Ce travail a été financé par l&#39;Alliance des nanosanté pré-centre Prix (W81XWH-11-2-0168) et le Texas Center for nanomédecine cancer (1U54CA151668-01).

1. La fabrication de puces <ol><li> Créer la solution de revêtement pour la puce en commençant par la solution de précurseur de silicate hydrolysé. Mélanger 14 ml de tétraéthylorthosilicate (TEOS) avec 17 ml d&#39;éthanol, 6,5 mL d&#39;eau déminéralisée et de 0,5 mL de HCl 6M sous forte agitation (1200 tours par minute) en utilisant une plaque chauffante remuer. Chauffer cette solution à 80 ° C pendant 2 heures, en maintenant l&#39;agitation constante. </li><li> Préparer des solutions de polymères en ajoutant l&#39;souhaitée tri-bloc coploymer (pluronic F127, L121 et P123) à 10 ml d&#39;éthanol à température ambiante sous forte agitation. Compléter le mélange en ajoutant 7,5 ml de la solution de silicate (provenant de l&#39;étape 1.1) dans la solution de copolymère tri-séquencé suivie par 2 heures de forte agitation à température ambiante. Cela représente la solution de revêtement final. </li><li> Appliquer une ml de solution de revêtement à une tranche de silicium 4 pouces par centrifugation à une vitesse de 1500 tours par minute pendant 20 secondes. Puis chauffer à 80 ° C pendant 12 heures. </li><li> Chauffer les films de supprimer su organiquerfactant en élevant la température de 1 ° C par minute à 425 ° C, puis cuire au four pendant 5 heures. </li><li> Pré-traiter la surface de la silice mésoporeuse puce (MPS) avec l&#39;oxygène de plasma incinération (Plasma Asher - Mars Plasma System). (Taux de O Flow 2: 80 sccm, puissance: 300 W, temps: 10 minutes). </li><li> Facultatif modification chimique de surface: puces silanate dans organosilane 3% dans un mélange méthanol: eau DI (19:1) solution pendant 72 heures à température ambiante dans un mélange N 2 boîte à gants. Rincer successivement avec du méthanol et de l&#39;eau DI. Cure puces à 110 ° C pendant 15 minutes dans un four à chaleur tournante à commande. </li></ol> 2. Exemple de pré-traitement <ol><li> Ajouter TFA et ACN à chaque échantillon de sérum de telle sorte que les concentrations finales sont TFA 0,01% et 5% ACN. Vortex pour mélanger. </li><li> Agiter ces échantillons sur une table de vortex agitateur à température ambiante pendant 30 minutes. </li></ol> 3. Fractionnement du sérum <ol><li> Pré-cuire puces pendant la nuit dans un four à 160 ° C. Alternativement, le stockagee les jetons dans un dessiccateur jusqu&#39;au moment de servir pour éviter l&#39;hydratation de la surface de l&#39;eau dans l&#39;air ambiant. </li><li> Utilisation de l&#39;air comprimé à dépoussiérer les particules pouvant se trouver sur la surface de la puce. </li><li> Couper préfabriqué, acheté CultureWell chambré lamelle d&#39;inclure le nombre souhaité de puits. Lamelle propre avec de l&#39;éthanol à 100%, puis les placer sur la surface de la puce MPS. Appuyez sur le bas lamelle avec une pince pour assurer une étanchéité complète à puce. </li><li> Introduire à la pipette 10 uL d&#39;échantillon de sérum dans chaque puits 3 mm. Incuber pendant 30 minutes dans une chambre humide à température ambiante. </li><li> Introduire à la pipette de sérum jusqu&#39;à de puits et de les jeter. Introduire à la pipette 10 uL d&#39;eau déminéralisée à chaque puits pour se laver de plus grosses protéines. Répétez 4 fois. </li><li> Prélever 5 pi de tampon d&#39;élution (0,1% de TFA + 50% ACN) à chaque échantillon. Pipeter de haut en bas de 30 fois tout en se déplaçant autour de la pointe de pipette dans le puits pour mélanger le tampon d&#39;élution. (À appliquer uniquement tampon d&#39;élution à 1-2 échantillons à la fois pour prévenir tampon d&#39;élutionde s&#39;évaporer aussi rapidement). </li><li> Après le mélange, pipeter tout le tampon d&#39;élution et placer dans un microtube avant d&#39;être prêt à effectuer l&#39;analyse MALDI-TOF. </li><li> Afin d&#39;imiter la complexité d&#39;un échantillon biologique et d&#39;évaluer l&#39;effet d&#39;enrichissement dans la récolte espèces de faible poids moléculaire avec notre système de fractionnement sur puce, nous avons choisi et assemblé un mélange standard de protéines et de peptides de comptage vingt-six espèces différentes avec un large gamme de poids moléculaires (900-66 500 Da) et IP (4.0 à 10.2) et des concentrations de 0,5 à 8 (pmol / ul) (voir la liste des protéines dans le tableau 1). </li></ol> 4. MALDI-TOF analyse des peptides <ol><li> Spot de 0,5 ul de l&#39;échantillon à la plaque cible MALDI et laisser sécher. </li><li> Spot 0,5 matrice pi (α-cyano-4-hydroxycinnamique (ACSSD), 5 g / L) ou une solution saturée d&#39;acide trans-3 ,5-diméthoxy-4-hydroxycinnamique (SA) dans de l&#39;acétonitrile contenant 50% et du TFA 0,1% permettent de co-cristallisation. &lt;/ Li&gt; <li> Spot de 0,5 pi de solution d&#39;étalonnage à chaque tache d&#39;étalonnage et laisser sécher. </li><li> Insérez la plaque cible en spectromètre de masse MALDI-TOF. La machine doit être configurée en mode réflecteur positive avec une intensité laser de 4200 et 3000 coups par échantillon. La gamme de masse choisie devrait être de 800 à 5000 Da avec une masse de la cible de 2000 Da. </li><li> Effectuer la même analyse MALDI-TOF en mode linéaire, mais changer la gamme de masse de 900 à 10.000 Da ou 3000 à 70.000 Da et une masse de la cible de 5000 Da. </li></ol> 5. Analyse des données <ol><li> Les spectres brut ont été traitées avec le logiciel ConvertPeakList et les données ont été exportées vers un logiciel de prétraitement SpecAlign. Tous les spectres ont été alignées en utilisant la méthode de corrélation PAFFT et les intensités ont été normalisées à courant ionique total (CIT) dans chaque spectre correspondant. Tous les spectres ont été lissés et débruitées avec un facteur de 4 et 0,5, respectivement. Les pics ont été détectés avec une base de référence de 0,5 fenêtre de masse, du 21 et la hauteurratio de 1,5, les valeurs négatives ont été retirés avant l&#39;analyse. </li><li> Classification hiérarchique a été réalisée en utilisant Cluster 3.0 et visualisées avec le logiciel Mapletree. Spectrométrie de masse MALDI données (m / z intensités des pics) est une transformation logarithmique, normalisée, et centré médiane. Corrélation de Pearson a été utilisée pour calculer la distance entre les échantillons, et le regroupement de liaison complète a été effectuée. </li><li> Un étudiant indépendant t-test a été utilisé pour la comparaison entre les groupes (n = 2 groupes) pour chaque pic détecté MS avant l&#39;analyse classification non supervisée hiérarchique. Une P-value de 0,02 ou moins est considérée comme significative pour sélectionner des peptides et des protéines différentiellement récoltés parmi les différentes puces protéomiques mésoporeux (grands pores vs petits pores). </li></ol> 6. Les résultats représentatifs Comme le montre la figure 1, dans cette étude, nous avons fabriqué une série de films minces de silice mésoporeuse avec une variété de nanotextures et exhaustive exploré lautilisation sélective dans ir figure capture et l&#39;enrichissement de peptides et de protéines LMW à partir de sérum humain. 2a et b représentent les spectres MS de l&#39;échantillon non traité sérum pour des peptides dans la plage de 900 à 10 000 Da et pour des protéines dans la gamme de 3000 ~ 70000 Da, respectivement . Ces spectres illustrer la suppression du signal dans la région LMW en raison de la présence de puits ionisé, hautement abondante, de poids moléculaire élevé (HMW) des protéines telles que l&#39;albumine. Figure 2c et d représentent les spectres MS de l&#39;échantillon de sérum après fractionnement par le L121 MPS (taille de pores, 6 nm). La majorité des grosses molécules ont été épuisés, ce qui entraîne un enrichissement significatif des composants LMW. Comme un contrôle, le même échantillon de sérum a été appliqué sur une surface non poreuse de la silice pure à évaluer la spécificité des films minces MPS pour la récupération LMWP. Comme on peut le voir dans la figure 2e et f, il n&#39;y avait pas de récolte importante de pepmarées ou des protéines de la silice non poreuse. Ainsi, il peut être conclu que c&#39;était l&#39;architecture mésoporeux et non l&#39;affinité surface de la silice, qui constitue le facteur prédominant dans l&#39;enrichissement de LMWP. Des variations contrôlées avec précision dans la taille des pores peut être obtenue par l&#39;utilisation de copolymères avec différentes longueurs de bloc hydrophobes. En utilisant les protéines et conçus mélange des peptides, l&#39;effet de la taille des pores sur le peptide LMW et l&#39;efficacité de récupération des protéines a été étudié à l&#39;aide MPS films minces préparées à partir de quatre agents tensioactifs Pluronic (F127, P123, L121, L121 et plus l&#39;agent de gonflement) avec différents rapports de volumes des composants hydrophiles et hydrophobes pour former des tailles de pores de 3,7 nm, 5.2, 7.4 nm nm, et de 9,0 nm, respectivement. Cette gamme de tailles de pores conduit à la reprise d&#39;un répertoire différent des peptides et des protéines à partir du même échantillon de sérum par la taille et l&#39;exclusion forme (figure 3). Les spectres de protéines à haut poids moléculaire demonstrate l&#39;échelle moléculaire de coupure de chaque type de puce. En plus de la déplétion dépendant de la taille des protéines HMW, le fractionnement sur puce de la solution normes affiche un différentiel et l&#39;enrichissement sélectif d&#39;espèces LMW associés à des tailles de pores. Le regroupement dans les deux sens hiérarchique présenté dans la figure 3b montre le motif d&#39;enrichissement LMW normes obtenu avec le MSC différent. Même si tous les peptides sont en dessous de la moléculaire de coupure des puces, il existe une corrélation positive entre la taille des pores et le poids moléculaire des espèces piégées. Le MSC avec des pores dilatés, jusqu&#39;à 9 nm, de préférence récolter plus grands peptides, tandis que les petits peptides sont récupérés de manière plus efficace par les puces avec des pores plus petits. La transformation structurelle de l&#39;arrangement mésoporeux a été réalisée en ajustant la concentration du polymère modèle. Augmentation de la concentration du polymère matrice permet une courbure réduite interfaciale entre les phasesde l&#39;eau, le copolymère, et le silicate de, par conséquent l&#39;ouverture de la progression d&#39;un interdépendants sphérique à une structure cylindrique. Pluronic F127, avec son poids moléculaire élevé, possède ce degré élevé de la périodicité structurelle. En augmentant la concentration de F127 dans la solution de départ, différents nanostructures MPS couches minces périodiques peuvent être obtenus auprès de nanostructure 3D à nanostructure 2D. Les cubes en 3D et en nid d&#39;abeille nanostructures hexagonales, possédant l&#39;interconnectivité nanopore plus désirable et la morphologie nanopore plus accessible, présentent des performances supérieures dans sélectivement enrichir peptides LMW que la structure hexagonale 2D, même si elles partagent les mêmes distributions de taille des pores et l&#39;moléculaires même seuil pour le sérum fractionnement (figure 4). Nous avons également rationalisé la conjugaison de composés organo-silane sur des puces MPS en introduisant un plasma d&#39;oxygène incinération de prétraiter la surface de la puce. Pour étudier l&#39;effet qualitatif électrostatique sur selective sur puce d&#39;enrichissement, nous utilisons les protéines et les peptides mélange. L&#39;analyse de la solution MS protéomique normes fractionné sur des puces MPS préparés avec L121 et conjuguée avec les groupes chimiques fonctionnels est présenté dans la Figure 5. Le chargé positivement et négativement chargé des peptides et des protéines LMW sont capturés sur le anionique et les puces cationiques respectivement. La comparaison quantitative des puces MPS multiples pour récupérer les peptides avec une charge nette positive est affiché sur la figure 5a. Les puces avec une charge négative et les puces sans aucune modification (avec une charge négative mineure à l&#39;origine) présentent un enrichissement significativement plus élevé pour ces peptides que les puces modifiées avec APTES (-NH 2). A l&#39;inverse, les puces chargées positivement MPS possèdent une capacité exceptionnelle pour récupérer ces peptides avec une charge nette négative, comme l&#39;a démontré sur la figure 5b. Alors α-endorphine ne montre pas un changement significatif due à son PI autour de 6. <img alt="Figure 1" src="/files/ftp_upload/3876/3876fig1.jpg" /> Figure 1. Principe de MPS puces fractionnement et l&#39;enrichissement LMW. Après l&#39;échantillon de taches sur la surface, des protéines et des peptides LMW sont piégés dans les pores tout en les espèces plus grandes reste en dehors des pores et sont enlevés au cours des étapes de lavage. Les fractions enrichies sont ensuite élués et analysés par MALDI. <img alt="Figure 2" src="/files/ftp_upload/3876/3876fig2.jpg" /> Figure 2. L&#39;enrichissement Peptide utilisant les puces de silice mésoporeux à couches minces. MALDI profils MS à la fois dans la gamme de faible masse (900 à 10 000 Da) et la plage de masse élevée (3000 à 70 000 Da) avant (a, b) et après (c, d) le traitement du sérum sur des films minces de silice mésoporeuses ( L121, 6 nm). La reprise moléculaire est significativement réduite lors de l&#39;utilisation des surfaces de silice vierges non poreuses (e, f). <img alt="Figure 3" src=&quot;/ Files/ftp_upload/3876/3876fig3.jpg&quot; /&gt; Figure 3. Moléculaire enrichissement de coupure et dépendant de la taille des copeaux MPS. (A) vue agrandie des spectres MALDI démontrer la caractéristique moléculaire de coupure de chaque puces MPS en corrélation avec la taille des pores. (B) le regroupement de deux de manière hiérarchique des fonctions de mixage peptidiques entre les différentes puces. L&#39;intensité de la couleur rouge ou jaune indique la concentration en peptide parent. Pores plus grands renforcée la récolte des grandes peptides (3600 à 8500 Da), tandis que les petits peptides (de 900 à 3500 Da) sont préférentiellement récupéré à partir des puces avec des pores plus petits. <img alt="Figure 4" src="/files/ftp_upload/3876/3876fig4.jpg" /> Figure 4. Caractérisations physiques de films minces MPS et la récupération sélective avec différentes nanostructures. Modèles XRD a, b, c), TEM (encart a, b, c), le Pluronic F127 à des concentrations différentes dans la solution de précurseur: 4,0 ×10 -3 M (a), 6,0 × 10 -3 M (b), et 8,0 × 10 -2 M (c). Graphique à barres (d) de l&#39;intensité de la détection illustrant la récupération sélective des peptides sur 3D et 3D cubes hexagonaux F127 puces protéomiques (CUB et Hex, respectivement). Les différentes modifications structurelles présenter un enrichissement sélectif. <a href="http://www.jove.com/files/ftp_upload/3876/3876fig5_lg.jpg"><img alt="Figure 5" src="/files/ftp_upload/3876/3876fig5.jpg" /></a> Figure 5. Charge spécifique de récupération pour les puces avec des fonctions de surface différentes. Graphique à barres de l&#39;intensité de la sclérose en plaques de détection de peptides sélectivement capturés sur les puces fonctionnalisés. En fonction de leur point isoélectrique, les peptides sont chargés positivement ou négativement à un pH de 7,0. (A) peptides positifs ((1) des-Arg1-bradykinine, (2) bradykinine, (3) la substance P-amide, (4) Neurotensin, (5) ACTH (1-17), (6) ACTH (7 - 38)) sont spécifiquement enrichi sur la charge négative survisages. (B) peptides négatifs ((7) Glu1-fibrinopeptide B, 8) α-endorphine, (9) d&#39;insuline ACTH (18-39), (10), (11) EGF, (12) analogue à l&#39;insuline GFII) sont spécifiquement enrichi sur les surfaces chargées positivement. <a href="http://www.jove.com/files/ftp_upload/3876/3876fig6_lg.jpg"><img alt="Figure 6" src="/files/ftp_upload/3876/3876fig6.jpg" /></a> Figure 6. Sur puce de stabilisation de sérum fractionné. (A) représentant profils MALDI des peptides et des protéines éluées LMW immédiatement après fractionnement du sérum (en haut) ou après 3 semaines de sur-puce de stockage à température ambiante (en bas). (B) De haut en bas: une analyse de régression linéaire des intensités moyennes de pics détectés MS dans chaque répétition par rapport à 1 pour répliquer fraîchement fractionné le sérum et le sérum après fractionnée puces MPS de stockage à température ambiante 3wk. L&#39;équation, CV et le coefficient de détermination (R 2) sont indiqués.

