournal%5D)">Structural deformation of bacterial biofilms caused by short-term fluctuations in fluid shear: an in situ investigation of biofilm rheology.</a> Biotechnology and bioengineering. 65, 83-92 (1999).</li>
<li>Klapper, I., Rupp, C. J., Cargo, R., Purvedorj, B., Stoodley, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Viscoelastic+fluid+description+of+bacterial+biofilm+material+properties%5BTitle%5D)+AND+%22Biotechnol+Bioeng%22%5BJournal%5D)">Viscoelastic fluid description of bacterial biofilm material properties.</a> Biotechnol Bioeng. 80, 289-296 (2002).</li>
<li>Korstgens, V., Flemming, H. C., Wingender, J., Borchard, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Uniaxial+compression+measurement+device+for+investigation+of+the+mechanical+stability+of+biofilms%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+microbiological%22%5BJournal%5D)">Uniaxial compression measurement device for investigation of the mechanical stability of biofilms.</a> Journal of microbiological. 46, 9-17 (2001).</li>
<li>Cense, A. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanical+properties+and+failure+of+Streptococcus+mutans+biofilms%2C+studied+using+a+microindentation+device%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+microbiological+methods%22%5BJournal%5D)">Mechanical properties and failure of Streptococcus mutans biofilms, studied using a microindentation device.</a> Journal of microbiological methods. 67, 463-472 (2006).</li>
<li>Shaw, T., Winston, M., Rupp, C. J., Klapper, I., Stoodley, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Commonality+of+elastic+relaxation+times+in+biofilms%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+Letters%22%5BJournal%5D)">Commonality of elastic relaxation times in biofilms.</a> Physical Review Letters. 93, (2004).</li>
<li>Towler, B. W., Rupp, C. J., Cunningham, A. B., Stoodley, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Viscoelastic+properties+of+a+mixed+culture+biofilm+from+rheometer+creep+analysis%5BTitle%5D)+AND+%22Biofouling%22%5BJournal%5D)">Viscoelastic properties of a mixed culture biofilm from rheometer creep analysis.</a> Biofouling. 19, 279-285 (2003).</li>
<li>Lau, P. C., Dutcher, J. R., Beveridge, T. J., Lam, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Absolute+quantitation+of+bacterial+biofilm+adhesion+and+viscoelasticity+by+microbead+force+spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Biophysical+journal%22%5BJournal%5D)">Absolute quantitation of bacterial biofilm adhesion and viscoelasticity by microbead force spectroscopy.</a> Biophysical journal. 96, 2935-2948 (2009).</li>
<li>Poppele, E. H., Hozalski, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Micro-cantilever+method+for+measuring+the+tensile+strength+of+biofilms+and+microbial+flocs%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+microbiological+methods%22%5BJournal%5D)">Micro-cantilever method for measuring the tensile strength of biofilms and microbial flocs.</a> Journal of microbiological methods. 55, 607-615 (2003).</li>
