Method Article
Bir çip üzerinde fotopolimerizasyon tekniği kullanılarak bir polimer mikro oluşumu açıklaması. Atomik kuvvet mikroskobu, temas açısı ölçümleri, X-ışını fotoelektron spektroskopisi ve uçuş ikincil iyon kütle spektrometresi ve hücre bağlanma testinin zaman kullanarak yüksek aktarım yüzey karakterizasyonu da açıklanmıştır.
Karışım, homojen bir karışım, iki veya daha fazla bileşenin bir araya getiren bir birim işlem olup. Bu eser bir in-line statik mikser kullanarak iki kıvamlı sıvı akışı karıştırma içerir. Mikser bileşenleri arasındaki arayüzey temas artırmak için kesilme ve yayılma akışı kullanan bir split-ve-rekombinasyona tasarımdır. Bir prototip split-ve-rekombinasyona (SAR) karıştırıcı plakaları bir PVC boru içinde yerinde yapılan ince lazer kesimli Poli (metil metakrilat) (PMMA) bir dizi hizalayarak tarafından yaptırılmıştır. Bu cihaz içinde karıştırma Şekil l'deki fotoğrafta gösterilmiştir. 1. Kırmızı boya deney sıvısı bir kısmına ilave edildi ve büyük (boyanmamış) bileşeni içine karıştırılarak küçük bileşen olarak kullanılmıştır. Bu karıştırma bölümü içinden akması karıştırıcı girişinde, izleme sıvının enjekte tabaka iki tabaka ayrılmıştır. Sonraki her karıştırma bölümü üzerinde, yatay katmanlar sayısı çoğaltılır. Sonuç olarak, boya tek bir akış thr homojen dağılırcihazın kesit oughout.
Ünitesinde karıştırılarak% 0.2 Carbopol ve benzeri kompozisyon katkılı tracer sıvı Newton olmayan bir test sıvısı, kullanma manyetik rezonans görüntüleme (MRG) ile görselleştirilir. MRG moleküler kimyasal ve fiziksel çevrenin yanı sıra mikron santimetre uzunluk ölçekleri ile ilgili örnek yapısı çok güçlü bir deneysel probu. Bu duyarlılık fiziksel, kimyasal ve / veya herhangi bir insana gözenekli ortam 1, 2 gıdalar arasında değişen malzemelerin biyolojik özelliklerini karakterize etmek için bu tekniklerin geniş uygulama sonuçlandı. Burada kullanılan ekipman ve şartlar bu tür yağlar da dahil olmak üzere normal su ve organik sıvılar gibi NMR mobil 1 H, önemli miktarlarda içeren görüntüleme sıvılar için uygundur. Geleneksel MRI endüstriyel ortamlar için uygundur ve bir laboratuvar (Şekil 2) içinde taşınabilir uğramamış süper iletken mıknatıslar kullanmıştır. Son gelişmeler in mıknatıs teknolojisi büyük hacimli inşaat görüntüleme işlemi akışları için uygun endüstriyel uyumlu mıknatıslar izin var. Burada, MRG karıştırma işlemi sırasında farklı eksen konumlarında mekansal çözüme bileşen konsantrasyonu sağlar. Bu çalışma belgeleri gerçek zamanlı kişisel bakım ürünleri için bir uygulama ile karıştırma ve dağıtım yoluyla yüksek viskoz akışkanların karıştırılması.
1. Düşük kirlenme plan hazırlanması
2. Monomer çözeltisinin hazırlanması
3. Polimer mikroarray oluşumu
Polimer mikrodizi oluşumu için tipik bir prosedür Şekil 1 'de şematik olarak gösterilmiştir.
4. Yüksek verim yüzey karakterizasyonu (HTSC)
HTSC tekniklerinin genel bir şeması Şekil 3'de gösterilmektedir. Otomatik, yüksek verimlilik yaklaşımı Merkez karakterizasyonu aparatı ile polimer mikroarray uyum olduğunu. Tüm durumlarda bu dizinin bir üstten görünümünü veren bir kamera kullanılarak elde edilir. Başlangıçta, bir dizi sahne XY hareketi ile hizalamak için döndürülür. Dizinin bir köşesinde nokta sonra bulunan ve belirli koordinatları belirlenir. Her polimer nokta pozisyonu sonra dizinin boyutları kullanılarak tahmin edilebilir.
5. Bakteriyel tahlil
Dizi kök hücreler, diğer hücrelerin türleri ve bakteri 3,10,4 eki ve çoğalması gibi birçok farklı biyolojik deneyleri maruz kalabilir. Burada, Şekil 4'te şematik olarak gösterilen bir bakteri bağlanma tahlil, açıklar.
6. Temsilcisi Sonuçlar
Baskı koşullarında yüksek kaliteli polimer mikroarrayler yazdırmak için optimize edilmiştir. Nemi% 30-40 arasında tutulmalıdır. Bu nem PHEMA tabaka kabarma ve alt tabaka ile polimerin fiziksel olarak yakalanmalarında izin vermek için yetersiz olduğunu öne, sulu ortamlar içinde polimer noktaları% 30 altında bir nem basılmış dizileri için sık sık gözlenmiştir delaminasyon. Nem polimer noktaları çap değiştirmek için daha fazla artmıştır, ancak bu monomer kimya bağlıdır edilebilir. Örneğin, burada polimerizasyon çözeltisinin eşit hacimleri bir ay için bir hidrofilik etilen glikol parçası eşit hacimde iken içeren bir monomer için basılı ve nem artışına paralel olarak 40-80 'den% nokta çapı 430 um den 370 um' ye düşürülmüştürhidrofobik bir alifatik karbon halka yapısı içeren Nomer spot çapı 290 mikron ila 350 mikron (Şekil 5) yükselmiştir.
Polimerizasyon derecesi 1720 cm -1 C = O Raman kayması ile normalize edilmelidir 1640 cm -1 algılandığında C = C Raman kayması, ölçmek için Raman spektroskopisi kullanılarak izlenebilir. Raman spektrumları çeşitli UV ışınlarına maruz kalma (Şekil 6) polimerize polimer noktalar için ölçüldü. C = C: C = UV ışınlarına maruz kalma 0 ile 50 s için arttıkça O oranı daha da azalması hiçbir bunun üzerine, azaldı C = C: C = O oranı daha fazla UV ışınlaması (Şekil 6) ile gözlenmiştir. Raman spektrumları çeşitli O 2 düzeyi ve C = O 2 seviyesi 2000 ppm azalmış gibi C Raman kayması ancak hiçbir daha fazla azalma (aşağıda bir O 2 düzeyi için gözlendi gözlendi Şekil 7A de polimerize polimer lekeler için ölçüldü ). Raman Spektroskopisi da vakum s yeteneğini göstermiştirunpolymerized monomer kaldırmak tep. Önceki vakum ile C = C Raman kayma 2000 ppm (Şekil 7A) ile karşılaştırıldığında, 3300 ppm polimerize edilmiş polimeri için daha büyük olan, ancak, vakum sonra Raman kayma yüksekliği bütün unpolymerized monomer düşündürmektedir (Şekil 7B) ayırt edilemez vakum adımı sırasında kaldırıldı. Özetlemek gerekirse, polimerizasyon şartları% 30-40 nem, 7 gün boyunca baskıdan sonra bir vakum ekstraksiyon adım ile 2000 ppm altında bir O 2 düzeyinde 50 s'den daha yüksek UV ışınlarına maruz kalma sayılabilir.
Baskı ve vakum ekstraksiyon sonra polimer noktalar polimerizasyon başarısını belirlemek için basit ışık mikroskobu ve anormal nokta morfolojileri değerlendirilebilir. Tipik olarak, noktalar olarak sol tarafta, Şekil 8'de gösterildiği gibi, dairesel ve aynı görünür. Geometri bir değişiklik için olası nedeni, bozuk veya kirli pin. Monomer kombinasyonları küçük bir sayı için biz e, şekilsiz lekeler gözlemledikBüyük üstünde merkezi bir nokta olduğu yerde sağdaki Şekil 8'de gösterildiği küçük noktalar, ya da kızarmış yumurta şeklinde bir uydu ile merkezi bir nokta xample, nokta düz. Bu önceden monomerlerin viskozite, hidrofil, volatilite veya yüzey gerilimi ve farklılıklar monomer bileşimi bu biçimi ile uyumlu olmadığını göstermektedir ilişkin baskı faz ayrılmasına neden olabilir. Böyle TOF-SIMS gibi teknikleri ile polimer noktalar Ek kimyasal haritalama da noktalar ve dizi boyunca malzemelerin kimyaları dağılımını belirlemek için önemli ve bazen gerekli kalite kontrol adımdır. Bu teknik, aşırı ışık mikroskobu ile görülebilir değil, bazı malzemelerin yayılmasını tespit ve bireysel polimer noktalar içinde faz ayrışması tespit edebilirsiniz.
Şekil 1. Şematik bir po oluşumunda dahil olan çeşitli adımlar tasvirlymer nokta.
Şekil 2. Başlangıçta bir kaynak plaka monomer ile pin yükleme ve ardından kontak yaparak yüzeye monomer tevdi içeren pin baskı yöntemi şematik. Bir iğne XYZ robot kolu tarafından kontrol edilir. Inset üretim sonrası bir diziden otofloresans tipik bir görüntü gösterir.
Şekil 3,. HTSC ve ayrıca polimer microarrays çalışma uygulanan biyodeneyler ile ilişkili teknikleri vurgulanarak şematik.
Şekil 4,. Bakteri bağlanma tahlil şematik.
Şekil 5. P4-tert-butilsikloheksil akrilat ve di (etilen glikol) etil eter metakrilat: olymer nokta çapı, iki farklı monomer için farklı nem basılmış.
Şekil 6. Için Raman yoğunluk oranı C = 1640 cm-1 ve çeşitli UV ışınlarına maruz kalma, 4-tert-butilsikloheksil akrilat polimer noktalar -1 1720 cm-C = O Raman kayma C Raman kayması. Hata çubukları eşit bir standart sapma (n = 3).
Şekil 7. Çeşitli seviyelerde O2 basılmış 4-tert-butilsikloheksil akrilat, polimer noktaları için ölçülen Raman spektrumu, her bir spektrum sol gösterilen (A), daha önce ve (B) vakum sonra. C = 1720 cm 1640 cm -1 ve C = O Raman kayması C Raman vardiya -1 Raman yoğunluğu oranı Her yelpazenin sağında gösterilir.
Şekil 8. Iki polimer noktalar bir ışık mikroskobu görüntüsü. Sol taraftaki nokta iyi oluşmuş nokta gösterir, sağ taraftaki nokta iken monomerin bir çok dengesiz dağılımını ihtiva eden bir nokta arasında bir örnektir. Ölçek çubuğu 500 mikron.
Polimer mikroarray'ler başarıyla biyolojik bir tahlil roman polimer taraması yüzlerce yeni malzemelerin tespiti için kullanılır ve daha sonra kullanışlı cihazlar kadar ölçeklendirilebilir 'hit' malzemelerin belirlenmesi edilmiştir. Bu durumda, tarif edilen yüzey karakterizasyonu biyolojik tahlil sonra kullanılabilecektir ve sadece vurulmasından malzemeler ile ilgili daha fazla ayrıntılı olarak, bu malzemeler incelemek. HTSC Bu yaklaşımı kullanan deneyci mevcut değilse, bu stratejinin ilgi çekici olabilir. Ancak, tam olarak biyolojik-malzeme etkileşimleri öncesinde sonradan genel yapı-fonksiyon eğilimleri gözlemlemek için kullanılabilir HTSC metodolojiler kullanarak biyolojik testler için analiz edilmelidir malzemeler yüzlerce tüm dizi çalışma polimer mikroarrayler kullanmak.
İletişim baskı çivili içinde serbestçe yukarı ve aşağı kaydırarak metal pim dayanır. Pim ve pim tutucu temizliği çok önemlidir p sağlanması olmasıdırrinting başarıyla gerçekleşir ve titizlikle yapılmalıdır. Bir baskı çivili içindeki pimi uygun hareket çalıştırın başlamadan önce mevcut hiçbir monomerler ile bir prova yaparak test edilebilir. Pin hareketi tekrarlanabilir elde edilene kadar temizleme aşamasından devam etmelidir.
Önemli bir düşünce, monomer karışımın dizayn gitmek gerekir. Kolayca polimerlerin bir kombinatoryal kütüphane üretmek için, kopolimerler yüzlerce farklı oranlarda birkaç monomer karışımı ile oluşur. Bu, bir cam slayt geometri için uygun olan bir 24 x 24 dizi formları olarak Tipik olarak 576 üye kütüphaneler üretmek. En basit yöntem, bir 2:1 oranında pairwise az 24 monomer karışımı olan en kombinatoryal boşluk araştıran bir kombinatoryal kütüphanesi üretmek için. Alternatif olarak, dizi içinde kompozisyon gradyanlar dahil optimum monomer bileşimleri d olmasını sağlar trendleri gözlemler, etkinleştirme için yararlıdıretermined. 22, bu monomerlerin bir örnek ardışık olarak 1 ile 6 ve ikinci bileşenler ile seyreltilen bir ko-monomer karışımı içinde, ilk bileşen olarak kullanılabilir gibi. 5 dilüsyonları kullanılması durumunda, örneğin, 90:10, 75:25, 50:50, 25:75 ve 10:90 oranları, birinci ve ikinci bileşenlerin karıştırılması, bu 488 eşsiz kopolimer çözüm neden olacaktır. 576 toplam getirmek için, genellikle önemli bir referans örnek sokulabilir kullanılan monomerlerin homopolimerleri çoğaltır. 576 monomer çözeltilerinden 2 384 kuyucuğu akar edilmelidir. Robot programlama için bu monomerlerin konumu açısından iki özdeş plakalar daha kolaydır, böylece, bu da monomer çözümleri iki plaka arasında eşit olarak bölünmüş olmalıdır.
Zaman önemli bir kısmı çok kanallı bir pipet kullanılarak kaynak plakaları hazırlanmasında kaydedilebilir ve kaynak plakaları tasarımı çok kanallı bir pipet kullanılarak faydalanmak için tespit edilmesi gerekmektedir.
Dizilerin otomatik HTSC ulaşmak için nokta pozisyonu başarıyla karakterizasyonu aparatı ile aynı hizada olmalıdır. Tipik bir akrilat dizi adım 500-1000 mikron ve polimer spot çapı 300 mikron. En çok XY aşamaları 10 um altında bir çözünürlüğe sahip, böylece, doğru boyut örnek konumlandırma yazılım için girildikten sonra dizisi pozisyonları güvenilir bir şekilde ulaşmak için yüzey karakterizasyonu cihaz için yeterli tolerans vardır. Otomatik konumlandırma sınırlaması aslında dizinin doğru baskı yapıyor. Bu baskı sahnede substrat hareketini önlemek için önemlidir doğru yazdırmayı garantilemek için ya uygun bir slayt boyutları (bir ABD ve AB standart slayt boyutunu ikisinin de geçerli olduğunu unutmayın) ile birlikte vakum emme veya Kıskaç kullanarak.
TOF-SIMS numuneler üzerinde herhangi bir kirlenme göreceksiniz son derece yüzeyi hassas bir tekniktir. Böylece, upmost dikkat edilmelidiryüzey ile temas önlemek için. Örnekler sadece ele, ancak ilgi yüzeyi temiz eldiven (tercihen polietilen) ile temizlenmiş ve taze cımbız ile temas etmediği için gerekmektedir. Biz genellikle kloroform ve hekzan ile yıkayın. Ölçümler için önceki örnek depolama en çok ayrı slaytlar tutan bir numune tutucu içinde yapılabilir, örneğin 5 slayt tutucu ya da tutucu 20 kayar. Olduğu
Diziler olduğunu, birçok biyolojik tahlil biçimleri ve ekranları ile uyumlu olacak şekilde tasarlanmıştır, kullanılan malzemeye ideal floresans tarayıcılar ve ışık mikroskopları uygun bir mikroskop slayt. Bu biçim de birçok maddi-biyolojik etkileşimleri keşfetmek için uygun olduğu anlamına gelir. Ayrıca, biçim malzemeler yüzlerce paralel olarak taranması için izin verir. Bu, daha fazla sayıda malzeme her bir yeni kimyasal madde tek tek gösterildi bu sayede, geleneksel yöntemlerden daha taranması için olanak sağlar. Biyolojik-malzeme etkileşimleri için artan kapsamı izinBiyolojik yüzey etkileşimi, hem de belirli bir uygulama için uygun malzeme bulma mekanizmaları açıklama amaçlıdır.
Biz ifşa etmek başka bir şey var.
Wellcome Trust Harçlar nazik (hibe sayısı 085245/Z/08/Z) kabul edilmektedir. Nottingham Nanoteknoloji ve Nanobilim Merkezi nazik Bu ekipman finansmanı için Raman sistemine erişim veren ve East Midlands Kalkınma Ajansı için kabul edilmektedir.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Reaktif / ekipman Adı | Şirket | Katalog / Model numarası | |
Epoksi slaytlar | GENETIX | K2652 | |
Yazıcı İletişim | Biodot | XYZ3060 Platformu | |
Metal pin | ArrayIt | 946MP6B | |
TOF-SIMS enstrüman | ION-TOF | ||
XPS enstrüman | Kratos | ||
WCA aparatı | Krüss | DSA 100 | |
AFM | Bruker | Boyut Simge | |
RPMI-1640 hücre kültür besiyeri | Sigma-Aldrich | R0883 | |
SYTO17 | Invitrogen | S-7579 |
Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi
Izin talebiThis article has been published
Video Coming Soon
JoVE Hakkında
Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır