अनुक्रमिक केशिकाओं-सहायता प्राप्त असेंबली के माध्यम से सूक्ष्मजीवों और सूक्ष्म कणों का पैटर्निंग

परिभाषित स्थानिक व्यवस्थाओं में सूक्ष्मजीवों का नियंत्रित पैटर्निंग जैविक अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला के लिए अद्वितीय संभावनाएं प्रदान करता है, जिसमें माइक्रोबियल फिजियोलॉजी और इंटरैक्शन का अध्ययन शामिल है। सबसे सरल स्तर पर, सूक्ष्मजीवों की सटीक स्थानिक पैटर्निंग बड़ी संख्या में व्यक्तिगत कोशिकाओं की विश्वसनीय, दीर्घकालिक इमेजिंग को सक्षम करेगी और दूरी-निर्भर माइक्रोब-माइक्रोब इंटरैक्शन का मात्रात्मक रूप से अध्ययन करने की क्षमता को बदल देगी। अधिक विशिष्ट रूप से, सटीक स्थानिक पैटर्निंग और पर्यावरणीय परिस्थितियों पर पूर्ण नियंत्रण का युग्मन, जैसा कि माइक्रोफ्लुइडिक तकनीक द्वारा पेश किया गया है, माइक्रोबियल पारिस्थितिकी में एकल-सेल अध्ययन के लिए एक शक्तिशाली और बहुमुखी मंच प्रदान करेगा।

यह पेपर एक माइक्रोफ्लुइडिक चैनल के भीतर सूक्ष्मजीवों के बहुमुखी और उपयोगकर्ता-परिभाषित पैटर्न का उत्पादन करने के लिए एक माइक्रोफ्लुइडिक प्लेटफ़ॉर्म प्रस्तुत करता है, जिससे दीर्घकालिक, उच्च-थ्रूपुट निगरानी के लिए पूर्ण ऑप्टिकल पहुंच की अनुमति मिलती है। यह नई माइक्रोफ्लुइडिक तकनीक केशिका-सहायता प्राप्त कण असेंबली पर आधारित है और एक माइक्रोफ्लुइडिक चैनल के अंदर एक वाष्पीकरण निलंबन की नियंत्रित गति से उत्पन्न केशिका बलों का शोषण करती है ताकि व्यक्तिगत माइक्रोसाइज्ड वस्तुओं को एक पॉलीडिमिथाइलसिलोक्सेन (पीडीएमएस) सब्सट्रेट पर माइक्रोफैब्रिकेटेड ट्रैप की एक सरणी में जमा किया जा सके। अनुक्रमिक निक्षेपण एकल या कई प्रकार की सूक्ष्म आकार की वस्तुओं का वांछित स्थानिक लेआउट उत्पन्न करते हैं, जो पूरी तरह से जाल की ज्यामिति और भरने के अनुक्रम द्वारा निर्धारित होते हैं।

प्लेटफ़ॉर्म को विभिन्न आयामों और सामग्रियों के कोलाइडल कणों का उपयोग करके कैलिब्रेट किया गया है: यह विविध कोलाइडल पैटर्न उत्पन्न करने और फंसे हुए कणों की सतह कार्यात्मकता करने के लिए एक शक्तिशाली उपकरण साबित हुआ है। इसके अलावा, मंच का परीक्षण माइक्रोबियल कोशिकाओं पर किया गया था, एक मॉडल जीवाणु के रूप में एस्चेरिचिया कोलाई कोशिकाओं का उपयोग करके। हजारों व्यक्तिगत कोशिकाओं को सतह पर पैटर्न किया गया था, और समय के साथ उनके विकास की निगरानी की गई थी। इस मंच में, एकल-कोशिका जमाव और माइक्रोफ्लुइडिक तकनीक का युग्मन सूक्ष्मजीवों के ज्यामितीय पैटर्निंग और पर्यावरणीय परिस्थितियों के सटीक नियंत्रण दोनों की अनुमति देता है। इस प्रकार यह एकल रोगाणुओं के शरीर विज्ञान और माइक्रोब-माइक्रोब इंटरैक्शन की पारिस्थितिकी में एक खिड़की खोलता है, जैसा कि प्रारंभिक प्रयोगों द्वारा दिखाया गया है।