<li>Aggarwal, S., Poppele, E. H., Hozalski, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Development+and+testing+of+a+novel+microcantilever+technique+for+measuring+the+cohesive+strength+of+intact+biofilms%5BTitle%5D)+AND+%22Biotechnology+and+bioengineering%22%5BJournal%5D)">Development and testing of a novel microcantilever technique for measuring the cohesive strength of intact biofilms.</a> Biotechnology and bioengineering. 105, 924-934 (2010).</li>
<li>Guélon, T., Mathias, J. -D., Stoodley, P. Biofilm Highlights. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aGu%C3%A9lon%2C+T+%22Series+on+Biofilms+%28eds+Hans-Curt+Flemming%2C+Jost+Wingender%2C+%26+Ulrich+Szewzyk%29%22">Series on Biofilms (eds Hans-Curt Flemming, Jost Wingender, & Ulrich Szewzyk)</a>. 5, Springer. Berlin Heidelberg. (2011).</li>
<li>Galy, O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mapping+of+Bacterial+Biofilm+Local+Mechanics+by+Magnetic+Microparticle+Actuation%5BTitle%5D)+AND+%22Biophysical+journal%22%5BJournal%5D)">Mapping of Bacterial Biofilm Local Mechanics by Magnetic Microparticle Actuation.</a> Biophysical journal. 103, 1-9 (2012).</li>
<li>Schnurr, B., Gittes, F., MacKintosh, F. C., Schmidt, C. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Determining+Microscopic+Viscoelasticity+in+Flexible+and+Semiflexible+Polymer+Networks+from+Thermal+Fluctuations%5BTitle%5D)+AND+%22Macromolecules%22%5BJournal%5D)">Determining Microscopic Viscoelasticity in Flexible and Semiflexible Polymer Networks from Thermal Fluctuations.</a> Macromolecules. 30, 7781-7792 (1997).</li>
<li>Aggarwal, S., Hozalski, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effect+of+Strain+Rate+on+the+Mechanical+Properties+of+Staphylococcus+epidermidis+Biofilms%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">Effect of Strain Rate on the Mechanical Properties of Staphylococcus epidermidis Biofilms.</a> Langmuir. 28, 2812-2816 (2012).</li>
<li>Towler, B. W., Cunningham, A., Stoodley, P., McKittrick, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+model+of+fluid-biofilm+interaction+using+a+Burger+material+law%5BTitle%5D)+AND+%22Biotechnol+Bioeng%22%5BJournal%5D)">A model of fluid-biofilm interaction using a Burger material law.</a> Biotechnol Bioeng. 96, 259-271 (2007).</li>
<li>Jones, W. L., Sutton, M. P., McKittrick, L., Stewart, P. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chemical+and+antimicrobial+treatments+change+the+viscoelastic+properties+of+bacterial+biofilms%5BTitle%5D)+AND+%22Biofouling%22%5BJournal%5D)">Chemical and antimicrobial treatments change the viscoelastic properties of bacterial biofilms.</a> Biofouling. 27, 207-215 (2011).</li>
<li>Apgar, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multiple-particle+tracking+measurements+of+heterogeneities+in+solutions+of+actin+filaments+and+actin+bundles%5BTitle%5D)+AND+%22Biophysical+journal%22%5BJournal%5D)">Multiple-particle tracking measurements of heterogeneities in solutions of actin filaments and actin bundles.</a> Biophysical journal. 79, 1095-1106 (2000).</li>
</ol>

Biz ifşa hiçbir şey yok.

Bu manyetik parçacık tohumlama ve özgün durumuna büyüyen bir biyofilm viskoelastik parametrelerinin yerinde 3D ​​haritalama etkin deney çekerek. Bu yaklaşım E. mekanik heterojenitesini ortaya coli biyofilm burada büyüyen ve güçlü bir temel hücre dışı matrisin anlamı ve çapraz bağlama derecesini daha doğrusu düşündüren, biyofilm fiziksel özellikleri destekleyen biyofilm bileşenleri işaret ipuçları verdi. Biyolojik bakteri tabakası mekanik özellikler desen t...

Bakteriyel biyofilm biyolojik veya yapay zeminlerde 1-3 ile bağlantılı bakteri toplulukları vardır. Bunlar, bu yapı 4,5 korur ve stabilize polisakarit açısından zengin hücre-dışı matrisin üretimi ile bağlanmış bir yapışma büyüme mekanizma ile oluştururlar. Bu biyofilm yüzeylere yapışmış hücrelerin sadece pasif topluluğu değil, ama örgütlü ve dinamik, karmaşık biyolojik sistemleri. Bakteri biyofilm yaşam tarzına planktonik geçtiğinizde, gen ifadesi ve hücre fizyolojisi değişiklikleri antimikrobiklere artan direnci yanı sıra gözlenen ve bir çok kalıcı ve kronik enfeksiyonların 6 kökenli olmanın bağışıklığı ev sahipliği vardır. Ancak, bu canlı yapıların kontrollü gelişimi de bu tür tehlikeli atık sahalarının biyoremediasyonda, endüstriyel su veya Kirlenmiş toprağı ve yeraltı sularını korumak için biyo-engellerin oluşumu biyo-filtre olarak endüstriyel ve çevre uygulamaları için fırsatlar sunuyortirme. Yaşam biyofilm şekilde spesifik moleküler özellikleri giderek tarif edilirken, toplum kalkınması ve sebat sürüş mekanizmalar belirsizdir. Tarama elektrokimyasal veya floresan mikroskobu kullanarak microscale ölçümlerde son gelişmeleri kullanarak, bu canlı örgütler yapısal, kimyasal ve biyolojik heterojenite 7 önemli sergiledikleri gösterilmiştir. Oysa, şimdiye kadar, biyofilm mekaniği ağırlıklı makroskopik incelenmiştir. Örneğin, biyofilm flamalar gözlenmesi nedeniyle sıvı akış oranlarında 8,9 değişimlere deformasyon, biyofilm adet tek eksenli sıkıştırma agar ortamından kaldırın veya kapak sonra 10,11, çevreden toplanan biyofilm kesme ve bir paralel transfer slaytlar üzerinde büyüdü plaka rheometre 12,13, AFM konsol 14 veya özel bir MICR bağlı bir bakteriyel biyofilm ile cam boncuk ve kaplamalı kullanarak atomik kuvvet spektroskopisimüstakil biyofilm parçalarının 15,16 çekme kuvvetinin ölçülmesi için ocantilever yöntem olup, malzeme 17 viskoelastik doğası hakkında yararlı bilgi veren, son on yıl içinde uygulanmıştır. Ancak, bu madde genellikle bu yaklaşımlarda olduğu ve kendi doğal çevresi, çıkarıldığında in situ biyofilm mekanik özellikleri üzerinde bilgiler kaybolur gibi görünmektedir. Ayrıca, homojen bir malzeme olarak biyofilm tedavi toplum içinde fiziksel özelliklerinin olası heterojenliği hakkında bilgi kaçırır. Bu nedenle, yapı, biyofilm içinde mekanik ve bu gen ifadesi modelleme veya kimyasal gradyanlar gibi biyolojik özelliklerin tesisinin etkileri hemen hemen tanınabilir. Biyofilm fiziksel özelliklerinin bir mikro tanımı doğru ilerlemeye, yeni özel aletler gereklidir. Bu kağıt elde etmek için tasarlanmış özgün bir yaklaşım detaylarıbiyofilm rahatsız ve mikro malzeme özelliklerinin mekansal dağılımı çizim ve daha sonra mekanik heterojenliğini sağlayan olmadan yerinde yerel mekanik parametrelerin ölçümü. Deneyin ilkesi, olgun biyofilm manyetik cımbız kullanarak uzaktan yükleme ardından manyetik mikro büyüyen bir biyofilm doping üzerinde durmaktadır. Mikroskop altında görüntülenmiş kontrollü manyetik kuvvet uygulaması altında parçacık deplasman yerel viskoelastik parametresi türetme, kendi yerel çevre raporlama her parçacık sağlar. Bu verilerden, biyofilm 3B mekanik profil mekansal ve çevresel durum bağımlılıkları açığa çizilebilir. Bütün deney, E. burada gösterilir Bir zorlandığı F-benzeri plazmid taşıyan bir genetiği suşu tarafından yapılan coli biyofilm. Son kağıt 18&#39;de detaylı sonuçlar bozulmamış biyofilm mekaniğinin iç benzersiz bir vizyon sağlar.

<table><tbody><tr><td colspan="4">Tablo 1: Reaktifler ve hücreler</td></tr><tr><td>Manyetik parçacıklar</td><td>Yaşam teknolojileri</td><td>14307D</td><td>Mikrometrik manyetik parçacık, 2.8 & m çap</td></tr><tr><td>Ampisilin (Antibiyotik)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>A9518</td><td></td></tr><tr><td>Tetrasiklin (Antibiyotik)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>87128</td><td></td></tr><tr><td>Bakteri suşu MG1655gfpF</td><td>UGB, Institut Pasteur, Fransa</td><td></td><td>Yüzeyinde Ampisilin ve tetrasikline dayanıklı F pili üretir.</td></tr><tr><td colspan="4">Tablo 2: Kılcal damarlar ve borular</td></tr><tr><td>Pediatrik perfüzyon için filtreler</td><td>Prodimed-Plastimed</td><td>6932002</td><td></td></tr><tr><td>İçi Boş Kare Kılcal Damarlar</td><td>Kompozit Metal Scientific</td><td>8280-100</td><td>Borosilikat camdan üretilmiştir. Kare 0,8 mm x 0,8 mm</td></tr><tr><td>Boru silikon peroksid</td><td>VWR international</td><td>228-0512</td><td>Çap 1 mm</td></tr><tr><td>Boru silikon peroksit</td><td>VWR international</td><td>228-0700</td><td>Çap 3 mm</td></tr><tr><td colspan="4">Tablo 3: Biyofilm büyümesi</td></tr><tr><td>Lizojeni Et Suyu (LB) çözeltisi</td><td>Amresco-VWR</td><td>J106-10PK</td><td>Bakteri yetiştirmek için kullanılan standart ortam.</td></tr><tr><td>M63B1 çözeltisi</td><td>Ev yapımı</td><td></td><td>Standart minimum ortam, bakteri yetiştirmek için kullanılır.</td></tr><tr><td>Glikoz</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>G8270</td><td>% 0.4 glikoz ile M63B1 ortamı yapmak için kullanılır.</td></tr><tr><td colspan="4">Table 4: Elektronik</td></tr><tr><td>Kamera EMCCD&nbsp; &nbsp;</td><td>Hamamatsu</td><td>C9100-02</td><td></td></tr><tr><td>Isıtıcı kontrol cihazı</td><td>Dünya hassas aletleri</td><td>300354</td><td></td></tr><tr><td>Fonksiyon üreteci</td><td>Agilent teknolojileri</td><td>33210A</td><td></td></tr><tr><td>Güç</td><td>amplifikatörü Ev yapımı</td><td></td><td>4 A'ya kadar genlikli bir akım sinyali verir.</td></tr><tr><td>Şırınga pompaları</td><td>Kd Scientific</td><td>KDS-220</td><td></td></tr><tr><td>Shutter</td><td>Vincent Associates</td><td>Uniblitz T132</td><td></td></tr><tr><td>Manyetik cımbız</td><td>Ev yapımı</td><td></td><td>Her biri 2,120 tur 0,56 mm çapında bakır tel ve yumuşak manyetik alaşımlı çekirdeklere sahip bir bakır bobinden yapılmış iki elektromanyetik kutup (Supra50-Arcelor Mittal, Fransa) <güçlü>Şekil 10</güçlü>'de gösterilen plana göre kare şeklindedir. İki çekirdek, kılcal damarın uzunluğu boyunca bir yönde manyetik bir kuvvet oluşturmak için kuzey kutbuna bakacak şekilde güney kutbuna bakacak şekilde monte edilir. Şekil 11'daki bobin kablolama ayrıntılarına bakın.</td></tr><tr><td colspan="4">Tablo 5: Optik</td></tr><tr><td>Ters mikroskop&nbsp;</td><td>Nikon</td><td>TE-300</td><td></td></tr><tr><td>S Fluor x40 Objektif (NA 0.9, WD0.3)</td><td>Nikon</td><td></td><td>Bu, biyofilmin derinlikte gözlemlenmesini sağlayan uzun bir çalışma mesafesi objektifidir.</td></tr><tr><td>Epifloresan filtreleri: 1) yeşil floresan için: Exc 480/20 nm; DM 495; Em 510/20&nbsp; 2) Kırmızı floresan için: Exc 540/25 nm; DM 565; Em 605/55</td><td>Chroma</td><td>1)#49020 2)#31002</td><td>Kuvvet uygulaması üzerine partikül yer değiştirmesi, kırmızı floresenjans filtre bloğu kullanılarak kaydedilir.</td></tr><tr><td colspan="4">Tablo 6: Görüntü analizi</td></tr><tr><td>ImageJ</td><td>NIH - parçacık izleyici eklentisi</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

için mikrometrik sondalar uzaktan manyetik uyarılı<em&gt; in situ</embakteriyel biyofilm fiziksel Özelliklerinin&gt; 3d mapping

Remote Magnetic Actuation of Micrometric Probes for in situ 3D Mapping of Bacterial Biofilm Physical Properties

Arabirimlerde Bakteriyel yapışma ve bir büyüme üç boyutlu heterojen yapılar olarak adlandırılan biyofilm oluşumuna yol açar. Bu yapılar konut hücreler, hücre-dışı polimerik madde bir ağ aracılığı ile fiziksel etkileşimler ile bir arada tutulur. Bakteriyel biyofilm birçok insan faaliyetlerini etkileyecek ve onların özelliklerinin anlaşılması gelişim daha iyi bir kontrol için çok önemlidir - bakım veya eradikasyonu - bunların olumsuz ya da olumlu sonuca bağlı. Bu çalışma, şimdiye kadar, sadece bir makroskopik ve homojen malzeme açısından incelendiğinde, yerinde olmuştu biyofilm lokal fiziksel özellikleri ölçmek için hedefleyen yeni bir yöntem tarif eder. Burada tarif edilen deney, uzaktan biyofilm yapısal özelliklerini bozmadan işletilebilen lokal probları tohum için büyüyen bir biyofilm içine verilmesi manyetik parçacıklar içerir. Adanmış manyetik cımbız deve vardıbiyofilm gömülü her parçacık üzerinde tanımlı bir kuvvet uygulamak için miştir. Kurulum parçacık çekme dönemi time-lapse görüntülerin kaydını etkinleştirmek için bir mikroskop sahnede monte edilir. Parçacık yörüngeleri sonra çekme dizisinden ekstre edilir ve yerel viskoelastik parametreleri ve böylece parametrelerin 3D-uzaysal dağılımının sağlanması için, her parçacık deplasman eğrilerinden elde edilmiştir. Biyofilm mekanik profili içine anlayışlar kazanıyor mimari özellikleri ve bu yapıların belirli biyoloji arasındaki ilişkiyi netleştirmek için biyofilm kontrol amaçlı bakış bir mühendisin açısından değil, aynı zamanda temel bir bakış açısıyla esastır.

Tipik bir analiz orijinal düzeni bozmadan canlı bir biyofilm üzerinde mikron ölçeğinde viskoelastik parametrelerin dağılımını sağlar. Elastik uyumluluk - - derinliği boyunca ve biyofilm bir yan boyut boyunca y-ekseninin z-ekseninin bir fonksiyonu olarak verilir Tipik sonuçlar J 0 değerleri Şekil 7 &#39;de gösterilmiştir. Her nokta sürünme eğrisi analizi J 0 değer sağlamıştır bir boncuk karşılık gelir. Veri neredeyse üç büyüklükte emir ama aynı zamanda güçlü yanal heterojenliği üzer...

Bu çalışma, bir ince biyolojik bakteri tabakası ve in situ ara yüzeylerde mikro-organizmalar tarafından yapılmış karmaşık yaşam malzemenin lokal mekanik özelliklerini ölçmek için özel bir manyetik cımbız geliştirilmesi tohumlanmış manyetik parçacıkların uzaktan harekete dayalı orijinal bir yöntem göstermektedir.

Için Mikrometrik Sondalar uzaktan manyetik uyarılı<em&gt; In situ</emBakteriyel biyofilm Fiziksel Özelliklerinin&gt; 3D Mapping

Bacterial adhesion and growth on interfaces lead to the formation of three-dimensional heterogeneous structures so-called biofilms. The cells dwelling in ...

Aşağıdaki deneyin genel amacı, bir bakteriyel biyofilmin yerel fiziksel özelliklerini mikrometrik ölçekte C'de iki farklı ölçümle belirlemektir. Bunu gerçekleştirmek için, büyüyen bir biyofilm içerisine, biyofilmin yapısal özelliklerini bozmadan uzaktan hareket ettirilebilen problar olarak görev yapacak manyetik partiküller yerleştirilir. Ardından, her bir partikül üzerine tanımlanmış bir kuvvet uygulamak için özel manyetik cımbızlar kullanılır.Biyofilm içerisine yerleştirilen parçacıkların, manyetik çekimle tetiklenen yer değiştirmeleri, yerel viskoelastik parametreleri türetmek ve biyofilmin mekanik özelliklerinin 3D uzamsal dağılımını sağlamak amacıyla video mikroskopi kullanılarak izlenir. E. coli biyofilminin mekanik heterojenliğini gösteren ve hangi biyofilm bileşenlerinin biyofilmin fiziksel özelliklerini desteklediğine dair ipuçları veren sonuçlar elde edilir. Dolayısıyla, bu tekniğin mikroskopi, koloji veya tüm biyovejetasyon gibi mevcut yöntemlere göre temel avantajı, malzemenin orijinal yapısını bozmadan mekanik özelliklerin uzamsal dağılımını in situ olarak raporlamasıdır.Bu protokol için manyetik partikülleri hazırlamak amacıyla, partikülleri yeniden süspande etmek içi

remote-magnetic-actuation-micrometric-probes-for-situ-3d-mapping

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Biyomühendislik

Burada, yüksek çözünürlüklü nano ölçekli yüzey potansiyeli haritaları oluşturmak için bir araç olarak Kelvin prob kuvveti mikroskobunun kullanımını açıklayan bir protokol sunuyoruz. Bu araç, mikroorganizmaların substrat yüzeylerine bağlanma kapasitesi üzerindeki yüzey potansiyelinin rolünü değerlendirmek için uygulandı.

Kelvin Probe Kuvvet Mikroskobu kullanılarak Bakterilerin Yüzey Potansiyel Ölçümü

Parçacık izleme mikroreolojisi, malzemelerin viskoelastisitesini araştırır. Burada teknik, bir bakteri biyofilminin farklı matris bileşenlerinin viskoelastisite, sürünme uyumu ve etkili çapraz bağlama rollerini belirlemek için kullanılır. Matris, bakteriler tarafından salgılanan polimerik maddelerden oluşur ve bileşenleri biyofilm yapısını ve mekanik özelliklerini belirler.

Parçacık izleme Microrheology tarafından Biyofilmler Mekanik Özelliklerinin Yerinde Haritalama

Bu protokol büyümek ve niteliksel konfokal ve elektron mikroskobu ile mantar hif bakteri biyofilm analiz etmek için yeni bir yöntem açıklanır.

Yeni Bir Yöntem Filamentli Mantar kolonileri ile ilgili Bakteriyel Biyofilmler Niteliksel Çok ölçekli Analizi için kullanılması Eşodaklı ve Elektron Mikroskobu

Bu çalışma, sitoplazmaya verilen manyetik mikroboncuklar yoluyla hücre çekirdeğine doğrudan mekanik kuvvet uygulamak ve eşzamanlı canlı hücre floresan görüntülemesi yapmak için yeni bir protokol sunmaktadır.