<ol>
	<li>Wulfkuhle, J. D., Liotta, L. A., Petricoin, E. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Proteomic+applications+for+the+early+detection+of+cancer.">Proteomic applications for the early detection of cancer.</a> Nat. Rev. Cancer. 3, 267-275 (2003).</li><li>Etzioni, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+case+for+early+detection.">The case for early detection.</a> Nat. Rev. Cancer. 3, 243-252 (2003).</li><li>Hanash, S. M., Pitteri, S. J., Faca, V. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mining+the+plasma+proteome+for+cancer+biomarkers.">Mining the plasma proteome for cancer biomarkers.</a> Nature. 452, 571-579 (2008).</li><li>Liotta, L. A., Ferrari, M., Petricoin, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Clinical+proteomics:+written+in+blood.">Clinical proteomics: written in blood.</a> Nature. 425, 905-905 (2003).</li><li>Petricoin, E. F., Belluco, C., Araujo, R. P., Liotta, L. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+blood+peptidome:+a+higher+dimension+of+information+content+for+cancer+biomarker+discovery.">The blood peptidome: a higher dimension of information content for cancer biomarker discovery.</a> Nat. Rev. Cancer. 6, 961-967 (2006).</li><li>Anderson, N. L., Anderson, N. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+human+plasma+proteome:+history,+character,+and+diagnostic+prospects.">The human plasma proteome: history, character, and diagnostic prospects.</a> Mol. Cell Proteomics. 1, 845-867 (2002).</li><li>Gorg, A., Weiss, W., Dunn, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Current+two-dimensional+electrophoresis+technology+for+proteomics.">Current two-dimensional electrophoresis technology for proteomics.</a> Proteomics. 4, 3665-3685 (2004).</li><li>Liu, H., Sadygov, R. G., Yates, J. R., 3rd, . <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+model+for+random+sampling+and+estimation+of+relative+protein+abundance+in+shotgun+proteomics.">A model for random sampling and estimation of relative protein abundance in shotgun proteomics.</a> Anal. Chem. 76, 4193-4201 (2004).</li><li>Rabilloud, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Two-dimensional+gel+electrophoresis+in+proteomics:+old,+old+fashioned,+but+it+still+climbs+up+the+mountains.">Two-dimensional gel electrophoresis in proteomics: old, old fashioned, but it still climbs up the mountains.</a> Proteomics. 2, 3-10 (2002).</li><li>Hu, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tailoring+of+the+nanotexture+of+mesoporous+silica+films+and+their+functionalized+derivatives+for+selectively+harvesting+low+molecular+weight+protein.">Tailoring of the nanotexture of mesoporous silica films and their functionalized derivatives for selectively harvesting low molecular weight protein.</a> ACS Nano. 4, 439-451 (2010).</li><li>Bouamrani, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mesoporous+silica+chips+for+selective+enrichment+and+stabilization+of+low+molecular+weight+proteome.">Mesoporous silica chips for selective enrichment and stabilization of low molecular weight proteome.</a> Proteomics. 10, 496-505 (2010).</li></ol>

Nous n&#39;avons rien à communiquer.

Les preuves s&#39;accumulent que le faible poids moléculaire région du protéome circulatoire est une riche source de biomarqueurs diagnostiques pour la détection précoce de la maladie. Dans cette technologie, nous avons présenté une série de puces de silice mésoporeux avec des tailles de pores différentes, les structures des pores et des modifications de manière sélective enrichir les peptides et les protéines de faible poids moléculaire. Pour évaluer la stabilité des protéines, les puces MPS ont été incubées avec du sérum humain, séché après le lavage, et stockés pour 3wk à température ambiante. Les patrons de protéines / peptides obtenus sont comparables à ceux de sérum fraîchement fractionné (Figure 6a), tel que confirmé par les résultats de l&#39;analyse statistique a montré à la figure 6b. La variabilité des signaux de pointe mesurés par le CV moyen a été estimé à 12,7% pour le sérum brut et à 14,2% pour les échantillons fractionnés. Les variations marginales pourrait être due à la variabilité interne de l&#39;instrument MALDI et a suggéré que l&#39;on-chip de prétraitement et de stockage n&#39;a pas induit de toute modification significative des profils protéiques MS. La même expérience a été réalisée sur silicium poreux non. Le sérum séché récupéré après un stockage sur une surface de silicium a été fractionné sur les puces MPS avant l&#39;analyse MALDI. Le profil des pauvres MS obtenus ont démontré l&#39;avantage de stabilisation de la surface mésoporeux. En analogie avec les mécanismes déjà postulés, nous émettons l&#39;hypothèse que les espèces LMW piégés à l&#39;intérieur des nanopores ont été préservés de la dégradation par l&#39;exclusion de taille de protéases, ou par inhibition stérique de leur activité protéolytique dans l&#39;espace confiné des nanopores. La méthode basée sur la puce MPS pourrait être un outil puissant dans le peptide et le profilage des protéines du complexe LMW étude des fluides biologiques. Les puces sont MPS peu coûteux à fabriquer et de permettre à la production de grande échelle pour atteindre le traitement simultané d&#39;un grand nombre d&#39;échantillons, fournissant des fonctionnalités avantageuses pour le dépistage et exploratoire biola découverte de marqueurs.

<table border="1"><tbody><tr><td> Nom du réactif </td><td> Entreprise </td><td> Numéro de catalogue </td><td> Commentaires </td></tr><tr><td> Tetraethoxysilane </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> 131903 </td><td> 98% </td></tr><tr><td> Tournette </td><td> Brewer Science </td><td> Cee 200X </td><td></td></tr><tr><td> Plasma Asher </td><td> Nordson Mars </td><td> AP-600 </td><td></td></tr><tr><td> Ellipsomètre spectroscopique </td><td> JA Woollam Co. </td><td> M-2000DI </td><td></td></tr><tr><td> MALDI-TOF </td><td> Applied Biosystems </td><td> Voyager-DE-STR </td><td></td></tr><tr><td> α-cyano-4-hydroxycinnamique </td><td> Sigma-Aldrich Co. </td><td> C8982 </td><td> Matrice pour MALDI-TOF </td></tr><tr><td> trans-3 ,5-diméthoxy-4-hydroxyl&#39;acide cinnamique </td><td> Sigma-Aldrich Co. </td><td> 85429 </td><td> Matrice pour MALDI-TOF </td></tr><tr><td> Incorporer la plaque chaude </td><td> Thermo Scientific </td><td> 11-475-30Q </td><td></td></tr><tr><td> CultureWell chambré lamelle </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> GBL103350 </td><td> 3 mm de diamètre. × profondeur de 1 mm, 3-10 ul, stérile </td></tr><tr><td> Pluronic F 127 </td><td> BASF </td><td></td><td> PEO 106-70-PPO PEO 106 </td></tr><tr><td> Pluronic L121 </td><td> BASF </td><td></td><td> PEO 5-PPO 70-PEO 5 </td></tr><tr><td> Pluronic P123 </td><td> BASF </td><td></td><td> PEO 20-PPO 70-PEO 20 </td></tr></tbody></table> Tableau 1. Propriétés physico-chimiques et les concentrations conçus (poids moléculaire et Iso-Électrique point) du peptide sélectionné et normes protéines.

low molecular weight protein enrichment on mesoporous silica thin films for biomarker discovery

L&#39;identification de biomarqueurs circulants détient un grand potentiel pour des approches non invasives dans le diagnostic précoce et le pronostic, ainsi que pour la surveillance de l&#39;efficacité thérapeutique. 1-3 Le protéome circulant de bas poids moléculaire (LMWP) composé de petites protéines versées à partir de tissus et de cellules ou de fragments peptidiques issus de la dégradation protéolytique de grandes protéines, a été associée à l&#39;état pathologique chez les patients et reflète probablement l&#39;état de la maladie. 4,5 dépit de ces applications cliniques potentielles, l&#39;utilisation de la spectrométrie de masse (MS) pour profiler l&#39;LMWP de les fluides biologiques s&#39;est avérée très difficile en raison de la grande plage dynamique des concentrations des protéines et des peptides dans le sérum. 6 Sans prétraitement de l&#39;échantillon, une partie des protéines plus très abondants masquer la détection de faible abondance des espèces dans le sérum / plasma. Actuelles protéomique des approches fondées sur, comme deux dimensions sur gel de polyacrylamide-elméthodes ectrophoresis (2D-PAGE) et de la protéomique fusil de chasse sont de main-d&#39;œuvre, à faible débit et de l&#39;adéquation offre limitée pour des applications cliniques. 7-9 Par conséquent, une stratégie plus efficace est nécessaire pour isoler LMWP à partir de sang et de permettre le dépistage à haut débit d&#39;échantillons cliniques . Ici, nous présentons un moyen rapide, efficace et fiable multi-fractionnement système basé sur des puces de silice mésoporeuse de cibler spécifiquement et enrichir LMWP. 10,11 mésoporeux de silice (MPS) de couches minces avec des caractéristiques ajustables à l&#39;échelle nanométrique ont été fabriqués en utilisant la voie modèle copolymère tribloc . Utilisation des modèles différents de polymère et la concentration de polymère dans la solution de précurseur, les différentes distributions de tailles de pores, les pores, les structures de connexion et les propriétés de surface ont été déterminée et appliquée pour la récupération sélective des protéines de faible masse. L&#39;analyse syntaxique sélective des peptides enrichis en sous-classes différentes en fonction de leurs propriétés physico-chimiques enHance l&#39;efficacité de la récupération et la détection des espèces de faible abondance. En combinaison avec la spectrométrie de masse et l&#39;analyse statistique, nous avons démontré la corrélation entre les caractéristiques nanophase des films minces de silice mésoporeuse et la spécificité et l&#39;efficacité de la récolte de masse protéome faible. Les résultats présentés ici révèlent le potentiel de la technologie à base de nanotechnologie pour offrir une alternative puissante aux méthodes conventionnelles pour la récolte de LMWP liquides biologiques complexes. En raison de la capacité de régler les propriétés des matériaux, la capacité de production à faible coût, la simplicité et la rapidité de la collecte de l&#39;échantillon, et les exigences relatives aux échantillons très réduits pour l&#39;analyse, cette nanotechnologie roman une incidence considérable sur le domaine de la recherche sur les biomarqueurs protéomiques et protéomique clinique l&#39;évaluation.

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Low Molecular Weight Protein Enrichment on Mesoporous Silica Thin Films for Biomarker Discovery

Nous avons développé une technologie basée sur le film de silice mésoporeuse mince pour la récupération sélective des protéines de faible poids moléculaire et des peptides à partir de sérum humain. Les propriétés physico-chimiques de nos puces mésoporeux ont été finement réglé pour fournir un contrôle substantiel dans l&#39;enrichissement peptide et par conséquent le profil du protéome sérique à des fins diagnostiques.

Faible enrichissement moléculaire des protéines de poids sur les films minces de silice mésoporeuse de recherche de biomarqueurs

The identification of circulating biomarkers holds great potential for non invasive approaches in early diagnosis and prognosis, as well as for the ...

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Research

JoVE Journal

Bioengineering

13.3K vues.  The Methodist Hospital Research Institute. Nous avons développé une technologie basée sur le film de silice mésoporeuse mince pour la récupération sélective des protéines de faible poids moléculaire et des peptides à partir de sérum humain. Les propriétés physico-chimiques de nos puces mésoporeux ont été finement réglé pour fournir un contrôle substantiel dans l'enrichissement peptide et par conséquent le profil du protéome sérique à des fins diagnostiques.

Vidéo: Low Molecular Weight Protein Enrichment on Mesoporous Silica Thin Films for Biomarker Discovery

Developing Custom Chinese Hamster Ovary-host Cell Protein Assays using Acoustic Membrane Microparticle Technology

Custom assays for unique proteins are often limited to time consuming manual detection and quantitation techniques such as ELISA or Western blots due to the complexity of development on alternate platforms. BioScale's proprietary Acoustic Membrane MicroParticle (AMMP) technology allows sandwich immunoassays to be easily developed for use on the ViBE platform, providing better sensitivity, reproducibility, and automated operation. Provided as an example, this protocol outlines the procedure for developing a custom Chinese Hamster Ovary- Host Cell Protein (CHO-HCP) assay. The general principles outlined here can be followed for the development of a wide variety of immunoassays.
An AMMP assay measures antigen concentration by measuring changes in oscillation frequency caused by the binding of microparticles to the sensor surface to calculate. It consists of four major components: (1) a cartridge that contains a functionalized eight sensor chip (2) antibody labeled magnetic microparticles, (3) hapten tagged antibody that binds to the surface of the functionalized chip (4) samples containing the antigen of interest. BioScale's biosensor is a resonant device that contains eight individual membranes with separate fluidic paths. The membranes change oscillation frequency in response to mass accumulating on the surface and this frequency change is used to quantitate the amount of added mass.
To facilitate use in a wide variety of immunoassays the sensor is functionalized with an anti-hapten antibody. Assay specific antibodies are modified through the covalent conjugation of a hapten tag to one antibody and biotin to the other. The biotin label is used to bind the antibody to streptavidin coupled magnetic beads which, in combination with the hapten-tagged antibody, are used to capture the analyte in a sandwich. The complex binds to the chip through the anti-hapten/hapten interaction. At the end of each assay run the sensors are cleaned with a dilute acid enabling the sequential analysis of columns from a 96-well plate.
Here, we present the method for developing a custom CHO-HCP AMMP assay for bioprocess development. Developing AMMP assays or modifying existing assays into AMMP assays can provide better performance (reproducibility, sensitivity) in complex samples and reduced operator time. The protocol shows the steps for development and the discussion section reviews representative results. For a more in-depth explanation of assay optimization and customization parameters contact BioScale. This kit offers generic bioprocess development assays such as Residual Protein A, Product titer, and CHO-HCP.

Development of custom assays on the ViBE platform for more sensitive, reproducible, automated results in complex matrices is described. The universal cartridge allows assays to be easily adapted for use with custom assays. This versatility enables rapid development and validation of novel assays or automated versions of existing manual assays, exemplified in this video.

Développement de ovaire de hamster chinois-hôte dosages de protéines cellulaires utilisant la technologie acoustique microparticules membranaires

Custom assays for unique proteins are often limited to time consuming manual detection and quantitation techniques such as ELISA or Western blots due to ...

Recherche

Bio-ingénierie

Low-Cost Cryo-Light Microscopy Stage Fabrication for Correlated Light/Electron Microscopy

The coupling of cryo-light microscopy (cryo-LM) and cryo-electron microscopy (cryo-EM) poses a number of advantages for understanding cellular 
dynamics and ultrastructure. First, cells can be imaged in a near native environment for both techniques. Second, due to the vitrification process, samples are
 preserved by rapid physical immobilization rather than slow chemical fixation. Third, imaging the same sample with both cryo-LM and cryo-EM provides correlation of
 data from a single cell, rather than a comparison of "representative samples". While these benefits are well known from prior studies, the widespread use of correlative 
 cryo-LM and cryo-EM remains limited due to the expense and complexity of buying or building a suitable cryogenic light microscopy stage. Here we demonstrate the 
 assembly, and use of an inexpensive cryogenic stage that can be fabricated in any lab for less than $40 with parts found at local hardware and grocery stores. This 
 cryo-LM stage is designed for use with reflected light microscopes that are fitted with long working distance air objectives. For correlative cryo-LM and cryo-EM 
 studies, we adapt the use of carbon coated standard 3-mm cryo-EM grids as specimen supports. After adsorbing the sample to the grid, previously established protocols 
 for vitrifying the sample and transferring/handling the grid are followed to permit multi-technique imaging. As a result, this setup allows any laboratory with a 
 reflected light microscope to have access to direct correlative imaging of frozen hydrated samples.

We demonstrate the fabrication of a low-cost cryogenic stage designed to fit most reflected light microscopes. This lab-built cryogenic stage enables efficient and reliable correlative imaging between cryo-light and cryo-electron microscopy.

Low-Cost Cryo-Lumière de fabrication étape par microscopie lumineuse corrélées / Electron Microscopy

The coupling of cryo-light microscopy (cryo-LM) and cryo-electron microscopy (cryo-EM) poses a number of advantages for understanding cellular 
dynamics ...

Synthesis, Assembly, and Characterization of Monolayer Protected Gold Nanoparticle Films for Protein Monolayer Electrochemistry

Colloidal gold nanoparticles protected with alkanethiolate ligands called monolayer protected gold clusters (MPCs) are synthesized and subsequently incorporated into film assemblies that serve as adsorption platforms for protein monolayer electrochemistry (PME). PME is utilized as the model system for studying electrochemical properties of redox proteins by confining them to an adsorption platform at a modified electrode, which also serves as a redox partner for electron transfer (ET) reactions. Studies have shown that gold nanoparticle film assemblies of this nature provide for a more homogeneous protein adsorption environment and promote ET without distance dependence compared to the more traditional systems modified with alkanethiol self-assembled monolayers (SAM).1-3 In this paper, MPCs functionalized with hexanethiolate ligands are synthesized using a modified Brust reaction4 and characterized with ultraviolet visible (UV-Vis) spectroscopy, transmission electron microscopy (TEM), and proton (1H) nuclear magnetic resonance (NMR). MPC films are assembled on SAM modified gold electrode interfaces by using a "dip cycle" method of alternating MPC layers and dithiol linking molecules. Film growth at gold electrode is tracked electrochemically by measuring changes to the double layer charging current of the system. Analogous films assembled on silane modified glass slides allow for optical monitoring of film growth and cross-sectional TEM analysis provides an estimated film thickness. During film assembly, manipulation of the MPC ligand protection as well as the interparticle linkage mechanism allow for networked films, that are readily adaptable, to interface with redox protein having different adsorption mechanism. For example, Pseudomonas aeruginosa azurin (AZ) can be adsorbed hydrophobically to dithiol-linked films of hexanethiolate MPCs and cytochrome c (cyt c) can be immobilized electrostatically at a carboxylic acid modified MPC interfacial layer. In this report, we focus on the film protocol for the AZ system exclusively. Investigations involving the adsorption of proteins on MPC modified synthetic platforms could further the understanding of interactions between biomolecules and man-made materials, and consequently aid the development of biosensor schemes, ET modeling systems, and synthetic biocompatible materials.5-8

Alkanethiolate stabilized gold colloids known as monolayer protected clusters (MPCs) are synthesized, characterized, and assembled into thin films as an adsorption interface for protein monolayer electrochemistry of simple redox protein like Pseudomonas aeruginosa azurin (AZ) and cytochrome c (cyt c).

Synthèse, l&#39;Assemblée, et caractérisation des nanoparticules Monocouche protégées Films d&#39;or pour Electrochimie monocouche de protéines

Colloidal gold nanoparticles protected with alkanethiolate ligands called monolayer protected gold clusters (MPCs) are synthesized and subsequently ...

Polymer Microarrays for High Throughput Discovery of Biomaterials

The discovery of novel biomaterials that are optimized for a specific biological application is readily achieved using polymer microarrays, which allows a combinatorial library of materials to be screened in a parallel, high throughput format1. Herein is described the formation and characterization of a polymer microarray using an on-chip photopolymerization technique 2. This involves mixing monomers at varied ratios to produce a library of monomer solutions, transferring the solution to a glass slide format using a robotic printing device and curing with UV irradiation. This format is readily amenable to many biological assays, including stem cell attachment and proliferation, cell sorting and low bacterial adhesion, allowing the ready identification of 'hit' materials that fulfill a specific biological criterion3-5. Furthermore, the use of high throughput surface characterization (HTSC) allows the biological performance to be correlated with physio-chemical properties, hence elucidating the biological-material interaction6. HTSC makes use of water contact angle (WCA) measurements, atomic force microscopy (AFM), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and time-of-flight secondary ion mass spectrometry (ToF-SIMS). In particular, ToF-SIMS provides a chemically rich analysis of the sample that can be used to correlate the cell response with a molecular moiety. In some cases, the biological performance can be predicted from the ToF-SIMS spectra, demonstrating the chemical dependence of a biological-material interaction, and informing the development of hit materials5,3.

A description of the formation of a polymer microarray using an on-chip photopolymerization technique. The high throughput surface characterization using atomic force microscopy, water contact angle measurements, X-ray photoelectron spectroscopy and time of flight secondary ion mass spectrometry and a cell attachment assay is also described.

Microarrays polymères pour la découverte à haut débit des biomatériaux

The discovery of novel biomaterials that are optimized for a specific biological application is readily achieved using polymer microarrays, which allows a ...

Optical Detection of E. coli Bacteria by Mesoporous Silicon Biosensors

A label-free optical biosensor based on a nanostructured porous Si is designed for rapid capture and detection of Escherichia coli K12 bacteria, as a model microorganism. The biosensor relies on direct binding of the target bacteria cells onto its surface, while no pretreatment (e.g.&#160;by cell lysis) of the studied sample is required. A mesoporous Si thin film is used as the optical transducer element of the biosensor. Under white light illumination, the porous layer displays well-resolved Fabry-P&#233;rot fringe patterns in its reflectivity spectrum. Applying a fast Fourier transform (FFT) to reflectivity data results in a single peak. Changes in the intensity of the FFT peak are monitored. Thus, target bacteria capture onto the biosensor surface, through antibody-antigen interactions, induces measurable changes in the intensity of the FFT peaks, allowing for a &#39;real time&#39; observation of bacteria attachment.
The mesoporous Si film, fabricated by an electrochemical anodization process, is conjugated with monoclonal antibodies, specific to the target bacteria. The immobilization, immunoactivity and specificity of the antibodies are confirmed by fluorescent labeling experiments. Once the biosensor is exposed to the target bacteria, the cells are directly captured onto the antibody-modified porous Si surface. These specific capturing events result in intensity changes in the thin-film optical interference spectrum of the biosensor. We demonstrate that these biosensors can detect relatively low bacteria concentrations (detection limit of 104 cells/ml) in less than an hour.

Optical Detection of E. coli Bacteria by Mesoporous Silicon Biosensors

A label-free optical biosensor for rapid bacteria detection is introduced. The biosensor is based on a nanostructured porous Si, which is designed to directly capture the target bacteria cells onto its surface. We use monoclonal antibodies, immobilized onto the porous transducer, as the capture probes. Our studies demonstrate the applicability of these biosensors for the detection of low bacterial concentrations within minutes with no prior sample processing (such as cell lysis).

Détection optique de<em&gt; E. coli</em&gt; Bactérie par mésoporeux Silicon biocapteurs

A label-free optical biosensor based on a nanostructured porous Si is designed for rapid capture and detection of Escherichia coli K12 bacteria, as a ...

Characteristics of Precipitation-formed Polyethylene Glycol Microgels Are Controlled by Molecular Weight of Reactants

This work describes the formation of poly(ethylene glycol) (PEG) microgels via a photopolymerized precipitation reaction. Precipitation reactions offer several advantages over traditional microsphere fabrication techniques. Contrary to emulsion, suspension, and dispersion techniques, microgels formed by precipitation are of uniform shape and size, i.e.&#160;low polydispersity index, without the use of organic solvents or stabilizers. The mild conditions of the precipitation reaction, customizable properties of the microgels, and low viscosity for injections make them applicable for in vivo purposes. Unlike other fabrication techniques, microgel characteristics can be modified by changing the starting polymer molecular weight. Increasing the starting PEG molecular weight increased microgel diameter and swelling ratio. Further modifications are suggested such as encapsulating molecules during microgel crosslinking. Simple adaptations to the PEG microgel building blocks are explored for future applications of microgels as drug delivery vehicles and tissue engineering scaffolds.

This work describes the formation of poly(ethylene glycol) (PEG) microgels via a photopolymerized precipitation reaction. Increasing the PEG molecular weight increased microgel diameter and swelling ratio. Simple adaptations to the PEG microgel precipitation reaction are explored for future applications of microgels as drug delivery vehicles and tissue engineering scaffolds.

Caractéristiques des précipitations formées polyéthylène Microgels glycol sont commandés par le poids moléculaire des réactifs

This work describes the formation of poly(ethylene glycol) (PEG) microgels via a photopolymerized precipitation reaction. Precipitation reactions offer ...

Hydrogel Nanoparticle Harvesting of Plasma or Urine for Detecting Low Abundance Proteins

Novel biomarker discovery plays a crucial role in providing more sensitive and specific disease detection. Unfortunately many low-abundance biomarkers that exist in biological fluids cannot be easily detected with mass spectrometry or immunoassays because they are present in very low concentration, are labile, and are often masked by high-abundance proteins such as albumin or immunoglobulin. Bait containing poly(N-isopropylacrylamide) (NIPAm) based nanoparticles are able to overcome these physiological barriers. In one step they are able to capture, concentrate and preserve biomarkers from body fluids. Low-molecular weight analytes enter the core of the nanoparticle and are captured by different organic chemical dyes, which act as high affinity protein baits. The nanoparticles are able to concentrate the proteins of interest by several orders of magnitude. This concentration factor is sufficient to increase the protein level such that the proteins are within the detection limit of current mass spectrometers, western blotting, and immunoassays. Nanoparticles can be incubated with a plethora of biological fluids and they are able to greatly enrich the concentration of low-molecular weight proteins and peptides while excluding albumin and other high-molecular weight proteins. Our data show that a 10,000 fold amplification in the concentration of a particular analyte can be achieved, enabling mass spectrometry and immunoassays to detect previously undetectable biomarkers.

Several pathological biomarkers cannot be easily detected by current techniques because of their low concentration in biological fluids, the presence of degrading enzymes, and large amounts of high molecular weight proteins. Chemically functionalized hydrogel nanoparticles can harvest, preserve and concentrate low abundance proteins enabling the detection of previously undetectable biomarkers.

Hydrogel nanoparticules récolte de plasma ou l&#39;urine pour la détection des protéines de faible abondance

Novel biomarker discovery plays a crucial role in providing more sensitive and specific disease detection. Unfortunately many low-abundance biomarkers ...

Design and Construction of Artificial Extracellular Matrix (aECM) Proteins from Escherichia coli for Skin Tissue Engineering

Recombinant technology is a versatile platform to create novel artificial proteins with tunable properties. For the last decade, many artificial proteins that have incorporated functional domains derived from nature (or created de novo) have been reported. In particular, artificial extracellular matrix (aECM) proteins have been developed; these aECM proteins consist of biological domains taken from fibronectin, laminins and collagens and are combined with structural domains including elastin-like repeats, silk and collagen repeats. To date, aECM proteins have been widely investigated for applications in tissue engineering and wound repair. Recently, Tjin and coworkers developed integrin-specific aECM proteins designed for promoting human skin keratinocyte attachment and propagation. In their work, the aECM proteins incorporate cell binding domains taken from fibronectin, laminin-5 and collagen IV, as well as flanking elastin-like repeats. They demonstrated that the aECM proteins developed in their work were promising candidates for use as substrates in artificial skin. Here, we outline the design and construction of such aECM proteins as well as their purification process using the thermo-responsive characteristics of elastin.

Design and Construction of Artificial Extracellular Matrix aECM Proteins from Escherichia coli for Skin Tissue Engineering

Recombinant technologies have enabled material designers to create novel artificial proteins with customized functionalities for tissue engineering applications. For example, artificial extracellular matrix proteins can be designed to incorporate structural and biological domains derived from native ECMs. Here, we describe the construction and purification of aECM proteins containing elastin-like repeats.

Conception et construction de la matrice extracellulaire artificielle (AECM) Protéines de<em&gt; Escherichia coli</em&gt; Pour l&#39;ingénierie tissulaire de la peau

Recombinant technology is a versatile platform to create novel artificial proteins with tunable properties. For the last decade, many artificial proteins ...

Microfluidic Genipin Deposition Technique for Extended Culture of Micropatterned Vascular Muscular Thin Films

The chronic nature of vascular disease progression requires the development of experimental techniques that simulate physiologic and pathologic vascular behaviors on disease-relevant time scales. Previously, microcontact printing has been used to fabricate two-dimensional functional arterial mimics through patterning of extracellular matrix protein as guidance cues for tissue organization. Vascular muscular thin films utilized these mimics to assess functional contractility. However, the microcontact printing fabrication technique used typically incorporates hydrophobic PDMS substrates. As the tissue turns over the underlying extracellular matrix, new proteins must undergo a conformational change or denaturing in order to expose hydrophobic amino acid residues to the hydrophobic PDMS surfaces for attachment, resulting in altered matrix protein bioactivity, delamination, and death of the tissues.
Here, we present a microfluidic deposition technique for patterning of the crosslinker compound genipin. Genipin serves as an intermediary between patterned tissues and PDMS substrates, allowing cells to deposit newly-synthesized extracellular matrix protein onto a more hydrophilic surface and remain attached to the PDMS substrates. We also show that extracellular matrix proteins can be patterned directly onto deposited genipin, allowing dictation of engineered tissue structure. Tissues fabricated with this technique show high fidelity in both structural alignment and contractile function of vascular smooth muscle tissue in a vascular muscular thin film model. This technique can be extended using other cell types and provides the framework for future study of chronic tissue- and organ-level functionality.

We present a method for microfluidic deposition of patterned genipin and fibronectin on PDMS substrates, allowing extended viability of vascular smooth muscle cell-dense tissues. This tissue fabrication method is combined with previous vascular muscular thin film technology to measure vascular contractility over disease-relevant time courses.

Microfluidique génipine dépôt Technique de la culture avancée de microélectrodes vasculaires musculaires Thin Films

The chronic nature of vascular disease progression requires the development of experimental techniques that simulate physiologic and pathologic vascular ...

Rod-based Fabrication of Customizable Soft Robotic Pneumatic Gripper Devices for Delicate Tissue Manipulation

Soft compliant gripping is essential in delicate surgical manipulation for minimizing the risk of tissue grip damage caused by high stress concentrations at the point of contact. It can be achieved by complementing traditional rigid grippers with soft robotic pneumatic gripper devices. This manuscript describes a rod-based approach that combined both 3D-printing and a modified soft lithography technique to fabricate the soft pneumatic gripper. In brief, the pneumatic featureless mold with chamber component is 3D-printed and the rods were used to create the pneumatic channels that connect to the chamber. This protocol eliminates the risk of channels occluding during the sealing process and the need for external air source or related control circuit. The soft gripper consists of a chamber filled with air, and one or more gripper arms with a pneumatic channel in each arm connected to the chamber. The pneumatic channel is positioned close to the outer wall to create different stiffness in the gripper arm. Upon compression of the chamber which generates pressure on the pneumatic channel, the gripper arm will bend inward to form a close grip posture because the outer wall area is more compliant. The soft gripper can be inserted into a 3D-printed handling tool with two different control modes for chamber compression: manual gripper mode with a movable piston, and robotic gripper mode with a linear actuator. The double-arm gripper with two actuatable arms was able to pick up objects of sizes up to 2 mm and yet generate lower compressive forces as compared to elastomer-coated and non-coated rigid grippers. The feasibility of having other designs, such as single-arm or hook gripper, was also demonstrated, which further highlighted the customizability of the soft gripper device, and it's potential to be used in delicate surgical manipulation to reduce the risk of tissue grip damage.

This protocol describes a rod-based approach, combining 3D-printing and soft lithography techniques for fabricating the soft gripper devices. This approach eliminates the need for an external air source by incorporating a chamber component and reduces the chance of occlusion during the sealing process, particularly for miniaturized pneumatic channels.

Fabrication à base de Rod personnalisables souples Robotic pneumatiques Dispositifs Gripper pour la manipulation des tissus Délicat

Soft compliant gripping is essential in delicate surgical manipulation for minimizing the risk of tissue grip damage caused by high stress concentrations ...