Method Article
Описание образованию полимера использованием микрочипов на чипе фотополимеризации техники. Высокая пропускная характеристика поверхности с помощью атомно-силовой микроскопии, вода измерения угла контакта, рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии и время перелета вторичной ионной масс-спектрометрии и анализа прикрепления клеток также описан.
Смешивание блок операция, которая объединяет два или более компонентов в однородную смесь. Эта работа включает в себя смешение двух потоков вязкой жидкости использовании в линии статического смесителя. Смеситель сплит-и-рекомбинируют дизайн, который использует сдвига и экстенсиональным поток для увеличения межфазного контакта между компонентами. Прототип сплит-и-рекомбинации (SAR) смеситель был построен за счет выравнивания серии тонких лазерной резки поли (метилметакрилат) (PMMA) пластины удерживаются на месте в трубу ПВХ. Перемешивание в этом устройстве показано на фотографии рис. 1. Красный краситель был добавлен в части испытательной жидкости и используется в качестве минорного компонента смешиваются в основные (неокрашенного) компонента. На входе в смеситель, вводится слой жидкости трассирующими разделена на два слоя, как она течет через смесительную секцию. На каждой последующей секции смешивания, количество горизонтальных слоев дублируется. В конечном счете, единого потока красителя равномерно распределены Четoughout сечение устройства.
Использование неньютоновской жидкости теста на 0,2% Carbopol и легированных жидкости трассирующими аналогичного состава, смешивая в блок визуализированы с помощью магнитно-резонансной томографии (МРТ). МРТ является очень мощной экспериментальной зонд молекулярных химических и физических условий, а также образцы структуру на масштабах от микрон до сантиметра. Эта чувствительность привела к широкому применению этих методов для характеристики физических, химических и / или биологических свойств материалов, начиная от людей, чтобы продукты в пористых средах 1, 2. Оборудование и условия, используемые здесь, подходящие для работы с изображениями жидкостей, содержащих значительные количества мобильных ЯМР 1 H, такие как обычной воды и органических жидкостей, включая масла. Традиционно МРТ использовали сверхпроводящий магнитов, которые не пригодны для промышленной среды, а не портативный пределах лаборатории (рис. 2). Последние достижения яN магнита технологии позволили строительство большого объема промышленного совместимы магниты подходят для визуализации потоков процесса. Здесь, МРТ обеспечивает пространственно-разрешенной концентрации компонентов в разных местах осевой во время процесса смешивания. Эта работа документы в режиме реального времени перемешивания высоковязких жидкостей с помощью распределительного смешения с приложением личной гигиены.
1. Подготовка низкого загрязнения фоне
2. Приготовление раствора мономера
3. Полимерные микрочипов образование
Типичный порядок формирования полимера микрочипов схематически изображен на рисунке 1.
4. Высокая пропускная характеристика поверхности (ВТСП)
Общая схема ВТСП методами показано на рисунке 3. Центральное место в автоматизированных, высокая пропускная способность подхода является выравнивание полимера микрочипов с характеристикой аппарата. Во всех случаях это достигается с помощью камеры, которая дает вид сверху массива. Изначально массив вращается в увязке с движением XY сцены. Углу места массива, то находится и назначенных конкретным координатам. Положение каждой точки полимер может быть предсказано использованием размерности массива.
5. Бактериальный анализ
Массив может подвергаться воздействию различных биологических анализов, включая привязанность и пролиферации стволовых клеток, другие типы клеток и бактерий 3,10,4. Здесь мы опишем бактериального анализа привязанность, которая схематически показана на рисунке 4.
6. Представитель Результаты
Условия печати были оптимизированы для печати высокого качества микрочипов полимера. Влажность должна поддерживаться на уровне 30-40%. Отслоение пятна полимера в водной среде наблюдается часто для массивов печатных при влажности ниже 30%, предполагая, что эта влажность недостаточна, чтобы пополнить слой ПХЕМА и позволяют физический захват полимера на подложку. Влажность может быть увеличен еще на изменения диаметра пятна полимера, но это зависит от мономера химии. Например, при равных объемах полимеризации в растворе были напечатаны и как влажность была увеличена с 40 до 80% диаметра пятна уменьшился с 430 мкм до 370 мкм для мономера, содержащего гидрофильный этиленгликоля фрагмент равном объеме в то время для движенияНомер содержащие гидрофобные алифатического углерода кольцевой структуры диаметр пятна увеличилась с 290 мкм до 350 мкм (рис. 5).