Çekirdek Mekanobiyolojisini Incelemek için 3D Manyetik Kuvvet Aktüatörü ve Çok Fonksiyonlu Floresan Görüntülemeyi Birleştirmek

Manyetik kuvvet mikroskobu (MFM), örnek topografyasını ve yerel manyetik alan gücünü nano ölçekli çözünürlükle ölçmek için dikey olarak mıknatıslanmış bir atomik kuvvet mikroskobu probu kullanır. MFM uzamsal çözünürlüğünü ve hassasiyetini optimize etmek, azalan kaldırma yüksekliğini artan tahrik (salınım) genliğine karşı dengelemeyi gerektirir ve inert bir atmosfer eldiven kutusunda çalışmaktan yararlanır.

Nano Ölçekli Manyetik Etki Alanlarını Görselleştirmek için Manyetik Kuvvet Mikroskobu Çözünürlüğünü ve Duyarlılığını Optimize Etme

Burada, kuvvete duyarlı biyomoleküller üzerinde maksimum 1.2 kHz hızında nanomekanik ölçümler yapan yüksek hızlı bir manyetik cımbız kurulumunu açıklıyoruz. DNA saç tokalarına ve SNARE komplekslerine model sistemler olarak uygulanmasını tanıtıyoruz, ancak mekanobiyolojik olaylarda yer alan diğer moleküllere de uygulanabilecektir.

Kuvvete duyarlı elemanlarda nanomekanik ölçümler için yüksek hızlı manyetik cımbız

Bu makale, Proteus mirabilis biyofilmleri için özel olarak tasarlanmış bir Genleşme Mikroskobu tekniği olan PmbExM için kapsamlı bir protokol sunmaktadır. PmbExM, izotropik, 4,3 kat genişleme elde etmek için biyofilm numunelerinin aşamalı olarak enzimatik bir şekilde işlenmesini kullanır ve bu sapsız mikrobiyal topluluklar içindeki hücresel ve hücre altı yapıların uzamsal organizasyonunun süper çözünürlüklü analizini sağlar.

Proteus mirabilis Biyofilminin Genleşme Mikroskobu ile Süper Çözünürlüklü Görüntülenmesi

Lazer mikro işleme kullanılarak ışık emici kompozit polimer malzemelerin, özellikle manyetoaktif elastomerlerin (MAE'ler) yüzey topografyasını emmek için bir yöntem sunulmaktadır. Bu yöntem, topografik tasarımlarda ve hızlı prototiplemede büyük esneklik sağlar. MAE yüzeylerinin yapılandırılması, karakterizasyonu ve bunların dış manyetik alana tepkisi ile ilgili bir örnek gösterilmiştir.

Polimer Yüzey Topografyası Tasarımı için Lazer Mikro İşleme

Bu makale, panoramik görüntüleme sistemi kullanılarak Langendorff perfüze tavşan kalbinde, optik haritalama deneylerini için temel prosedürleri ve ikili (voltaj ve kalsiyum) görüntüleme yöntemidir.

Çok parametreli Langendorff perfüze Tavşan Kalp Optik Haritalama

Bu kağıt sağlam izole Langendorff transmembran potansiyeli (Vm) ve geçici hücre içi kalsiyum (CAT) optik haritalama sırasında diseksiyon prosedürü, enstrümantal kurulum ve deneysel koşullar fare kalpleri perfüze.

Fare Kalp Aksiyon Potansiyelleri ve Kalsiyum Geçici Optik Haritalama

Öğrenin, manyetik cımbızlar kullanarak E. coli biyofilmlerinin yerel viskoelastik özelliklerini in situ ölçme yöntemini. Bu teknik, biyofilmin yapısını bozmadan 3D mekanik haritalama sağlar.

Için Mikrometrik Sondalar uzaktan manyetik uyarılı

Daha fazla video keşfet