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オンチップ光重合技術を用いた高分子マイクロアレイの形成の説明。原子間力顕微鏡、水接触角の測定値を使用して高スループット表面特性、飛行二次イオン質量分析法と細胞接着アッセイのX線光電子分光法と時間も記載されている。
混合は均一な混合物に2つ以上のコンポーネントを組み合わせて単位操作である。この作品は、インラインスタティックミキサーを使用して2つの粘稠な液体で流れを混合伴います。ミキサーは、コンポーネント間の界面接触を高めるためにせん断および伸長流れを採用し、分割と再結合し、デザインです。プロトタイプの分割と再結合 - (SAR)のミキサーは、PVCパイプに所定の場所に保持細いレーザーカットポリメチルメタクリレート(PMMA)板のシリーズを合わせて構築した。この装置の中で混合することを図で写真に示されている。 1。赤い色素は試験流体の一部に加えて、主要な(未染色)の成分に混入する微量成分として使用した。それは混合部を流れるようにミキサーの入口において、トレーサ液の注入された層が2層に分かれています。後続の各混合部で、水平層の数が重複しています。最終的には、色素の単一ストリームは均一に分散されているTHR装置の断面図でoughout。
0.2パーセントカルボポルと類似した組成のドープトレーサー液の非ニュートン試験流体を使用して、ユニットに混合することにより、磁気共鳴イメージング(MRI)を用いて可視化されています。 MRIは、分子の化学的および物理的な環境だけでなく、ミクロンからセンチメートルに長さのスケールで試料構造の非常に強力な実験的なプローブです。この感度は、人間からの多孔質媒体1,2〜食品に至るまで材料の物理的、化学的および/ または生物学的特性を把握することは、これらの技術の広範なアプリケーションをもたらしました。ここで使用される機器や条件は、普通の水と油を含む有機液体としてNMRの携帯電話、1 H、かなりの量を含むイメージング液体に適しています。伝統的MRIは、工業環境に適しており、実験室( 図2)内に移植できませんではありません超伝導磁石を利用している。最近の進歩In個の磁石技術は、イメージングプロセス·フローに適した大容量の工業的に互換性のある磁石の建設を許可している。ここでは、MRIは混合プロセス中に異なる軸方向位置で空間分解成分濃度を提供しています。パーソナルケア製品への応用分配混合経由して高粘性流体の混合時間、リアルタイムのこの作品はドキュメント。
1。低ファウリングの背景の準備
2。モノマー溶液の調製
3。ポリマーマイクロアレイ形成
ポリマーマイクロアレイ形成のための典型的な手順を図1に概略的に示されている。
4。高スループットの表面特性(HTSC)
高温超電導技術の一般的なスキームを図3に示します。自動化された、ハイスループットアプローチの中心となるのは、特性評価装置によるポリマーマイクロアレイのアラインメントである。すべてのケースでは、これは、アレイの上面図を与えるカメラを使用して達成される。最初に、配列はステージのXY移動に一直線に合うように回転される。配列のコーナースポットはその後、特定の座標に位置しており、指定されている。各ポリマースポットの位置は、配列の大きさを用いて予測することができる。
5。細菌の検定
アレイは、添付ファイルと幹細胞、その他の細胞の種類と細菌3,10,4の増殖を含む多くの異なる生物学的ア ッセイに公開することができます。ここでは、図4に概略的に示されている細菌の付着アッセイを、説明します。
6。代表的な結果
印刷の条件は、最高品質のポリマーマイクロアレイを印刷するために最適化されています。湿度は30から40パーセントの間で保たれるべきです。水性環境における高分子スポットの剥離この湿度はPHEMA層が膨潤し、基板へのポリマーの物理的捕捉を可能にするためには不十分であることを示唆し、30%以下の湿度で印刷配列のために頻繁に観察された。湿度は高分子スポットの直径を変更するためにさらに増加したが、これは単量体の化学に依存していることができます。例えば、重合溶液の等量がプリントされ、湿度は40〜80%増加していたとしてスポット径はMOの親水性のエチレングリコール部分等量の一方を含有するモノマーは430μmから370μmに減少していたところ疎水性の脂肪族炭素環構造を含むnomerスポット径は290μmから350μmである(図5)に増加した。
重合度は1720センチメートル-1にC = Oのラマンシフトに正規化する必要があります1640センチメートル-1で検出されたC = Cのラマンシフトを測定するラマン分光法を使用して監視できます。ラマンスペクトルは、様々なUV照射(図6)を重合させたポリマースポットを測定した。 C = C、C = O比は、UV曝露は減少0から50秒まで増加し、それ以上の減少とすぐに、C = C、C = O比は、さらにUV照射(図6)を用いて観察した。ラマンスペクトルはまた、様々なO 2のレベルで重合ポリマースポットを測定したとO 2レベルは2000ppm以下に減少していたとして、C = Cラマンシフトは、しかし、それ以上の削減がこの(図7A以下のO 2レベルで観察されなかったが、観察された)。ラマン分光法は、真空抽出sの能力を実証未重合モノマーを除去するTEP。抽出前に掃除機をかけるために、C = Cのラマンシフトが2000 ppm以下(図7A)と比較して3300 ppmの濃度で重合したポリマーの方が高かったが、真空抽出した後にラマンシフトの高さは、すべての未重合モノマーを示唆した(図7B)と区別がつきません真空抽出工程中に除去されました。要約すると、重合条件は、30〜40%の湿度、7日間の印刷後、真空抽出工程で2000 ppm以下、O 2レベルで50秒以上のUV曝露が含まれています。
印刷·真空抽出後ポリマースポットの重合の成功は、識別するためのシンプルな光学顕微鏡観察して、異常なスポットの形態によって評価することができる。一般的に、スポットは左の図8に示すように、円形で均一に表示されます。ジオメトリーの変化の可能性の高い原因は、破損または汚れたピンです。我々は不格好なスポットを観察しているモノマーの組み合わせの数が少ない場合は、eの大型の上に中央のスポットがあるところ、右の図8に示すように小斑点の衛星、または揚げた卵形で、中央スポットをXAMPLE、スポットは平坦になります。これは、単量体の粘度性、親水性、揮発性や表面張力の違いやモノマーの組み合わせがこの形式と互換性がないことを示唆しているに関連する印刷の前に相分離によって引き起こされることがあります。そのようなTOF-SIMSなどの技術による高分子スポットの追加の化学マッピングもスポットとアレイ全体の材料 "化学物質の分布を決定するために重要な、時には必要な品質管理工程である。この手法は、過剰な光顕微鏡による見えないいくつかの材料の拡散を識別し、個々のポリマーのスポット内で相分離を識別することができます。
図1の回路図は、POの形成に関与する様々なステップを示すlymerスポット。
図2:最初にソースプレート内のモノマーとピンをロードしてから接触させることにより、基板上に単量体を堆積伴うピンの印刷の方法論の概略図。ピンは、XYZロボットアームによって制御されます。挿入図は、生産後の配列から自家蛍光の典型的なイメージを示しています。
図3 HTSCと、ポリマーマイクロアレイの研究に適用されるバイオアッセイに関連する技術を強調回路図。
図4の細菌付着性試験の模式図。
図5。P4-tert-ブチルシクロヘキシルアクリレート、ジ(エチレングリコール)エチルエーテルメタクリレート:olymerスポット径は、2つの異なるモノマーに対して様々な湿度に印刷されます。
図6 1640センチメートル-1多様なUV露光による4-tert-ブチルシクロヘキシルアクリレートのポリマースポットから-1 1720センチメートルでC = Oのラマンシフトで、C = Cラマンシフトに対するラマン強度の比。エラーバー等しい1標準偏差(n = 3)であった。
図7様々なO 2のレベルで印刷された4-tert-ブチルシクロヘキシルアクリレートのポリマースポットを測定したラマンスペクトルは、前と(B)は真空抽出した後、各スペクトルの左側(A)に示されている。 1640センチメートル-1と1720 cm -1のC = OのラマンシフトのC = Cのラマンシフトに対するラマン強度の比は、各スペクトルの右側に表示されます。
図8 2ポリマースポットの光顕微鏡画像。左の上のスポットはよく形成されるスポットを示し、右側にスポットをしながらするモノマーの非常に不均等分布を含むスポットの一例です。スケールバーは500μmである。
ポリマーマイクロアレイは、正常な生物学的アッセイにおける新規ポリマーのスクリーニング百人の新しい材料の発見のために使用され、その後に有用なデバイスにスケールアップすることができます 'ヒット'材料を特定されています。この場合には、記載の表面特性は、生物学的アッセイに後続を用いることができるともっぱら 'ヒット'の材料に、より詳細にこれらの材料を研究する。 HTSCはこのアプローチを採用した実験家に利用できない場合、この戦略には興味があるかもしれません。ただし、完全に生体材料の相互作用に先立って、その後、一般的な構造と機能の動向を観察するために使用することができますHTSC方法論を用いて、生物学的アッセイに分析されるべきである材料の何百もの配列全体を勉強するポリマーマイクロアレイを利用する。
コンタクトプリント、ピンホルダー内で自由に上下にスライドさせて金属製のピンに依存しています。ピンとピンホルダー清潔最優先は、pを確保されているrintingが正常に行われ、厳格に行われるべきである。印刷がピンホルダー内ピンの適切な運動を実行開始前に存在するNOモノマーと、予行演習を行うことによってテストすることができます。ピンの動きが再現可能に達成されるまで、洗浄工程は継続すべきである。
かなりの思考は、モノマー混合物の設計に行く必要があります。容易に重合体のコンビナトリアルライブラリーを作製するためには、共重合体の数百の異なる比率で少数のモノマーを混合することにより形成される。これはスライドガラスの構造に適している24×24アレイを形成すると、通常、我々は576のメンバーのライブラリーを作製する。最も簡単な方法は、2:1の比率でペアワイズ24モノマーを混合することで、ほとんどの組み合わせ空間を探索コンビナトリアルライブラリーを生成するために。代わりに、アレイ内の組成勾配を含めることは、最適なモノマー組成物は、dにすることができ動向の観測を可能にするために有用であるetermined。この一例として22のモノマーは、順次6第2成分の1で希釈し、共単量体混合物の最初のコンポーネントとして使用することができます。 5希釈液を使用する場合は、例えば90:10、75:25、50:50、25:75と10:90の比率で第一及び第二の成分を混合し、これは488ユニークな共重合体ソリューションをもたらすでしょう。 576に合計を表示させるには、しばしば重要な基準試料で導入することができ、使用するモノマーのホモポリマーの複製。 576モノマー溶液は2 384ウェルプレートに分注しなければならない。ロボットをプログラミングするためにそれはモノマーの位置の観点から2つの同一のプレートを持っている方が簡単で、このようにして、モノマー溶液は、二つのプレートの間で均等に分割されるべきである。
かなりの時間がマルチチャンネルピペットを使用してソース·プレートの準備のために保存することができ、ソースプレートのデザインはマルチチャンネルピペットの使用を活用するために決定されるべきである。
配列の自動化された高温超電導体を達成するために、スポットの位置が正常に特性評価装置を用いて整列する必要があります。一般的にアクリルアレイのピッチは500〜1000程度であり、ポリマーのスポット径は300μmである。ほとんどのXYステージが10μm以下の分解能を持って、このように正確な寸法は、サンプルの位置決めソフトウェアへの入力が完了したら確実に配列位置にアクセスするための表面特性評価装置のための十分な耐性があります。自動位置決めに制限は実際には配列の正確な印刷です。正確な印刷を確実にするためには、適切なスライド寸法(米国およびEUの標準のスライドサイズの両方が存在することに注意してください)と一緒に真空吸引またはスプリングクランプを使用して、いずれかの印刷ステージ上の基板の移動を防止することが重要である。
TOF-SIMSは、試料上の任意の汚れを観察します非常に表面敏感な手法である。このように、最大限の注意を払わなければなりません表面との接触を避けることができます。初めてサンプルが処理されますが、興味のある表面がきれいな手袋(好ましくはポリエチレン)を使用し、新たに洗浄ピンセットで、物と接触すべきではない。我々は通常、クロロホルム、ヘキサンで洗ってください。 5スライドホルダーまたは20スライドホルダー例えば測定前に試料の保存は、最高の、離れてスライドを保持する試料ホルダーに行われます。
配列はつまり、多くの生物学的アッセイフォーマットと読み出しと互換性があるように特別に設計され、使用される基板は、理想的には蛍光スキャナーや光顕微鏡に適した顕微鏡スライドです。これは、フォーマットは、多くの材料·生物学的相互作用を探索するために最適であることを意味します。さらに、形式は材料の数百を並列にスクリーニングすることができます。これは、より多くの材料がそれぞれの新しい材料化学を個別にスクリーニングすることにより、従来の手法に比べてスクリーニングすることができます。生物学的材料の相互作用のための増加範囲は許す生物学的な表面の相互作用だけでなく、特定のアプリケーションに対して最適な素材を見つけるのメカニズムの解明のためだ。
我々は、開示することは何もない。
ウェルカムトラストからの資金は、親切(助成番号085245/Z/08/Z)認識されています。ノッティンガムナノテクノロジーとナノサイエンスセンターは、親切に、この装置を資金調達のためのラマンシステムへのアクセスを与えるために、イーストミッドランド開発庁のために承認されます。
Name | Company | Catalog Number | Comments |
試薬/機器の名称 | 会社 | カタログ/モデル番号 | |
エポキシスライド | GENETIX | K2652 | |
プリンタにお問い合わせください | バイオドット | XYZ3060プラットフォーム | |
金属製のピン | ArrayIt | 946MP6B | |
TOF-SIMSの楽器 | ION-TOF | ||
XPSの楽器 | クラトス | ||
WCAの装置 | クルス | DSA 100 | |
AFM | ブルカー | ディメンション·アイコン | |
RPMI-1640細胞培養培地 | シグマアルドリッチ | R0883 | |
SYTO17 | インビトロジェン | S-7579 |
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