Степень полимеризации можно контролировать с помощью спектроскопии комбинационного рассеяния света для измерения С = С рамановского сдвига, обнаруженные при 1640 см -1, которые должны быть нормализованы с C = O рамановского сдвига при 1720 см -1. Спектров комбинационного рассеяния измерялась пятна полимера полимеризоваться для разнообразных ультрафиолетового облучения (рис. 6). C = C: C = O соотношение уменьшилось воздействия УФ-излучения возросла с 0 до 50 с, после чего не дальнейшее снижение C = C: C = O соотношение наблюдается с последующим облучением УФ (рис. 6). Спектров комбинационного рассеяния были также обнаружены на местах полимера полимеризации при разнообразных O 2 и C = C рамановского сдвига наблюдается как O 2 уровень был снижен до 2000 частей на миллион, однако никаких дальнейшее снижение наблюдалось O 2 уровня ниже (рис. 7A ). Спектроскопии комбинационного рассеяния также продемонстрировали способность вакуум-экстракции сТЭП для удаления неполимеризованных мономера. До вакуум-экстракции C = C рамановского сдвига была больше для полимера полимеризоваться при 3300 частей на миллион по сравнению с 2000 частей на миллион (рис. 7а), однако, после вакуум-экстракции высоты рамановского сдвига неотличимы (рис. 7В), предполагая, все мономера неполимеризованных был удален на стадии добычи вакуум. Подводя итог, условия полимеризации включают влажность 30-40%, УФ-облучения более 50 с при O 2 уровня ниже 2000 частей на миллион с шагом вакуум-экстракции после печати на 7 дней.
После извлечения печати и вакуумные успех полимеризации пятна полимера может быть оценена простая световой микроскопии для выявления и аномальную морфологию месте. Как правило, пятна должны появиться круговые и форму, как показано на рисунке 8 слева. Вероятной причиной изменения геометрии поврежденных или нечистым PIN-код. Для небольшого числа мономеров комбинаций мы наблюдали деформированные места, для электроннойнапр центральное пятно со спутниковым небольших пятен, как показано на рисунке 8 на правой, или жареные яйца форму, где есть центральное место на вершине большие, плоские пятна. Это может быть вызвано разделение фаз перед печатью, связанные с различиями в вязкости, гидрофильности волатильности или поверхностное натяжение мономеров и предполагает, что мономер сочетание не совместимых с этим форматом. Дополнительное отображение химического полимера пятна такими методами, как ToF-SIMS также является важным, а иногда и необходимым шагом контроля качества, чтобы определить распределение химических материалов по пятнами и массива. Эта техника может идентифицировать чрезмерное распространение некоторых материалов не видны под световым микроскопом и определить разделения фаз в отдельных местах полимера.
Рисунок 1. Схематическое изображающие различные этапы формирования роищейка месте.
Рисунок 2. Схема методологии игольчатый матричный принтер с участием первоначальной загрузки штифт с мономера в исходной пластины, а затем нанесения мономера на подложку путем контакта. Контактный контролируется XYZ робота-манипулятора. На вставке показан типичный образ автофлуоресценции из массива после производства.
Рисунок 3. Схема выделения методы, связанные с ВТСП, а также биопробы применены к изучению микрочипов полимера.
Рисунок 4. Схема бактериального анализа вложений.
Рисунок 5. PДиаметр olymer месте напечатаны в разнообразных влажности для двух различных мономеров: 4-трет-бутилциклогексил акрилата и ди (этиленгликоль) этиловый эфир метакрилата.
Рисунок 6. Отношение интенсивности комбинационного для C = C рамановского сдвига при 1640 см -1 и C = O рамановского сдвига при 1720 см -1 от пятен полимер 4-трет-бутилциклогексил акрилата с различным воздействием УФ-излучения. Погрешности равны одно стандартное отклонение (n = 3).
Рисунок 7. Спектров комбинационного рассеяния, измеренные для пятнами полимер 4-трет-бутилциклогексил акрилата напечатаны в разнообразных O 2 уровня, указанного слева от каждого спектра, (А) до и (б) после вакуум-экстракции. Отношение интенсивности комбинационного для C = C рамановского сдвига при 1640 см -1 и C = O рамановского сдвига при 1720 см -1 показано справа от каждого спектра.
Рисунок 8. Светлый образ микроскопии два пятна полимера. Пятно слева показывает хорошо сформированы месте, в то время как пятно на правом является примером месте, содержащих очень неравномерно распределение мономера. Шкалы составляет 500 мкм.
Полимерные микрочипы были успешно использованы для открытия новых материалов путем просеивания сотни новых полимеров в биологических анализов и определения "хит" материалы, которые впоследствии могут быть расширены до полезных устройств. В этом случае поверхность характеристике описанных могут быть использованы для последующего анализа биологических и исключительно на "хит" Материалы для изучения этих материалов более подробно. Эта стратегия может представлять интерес, если ВТСП не доступен для экспериментатора использования этого подхода. Однако, чтобы в полной мере использовать полимер микрочипов для изучения биологического материала взаимодействий весь массив сотни материалы должны быть проанализированы до биологических анализов с использованием ВТСП методологии, которая впоследствии может быть использован для наблюдения общая структура-функция тенденции.
Связаться с печатью опирается на металлический штырь скользящих вверх и вниз свободно внутри держателя кеглей. Pin и пин-код держателя чистота является первостепенным является обеспечение рrinting происходит успешно и должно быть строго проводилось. Перед началом печати запустить соответствующие движения стержня в контактный держатель может быть проверена путем проведения сухого хода, без мономеры присутствуют. Стадии очистки следует продолжать, пока штифт движения достигается воспроизводимо.
Значительная мысль должна идти в дизайне смеси мономеров. Для того, чтобы легко производить комбинаторной библиотеки полимеров, сотни сополимеры образуются путем смешивания нескольких мономеров при различных соотношениях. Обычно мы производим 576 библиотек члена, так как это формирует 24 х 24 массива, который подходит для геометрии стекло. Для того, чтобы производить комбинаторной библиотеки, которая исследует самые комбинаторного пространства Самый простой способ заключается в смешивании 24 мономеров попарно в соотношении 2:1. Кроме того, включение композиционные градиентов в массиве могут быть использованы для включения наблюдения тенденции, что позволяет оптимально композиции мономеров быть гetermined. В качестве примера этом 22 мономеры могут быть использованы в качестве первого компонента в со-мономера смеси, которая последовательно разбавляют 1 из 6 второго компонентов. Если 5 разведения используются, например, смешение первого и второго компонентов в соотношении 90:10, 75:25, 50:50, 25:75 и 10:90, это приведет в 488 уникальных решений сополимера. Чтобы довести всего до 576, повторов гомополимеры мономеров, используемых может быть введен, которая часто является важным эталонного образца. 576 решений мономера следует отказаться в 2 384 луночные планшеты. Для программирования робота легче иметь два одинаковых пластин с точки зрения положения мономеров, таким образом, мономер решения должны быть разделены поровну между двумя пластинами.
Значительное количество времени, могут быть сохранены в подготовке исходных пластин с помощью многоканальной пипетки, и конструкция источника пластины должны быть определены для того, чтобы эксплуатировать использования многоканальных пипеток.
Для достижения автоматизированной ВТСП массивов месте позиция должна быть успешно совмещена с характеристикой аппарата. Как правило, высота массива акрилата 500-1000 мкм и диаметром полимера пятна 300 мкм. Большинство этапов XY имеют разрешение менее 10 мкм, при этом имеется достаточный допуск для устройства поверхностной характеристикой надежного доступа к массиву позиций раз правильный размер был вход в программное обеспечение позиционирования образца. Ограничение на автоматизированную позиционирование на самом деле точной печати массива. Для обеспечения точности печати важно, чтобы предотвратить движение подложки на стадии печати либо с помощью всасывания вакуума или пружинные зажимы вместе с соответствующими размерами слайда (заметим, что оба США и ЕС стандартный размер слайда существует).
ToF-SIMS является чрезвычайно чувствительной поверхности технику, которая будет наблюдать любое загрязнение образцов. Таким образом, наивысшее необходимо позаботитьсячтобы избежать контакта с поверхностью. Образцы должны быть обработаны, но поверхность представляет интерес не контактирует с, с чистыми перчатками (предпочтительно полиэтилена) и с недавно очищены пинцетом. Как правило, мы промыть хлороформа и гексана. Хранение образцов до измерения лучше всего делать в держатель образца, который содержит слайды друг от друга, например, 5-держатель слайдов или 20 держателя слайдов.
Массивы разработан специально, чтобы быть совместимым со многими форматами биологических анализов и показаний, то есть подложки используется стекло микроскопа идеально подходит для флуоресценции сканеры и световых микроскопов. Это означает, что формат хорошо подходит для изучения многих материально-биологического взаимодействия. Кроме того, формат позволяет сотням материалы, которые будут показаны в параллель. Это позволяет еще много материалов, подлежащих обследованию, чем обычные методы, посредством которых каждый новый химии материал просеивают индивидуально. Дополнительные возможности для биологического материала взаимодействий позволяета для выяснения механизмов биологического взаимодействия поверхности, а также поиск оптимального материала для конкретного применения.
Нам нечего раскрывать.
Финансирование из Wellcome Trust любезно признал (грант № 085245/Z/08/Z). Ноттингем Нанотехнологии и нанонауки центр любезно признал за предоставление доступа к комбинационного системы и Агентства по развитию Ист-Мидлендс для финансирования данного оборудования.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Название реагента / оборудования | Компания | Каталог / номер модели | |
Эпоксидная слайды | Genetix | K2652 | |
Связаться с принтером | Biodot | XYZ3060 платформы | |
Металлический штырь | ArrayIt | 946MP6B | |
ToF-SIMS инструмента | ION-TOF | ||
XPS инструмент | Кратос | ||
WCA аппарата | Крюс | DSA 100 | |
AFM | Bruker | Измерения Иконка | |
RPMI-1640 средств массовой информации культуре клеток | Sigma-Aldrich | R0883 | |
SYTO17 | Invitrogen | S-7579 |
Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи
Запросить разрешениеThis article has been published
Video Coming Soon
Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены