YG İDB bir burs tarafından desteklenmektedir. IN Alon dost ve Edmond J ‭ bir öğretim görevlisidir. Tel Aviv Üniversitesi Biyoenformatik ‬ Safra Merkezi ‭. ‬ Bu araştırma ISF hibe 1499-1410 tarafından desteklenmiştir.

1. Scotch-bant Master 5 Oluşturma <ol><li> Beraberlik veya kağıt üzerinde istenilen mikrokanal düzeni, ölçeklendirme, yazdırabilirsiniz. Bizim durumumuzda tasarımı iki Y-şekilli kanal, her bir meydana 3 mm genişliğinde (Şekil 2). </li><li> Séloteyip katmanları ile cam slayt örtün. Katman sayısı, kanal (kat başına yaklaşık 60 um) yüksekliğini belirler. Biz 3 séloteyip katmanları kullanılır. </li><li> Düz bir yüzeye düzeni tasarım yerleştirin. Tasarım deseni üzerinde slayt hizalayın. Dikkatle düzenine göre bir neşter ile cam slayt üzerine bandı kesti. </li><li> Mikrokanalın düzeni dışındaki cam slayt tüm bölgelerinden seloteyp çıkarın. </li><li> 2-3 dk için 65 ° C sıcaklıkta bir ısıtma fırını içinde kayar yerleştirin. Etanol ile nazikçe temizleyin. </li></ol> 2. Bir PDMS mikroakışkan Cihaz Fabricating <ol><li> Üretici tarafından tavsiye edilen şekilde PDMS taban ve tedavi edici bileşenler karıştırılır. Biz 10:1 kullanınsertleştirici baz oranı. ~ 0.5 cm yüksekliğinde bir Petri kabı içine PDMS karışımı yaklaşık 30 ml dökün. Vakum Degas PDMS gerekirse. Yukarı bakacak desenli bant ile PDMS daldırın cam slayt. PDMS sonra desen yerleştirme slayt ve çanak alt arasındaki hava kabarcıklarının oluşmasını engeller. Yemek bir su terazisi kullanarak yatay olduğundan emin olarak, 65 ° C&#39;de 48 saat süreyle Cure. </li><li> Yeni bir 90 mm Petri kabı PDMS karışımı, 3 ml derin 0.5 mm bir tabaka ile sonuçlanan, dökün. (A spin lak mevcut ise, bu aşama için kullanılabilir). </li><li> Degas ve 2.1 gibi tedavi. </li><li> Hafifçe bir neşter ile istenilen boyutta mikroakışkan cihaz kesip. Bu katman &quot;akış tabaka&quot; terimi olacaktır. </li><li> İkinci Petri çanak ince tabaka PDMS aynı boyutlu bir parça kesin. Bu işlem, &quot;kuyu tabaka&quot; terimi olacaktır. </li><li> Akış katmanda giriş ve çıkışları için delikler için uygun boyutta bir biyopsi puncher (Biz 1.2 mm ID kullanınız). </li&gt; <li> Düzeni üzerinde mikrokanallar ile uyum içinde 2 mm ID biyopsi zımba kullanılarak kuyuları dışında tasarım düzen ve yumruk üzerinde kalın bir cam slayt üzerinde kuyular katmanı yerleştirin. </li><li> Her iki PDMS katmanlar hem de etanol ile birlikte, 24 mm x 60 mm ebadındaki bir cam lamel temizleyin. Hava kuru ve temiz tutun. </li><li> Plazma tersinir yapıştırma için ya standart plazma yakıcısı (tersinir olmayan yapıştırma için) veya bir el corona işlemcinize 6 kullanarak cam lamel ve kuyular katmanı PDMS hem tedavi. Dikkatlice (Şekil 3) yapışma neden lamel üstüne kuyular katmanı yerleştirin. Yavaşça herhangi bir hava kabarcığı (gerekirse) dışarı sürün. </li></ol> 3. Hücre Görüntüleme Deneyi <ol><li> Eğer şırınga pompası 0.02 iç çapı &quot;(Tygon) ile esnek plastik borular bağlı uygun şırınga hazır İstenen ortam olduğundan emin olun. </li><li> S. büyütün YPD sıvı halinde arzu edilen faz için cerevisiae suşları. Iyice vorteksleyin ve yerde 300 μBir mikrosantrifüj tüpüne her bir suş l. </li><li> Yavaşça Concanavalin A (Sigma) her oyuğuna 2 mg / ml &#39;lik 1 ul koyun. Yavaşça su pipetleme bir her iyi iki kez gelen aşırı Concanavalin yıkayın. </li><li> Concanavalin A kurutma iken, glukoz eksik SC orta 300 ul ile iki kez suşlar yıkayın. Hücre duvarlarından kalan glukoz Çamaşır Concanavalin A. uygun bağlılık olur </li><li> Iyice Vortex hücreler. Pipet 0.75 ul ya da kendi başına da (Şekil 3) her bir hücre süspansiyonu daha az. Yavaşça zengin orta rezidüel hücreleri yıkayın. Sonraki iki adım kurumasını önlemek hücreleri için hızlı bir şekilde gerçekleştirilmesi gereklidir. </li><li> Plazma çip tedavi ve kuyuların iyice doğrudan kuyu vurmak için dikkatli olmak, el korona işlemcinize kullanarak. Ikisi arasındaki uyumu yakından ilgilenerek, kuyular üzerinde çip dikkatlice yerleştirin (Bu adım stereoskop altında yapılabilir). Yavaşça PD iki kat uymak için basınMS. Yavaş yavaş hava kabarcığı kanal içinde kalır emin, yaklaşık 50 ul zengin bir ortam ile tamamen cihazı doldurun. </li><li> , Aygıtı bağlayın uygun girişleri içine tüpler ekleme ve medya akışını başlatmak. Bu kaldırmak için zor olabilir gibi hiçbir hava kabarcığı cihazın içine tanıtıldı dikkat edin, bu bir giriş veya çıkış kesme gerçekleştirilir ve yavaşça cam lamel kırmak için dikkatli olmak, kabarcıkları olan cihaza dokunarak olabilir. </li><li> Mikroskop altında yerleştirin ve her kuyuya uygun görüntüleme noktalarını bulabilirsiniz. </li><li> Gerekirse kurtarma izin vermek için 1 saat veya daha uzun süre zengin orta akış altında hücreler tutun. </li><li> Denemeyi başlat: biz istediğiniz gibi göreceli akış oranları değişiyor, medyanın geri akışı önlemek için iki şırınga pompaları her birinden sürekli akış kullanın. Orta bir kanal genişliği (Şekil 4)% 80 üzerinde akan bir 0.8 ml / saat ve pompa B ile 0.2 ml / saat sonuçlar pompa ayarlanması. Bu dinamik c olabilirİki akış oranları değiştirerek astı. Yeni koşullar kanal 2 tam uzunluğu boyunca saniye içinde stabilize eder. </li></ol>

<ol>
	<li>Dertinger, S. K., Jiang, X., Li, Z., Murthy, V. N., Whitesides, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gradients+of+substrate-bound+laminin+orient+axonal+specification+of+neurons.">Gradients of substrate-bound laminin orient axonal specification of neurons.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 99, 12542-12547 (2002).</li><li>Hersen, P., McClean, M. N., Mahadevan, L., Ramanathan, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Signal+processing+by+the+HOG+MAP+kinase+pathway.">Signal processing by the HOG MAP kinase pathway.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 105, 7165-7170 (2008).</li><li>Paliwal, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=MAPK-mediated+bimodal+gene+expression+and+adaptive+gradient+sensing+in+yeast.">MAPK-mediated bimodal gene expression and adaptive gradient sensing in yeast.</a> Nature. 446, 46-51 (2007).</li><li>Bennett, M. R., Hasty, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microfluidic+devices+for+measuring+gene+network+dynamics+in+single+cells.">Microfluidic devices for measuring gene network dynamics in single cells.</a> Nat. Rev. Genet. 10, 628-638 (2009).</li><li>Shrirao, A. B., Perez-Castillejos, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Simple+Fabrication+of+Microfluidic+Devices+by+Replicating+Scotch-tape+Masters.">Simple Fabrication of Microfluidic Devices by Replicating Scotch-tape Masters.</a> Chips &#38; Tips. , (2010).</li><li>Haubert, K., Drier, T., Beebe, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=PDMS+bonding+by+means+of+a+portable,+low-cost+corona+system.">PDMS bonding by means of a portable, low-cost corona system.</a> Lab Chip. 6, 1548-1549 (2006).</li><li>Gerber, D., Maerkl, S. J., Quake, S. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+in+vitro+microfluidic+approach+to+generating+protein-interaction+networks.">An in vitro microfluidic approach to generating protein-interaction networks.</a> Nat. Methods. 6, 71-74 (2009).</li></ol>

Çıkar çatışması ilan etti.

Bu yazıda dinamik koşullar altında aşağıdaki birkaç maya suşları eş zamanlı sağlayan bir mikroakışkan cihaz oluşturmak için basit benchtop yöntemi sunuyoruz. Bir kanal birkaç suşları takiben birden suşları tek hücre yanıtlarının dinamikleri karşılaştırmak için güvenilir bir araç sağlar. Bu çalışmanın yaklaşımının bir avantajı, bir temiz oda için ihtiyaç olmadan basit tekniklerle cihaz imal etme kabiliyetidir. Aslında, biz de plazma işlemler (adım 2.9 ve 3.6) atlanıyor pro...

Hücreler sürekli olarak metabolizması, transkripsiyonel profili ve hücresel fonksiyonları değiştirerek, dinamik olarak değişen bir ortama tepki. Bu olayların incelenmesi, bu tür değişikliklerin sayısal olarak yöntemlere ihtiyaç vardır. Bu tür tepkiler için okuma bir tipi, besin strese cevap olarak strese bağlı transkripsiyon faktörleri lokalizasyonu için bir değişimdir. Mikroakışkan cihazlar 1 dinamik hücreleri 2-4 çevre koşulları işlemek için kullanılır olmuştur. Hücrelerin ortam hassas bir şekilde kontrol ve dinamik olarak değiştirilebilir; hücre harici koşullar manipülasyon sırasında dahil olmak üzere, her zaman, canlı-görüntülü olabilir, ve en az reaktif hacimleri gereklidir: Bunlar, canlı hücre görüntüleme için çeşitli avantajlar sunmaktadır. İki durum arasındaki ardalanması izin mikroakışkan cihaz için çok basit bir tasarım, bir Y-şeklindeki cihaz 2&#39;dir. Biz rutin izin Y-şekilli mikroakışkan cihazları kullanmakKanal sistemindeki hücrelerden dinamik değişiklikler uygulanması. Biz maya hücreleri floresan etiketli strese bağlı transkripsiyon faktörlerinin lokalizasyonu değişiklikleri takip için bu cihazı kullanabilirsiniz. Biz beslenme değişen koşullarda bu değişiklikleri uygulayın. Örneğin, bir puls (veya puls dizisi) sağlayabilir glikoz-ihtiva eden çok ince bir zamansal çözünürlükte, no-glikoz orta bir süre içinde ortamı. Genellikle bu tür deneylerde, bir farklı hücre suşları (örneğin, farklı mutantlar veya farklı yabani izolatlar) tepkileri karşılaştırarak ilgileniyor. Y-şekilli kanal her bir kanalın bir suşu ile sınırlı - Birden fazla suşu kullanıldığında, suşları arasında ayırt etmek için basit bir yolu yoktur. Bunun üstesinden gelmek için, farklı kanalları da kullanılabilir. Biz birden suşlar aynı dinamikleri koşulları uygulamak istiyorsanız, biz birden fazla kanal ile Y-kanal kavramı birleştirmek istiyorum. Bu çözümü uygulamaya iki zorluklar vardır: Bu t uygulamak zor olabilironun bütün kanallar için aynı anda aynı koşullar, ve orada bir cihaz içine monte edilebilir Y-kanallarının sayısı için bir geometrik sınırlamasıdır. Bu nedenle dinamik koşullar altında bir kanal birkaç suşları görüntülemek için bir yol aradılar. Burada aynı dinamik koşullar altında bir kanal görüntüleme Birden fazla suşu için tasarlanmış bir iki katmanlı mikroakışkan cihaz tarif. Alt tabaka delikli bir sıra ile ince PDMS oluşur. Bu tabaka, cam lamel bu cam, Concanavalin A ile yapıştırma, farklı suşları yer hangi kuyu içine oluşturmak için eklenir. İkinci katman seloteyp kullanılarak oluşturulan yöntem 5 Y-şekilli bir Mikroakışkan cihazdır. Kuyularda suşların yerleştirdikten sonra ikinci kat hızlı hizalanır ve farklı suşlar içeren birkaç kuyuları ile bir kanal oluşturarak, ilk bağlı. Bu, nihai cihaz burada her bir kanal içinde çeşitli suşları aşağıdaki sağlarsuşlar aynı anda aynı şartlarına tabi tutulur. Tüm tasarım ve üretim sürecinin hiçbir yumuşak litografi, basit araçları kullanarak, benchtop yapılabilir.

<table border="1"><tbody><tr><td> Reaktif / Ekipman </td><td> Şirket </td><td> Katalog numarası </td></tr><tr><td> PDMS-Sylgard 184 </td><td> Dow Corning USA </td><td></td></tr><tr><td> Vakum desikatörde </td><td> Nalgene </td><td> 5310-0250 </td></tr><tr><td> Perforatörler Biyopsisi </td><td> Ted Pella Inc </td><td> Harris Uni-Core 15076 (2 mm), 15074 (1.2 mm) </td></tr><tr><td> Şırınga pompalar </td><td> Chemyx </td><td> Füzyon 200 </td></tr><tr><td> Corona işlemcinize </td><td> Elektro-teknik ürünleri </td><td> BD-20 </td></tr><tr><td> Tygon boru </td><td> Tygon </td><td> S-54-HL </td></tr><tr><td> Concanavalin-A </td><td> Sigma </td><td> C7275 </td></tr><tr><td> Seloteyp </td><td> 3M Scotch </td><td> Şeffaf Bant 1/2 &quot; </td></tr></tbody></table>

a microfluidic device for studying multiple distinct strains

Çevresel değişimlere hücre yanıtlarının çalışmada birçok deneysel zorluklar teşkil etmektedir: hücreler karşılaştırmalı bir şekilde sık sık değişen koşullar altında yansıması gerekmektedir. Multiwell plakaları rutin birçok farklı suşları veya hücre hatları karşılaştırmak için kullanılan, ancak çevre dinamikleri üzerinde sınırlı kontrole izin verir. Microfluidic cihazlar, diğer taraftan, çevreleyen koşullara üzerinde mükemmel dinamik kontrol etmek için kullanılır, fakat görüntü için zorlu ve bunları birkaç soyu daha fazla ayırt edilir. Burada kolay ve hızlı bir kanalda birden çok farklı maya suşları için dinamik olarak değişen koşullar uygulanarak yetenekli bir mikroakışkan cihaz üretimi için bir yöntem açıklanmaktadır. Cihaz yumuşak litografi gerek kalmadan tasarlanmış ve basit araçlarla üretilir. Bu, mikro barındıran bir ikinci tabaka bağlı Y-şekilli bir akış kanalı oluşturmaktadır. Suşları ayrı mikro yerleştirilir ve aynı dinamik koşullar altında görüntülü. Biz demofarklı maya suşunda besin değişikliklerin darbelerinin protein yerelleştirme tepkilerini ölçmek için cihazın kullanımı nstrate.

Farklı suşlar arasındaki mesafeyi göstermek için biz alternatif kuyularda iki ayırt maya suşları görüntülendi. Görüntüleme tam kuyu kuyu (Şekil 5a, b) arasında bir hücre kaçağı gösterir. Her iki suş YFP ile etiketlendi transkripsiyon faktörü MSN2 var. Dinamik koşullar arasında değişen eşzamanlı etkisini test etmek için, çekirdeğin (Şekil 5c, d) MSN2-YFP lokalizasyonu ile sonuçlanmıştır no-glikoz, orta bir adım oluşturarak, iki giriş kanalı için...

Watch this Scientific Journal Video about A Microfluidic Device for Studying Multiple Distinct Strains at JoVE.com

A Microfluidic Device for Studying Multiple Distinct Strains

Biz temiz oda ya da yumuşak litografi gerek kalmadan, birden çok farklı suşları için benzer dinamik koşullar uygulanarak yeteneğine microfluidic cihazlar üretmek için basit bir yöntem sunulmaktadır.

Birden Farklı Suşlarının incelenmesi için bir mikroakışkan Cihazı

The study of cell responses to environmental changes poses many experimental challenges: cells need to be imaged under changing conditions, often in a ...

a-microfluidic-device-for-studying-multiple-distinct-strains

Research

JoVE Journal

Bioengineering

8.7K Görüntüleme.  Tel Aviv University. Biz temiz oda ya da yumuşak litografi gerek kalmadan, birden çok farklı suşları için benzer dinamik koşullar uygulanarak yeteneğine microfluidic cihazlar üretmek için basit bir yöntem sunulmaktadır.

Video: A Microfluidic Device for Studying Multiple Distinct Strains

Microfluidic Device for Recreating a Tumor Microenvironment in Vitro

We have developed a microfluidic device that mimics the delivery and systemic clearance of drugs to heterogeneous three-dimensional tumor tissues in vitro. Nutrients delivered by vasculature fail to reach all parts of tumors, giving rise to heterogeneous microenvironments consisting of viable, quiescent and necrotic cell types. Many cancer drugs fail to effectively penetrate and treat all types of cells because of this heterogeneity. Monolayers of cancer cells do not mimic this heterogeneity, making it difficult to test cancer drugs with a suitable in vitro model. Our microfluidic devices were fabricated out of PDMS using soft lithography. Multicellular tumor spheroids, formed by the hanging drop method, were inserted and constrained into rectangular chambers on the device and maintained with continuous medium perfusion on one side. The rectangular shape of chambers on the device created linear gradients within tissue. Fluorescent stains were used to quantify the variability in apoptosis within tissue. Tumors on the device were treated with the fluorescent chemotherapeutic drug doxorubicin, time-lapse microscopy was used to monitor its diffusion into tissue, and the effective diffusion coefficient was estimated. The hanging drop method allowed quick formation of uniform spheroids from several cancer cell lines. The device enabled growth of spheroids for up to 3 days. Cells in proximity of flowing medium were minimally apoptotic and those far from the channel were more apoptotic, thereby accurately mimicking regions in tumors adjacent to blood vessels. The estimated value of the doxorubicin diffusion coefficient agreed with a previously reported value in human breast cancer. Because the penetration and retention of drugs in solid tumors affects their efficacy, we believe that this device is an important tool in understanding the behavior of drugs, and developing new cancer therapeutics.

Microfluidic Device for Recreating a Tumor Microenvironment in Vitro

We present the procedure for fabrication and operation of a microfluidic device that recreates heterogeneous tumor microenvironments in vitro. The variability in apoptosis within tumor tissue was quantified using fluorescent stains and the effective diffusion coefficient of the chemotherapeutic drug doxorubicin into tumor tissue was evaluated.

Bir Tümör Mikroçevre yeniden oluşturmak için mikroakışkan Cihazı<em&gt; In vitro</em

We have developed a microfluidic device that mimics the delivery and systemic clearance of drugs to heterogeneous three-dimensional tumor tissues in ...

Biyomühendislik

Microfluidic Mixers for Studying Protein Folding

The process by which a protein folds into its native conformation is highly relevant to biology and human health yet still poorly understood. One reason for this is that folding takes place over a wide range of timescales, from nanoseconds to seconds or longer, depending on the protein1. Conventional stopped-flow mixers have allowed measurement of folding kinetics starting at about 1 ms. We have recently developed a microfluidic mixer that dilutes denaturant ~100-fold in ~8 &mu;s2. Unlike a stopped-flow mixer, this mixer operates in the laminar flow regime in which turbulence does not occur. The absence of turbulence allows precise numeric simulation of all flows within the mixer with excellent agreement to experiment3-4.
Laminar flow is achieved for Reynolds numbers Re &le;100. For aqueous solutions, this requires micron scale geometries. We use a hard substrate, such as silicon or fused silica, to make channels 5-10 &mu;m wide and 10 &mu;m deep (See Figure 1). The smallest dimensions, at the entrance to the mixing region, are on the order of 1 &mu;m in size. The chip is sealed with a thin glass or fused silica coverslip for optical access. Typical total linear flow rates are ~1 m/s, yielding Re~10, but the protein consumption is only ~0.5 nL/s or 1.8 &mu;L/hr. Protein concentration depends on the detection method: For tryptophan fluorescence the typical concentration is 100 &mu;M (for 1 Trp/protein) and for FRET the typical concentration is ~100 nM.
The folding process is initiated by rapid dilution of denaturant from 6 M to 0.06 M guanidine hydrochloride. The protein in high denaturant flows down a central channel and is met on either side at the mixing region by buffer without denaturant moving ~100 times faster (see Figure 2). This geometry causes rapid constriction of the protein flow into a narrow jet ~100 nm wide. Diffusion of the light denaturant molecules is very rapid, while diffusion of the heavy protein molecules is much slower, diffusing less than 1 &mu;m in 1 ms. The difference in diffusion constant of the denaturant and the protein results in rapid dilution of the denaturant from the protein stream, reducing the effective concentration of the denaturant around the protein. The protein jet flows at a constant rate down the observation channel and fluorescence of the protein during folding can be observed using a scanning confocal microscope5.

In this work we explain the fabrication and use of a microfluidic mixer capable of mixing two solutions in ~8 &mu;s. We also demonstrate the use of these mixers with spectroscopic detection using UV fluorescence and fluorescence resonance energy transfer (FRET).

Protein Katlama Öğrenmenin mikroakışkan Mikserler

The process by which a protein folds into its native conformation is highly relevant to biology and human health yet still poorly understood. One reason ...

Protocol for Biofilm Streamer Formation in a Microfluidic Device with Micro-pillars

Several bacterial species possess the ability to attach to surfaces and colonize them in the form of thin films called biofilms. Biofilms that grow in porous media are relevant to several industrial and environmental processes such as wastewater treatment and CO2 sequestration. We used Pseudomonas fluorescens, a Gram-negative aerobic bacterium, to investigate biofilm formation in a microfluidic device that mimics porous media. The microfluidic device consists of an array of micro-posts, which were fabricated using soft-lithography. Subsequently, biofilm formation in these devices with flow was investigated and we demonstrate the formation of filamentous biofilms known as streamers in our device. The detailed protocols for fabrication and assembly of microfluidic device are provided here along with the bacterial culture protocols. Detailed procedures for experimentation with the microfluidic device are also presented along with representative results.

Protocols for the study of biofilm formation in a microfluidic device that mimics porous media are discussed. The microfluidic device consists of an array of micro-pillars and biofilm formation by Pseudomonas fluorescens in this device is investigated.

Mikro-ayağı ile bir mikroakışkan Aygıt Biyofilm Çıtası Formasyonu Protokolü

Several bacterial species possess the ability to attach to surfaces and colonize them in the form of thin films called biofilms. Biofilms that grow in ...

Analyzing Mixing Inhomogeneity in a Microfluidic Device by Microscale Schlieren Technique

In this paper, we introduce the use of microscale schlieren technique to measure mixing inhomogeneity in a microfluidic device. The microscale schlieren system is constructed from a Hoffman modulation contrast microscope, which provides easy access to the rear focal plane of the objective lens, by removing the slit plate and replacing the modulator with a knife-edge. The working principle of microscale schlieren technique relies on detecting light deflection caused by variation of refractive index1-3. The deflected light either escapes or is obstructed by the knife-edge to produce a bright or a dark band, respectively. If the refractive index of the mixture varies linearly with its composition, the local change in light intensity in the image plane is proportional to the concentration gradient normal to the optical axis. The micro-schlieren image gives a two-dimensional projection of the disturbed light produced by three-dimensional inhomogeneity.
To accomplish quantitative analysis, we describe a calibration procedure that mixes two fluids in a T-microchannel. We carry out a numerical simulation to obtain the concentration gradient in the T-microchannel that correlates closely with the corresponding micro-schlieren image. By comparison, a relationship between the grayscale readouts of the micro-schlieren image and the concentration gradients presented in a microfluidic device is established. Using this relationship, we are able to analyze the mixing inhomogeneity from associate micro-schlieren image and demonstrate the capability of microscale schlieren technique with measurements in a microfluidic oscillator4. For optically transparent fluids, microscale schlieren technique is an attractive diagnostic tool to provide instantaneous full-field information that retains the three-dimensional features of the mixing process.

Herein, we describe a procedure that employs microscale schlieren technique to measure mixing inhomogeneity in a microfluidic device. Through calibration, distribution of concentration gradient can be derived from the micro-schlieren image.

Mikro Schlieren Tekniği ile bir mikroakışkan Aygıt karıştırma homojen Analizi

In this paper, we introduce the use of microscale schlieren technique to measure mixing inhomogeneity in a microfluidic device. The microscale schlieren ...

Fully Automated Centrifugal Microfluidic Device for Ultrasensitive Protein Detection from Whole Blood

Enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) is a promising method to detect small amount of proteins in biological samples. The devices providing a platform for reduced sample volume and assay time as well as full automation are required for potential use in point-of-care-diagnostics. Recently, we have demonstrated ultrasensitive detection of serum proteins, C-reactive protein (CRP) and cardiac troponin I (cTnI), utilizing a lab-on-a-disc composed of TiO2 nanofibrous (NF) mats. It showed a large dynamic range with femto molar (fM) detection sensitivity, from a small volume of whole blood in 30 min. The device consists of several components for blood separation, metering, mixing, and washing that are automated for improved sensitivity from low sample volumes. Here, in the video demonstration, we show the experimental protocols and know-how for the fabrication of NFs as well as the disc, their integration and the operation in the following order: processes for preparing TiO2 NF mat; transfer-printing of TiO2 NF mat onto the disc; surface modification for immune-reactions, disc assembly and operation; on-disc detection and representative results for immunoassay. Use of this device enables multiplexed analysis with minimal consumption of samples and reagents. Given the advantages, the device should find use in a wide variety of applications, and prove beneficial in facilitating the analysis of low abundant proteins.

This protocol demonstrates how to achieve femto molar detection sensitivity of proteins in 10 &#181;L of whole blood within 30 min. This can be achieved by using electrospun nanofibrous mats integrated in a lab-on-a-disc, which offers high surface area as well as effective mixing and washing for enhanced signal-to-noise ratio.

Tüm Blood adlı ultrasensitive Protein Algılama için Tam Otomatik Santrifüj mikroakışkan Cihazı

Enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) is a promising method to detect small amount of proteins in biological samples. The devices providing a platform ...

Co-culture of Living Microbiome with Microengineered Human Intestinal Villi in a Gut-on-a-Chip Microfluidic Device

Here, we describe a protocol to perform long-term co-culture of multi-species human gut microbiome with microengineered intestinal villi in a human gut-on-a-chip microphysiological device. We recapitulate the intestinal lumen-capillary tissue interface in a microfluidic device, where physiological mechanical deformations and fluid shear flow are constantly applied to mimic peristalsis. In the lumen microchannel, human intestinal epithelial Caco-2 cells are cultured to form a &#39;germ-free&#39; villus epithelium and regenerate small intestinal villi. Pre-cultured microbial cells are inoculated into the lumen side to establish a host-microbe ecosystem. After microbial cells adhere to the apical surface of the villi, fluid flow and mechanical deformations are resumed to produce a steady-state microenvironment in which fresh culture medium is constantly supplied and unbound bacteria (as well as bacterial wastes) are continuously removed. After extended co-culture from days to weeks, multiple microcolonies are found to be randomly located between the villi, and both microbial and epithelial cells remain viable and functional for at least one week in culture. Our co-culture protocol can be adapted to provide a versatile platform for other host-microbiome ecosystems that can be found in various human organs, which may facilitate in vitro study of the role of human microbiome in orchestrating health and disease.

We describe an in vitro protocol to co-culture gut microbiome and intestinal villi for an extended period using a human gut-on-a-chip microphysiological system.

içinde Microengineered İnsan Bağırsak Villi Oturma mikrobiyomu Co-kültür, bir Gut-on-a-Chip mikroakışkan Aygıt

Here, we describe a protocol to perform long-term co-culture of multi-species human gut microbiome with microengineered intestinal villi in a human ...

Dry Film Photoresist-based Electrochemical Microfluidic Biosensor Platform: Device Fabrication, On-chip Assay Preparation, and System Operation

In recent years, biomarker diagnostics became an indispensable tool for the diagnosis of human disease, especially for the point-of-care diagnostics. An easy-to-use and low-cost sensor platform is highly desired to measure various types of analytes (e.g., biomarkers, hormones, and drugs) quantitatively and specifically. For this reason, dry film photoresist technology - enabling cheap, facile, and high-throughput fabrication - was used to manufacture the microfluidic biosensor presented here. Depending on the bioassay used afterwards, the versatile platform is capable of detecting various types of biomolecules. For the fabrication of the device, platinum electrodes are structured on a flexible polyimide (PI) foil in the only clean-room process step. The PI foil serves as a substrate for the electrodes, which are insulated with an epoxy-based photoresist. The microfluidic channel is subsequently generated by the development and lamination of dry film photoresist (DFR) foils onto the PI wafer. By using a hydrophobic stopping barrier in the channel, the channel is separated into two specific areas: an immobilization section for the enzyme-linked assay and an electrochemical measurement cell for the amperometric signal readout.
The on-chip bioassay immobilization is performed by the adsorption of the biomolecules to the channel surface. The glucose oxidase enzyme is used as a transducer for electrochemical signal generation. In the presence of the substrate, glucose, hydrogen peroxide is produced, which is detected at the platinum working electrode. The stop-flow technique is applied to obtain signal amplification along with rapid detection. Different biomolecules can quantitatively be measured by means of the introduced microfluidic system, giving an indication of different types of diseases, or, in regard to therapeutic drug monitoring, facilitating a personalized therapy.

A microfluidic biosensor platform was designed and fabricated using low-cost dry film photoresist technology for the rapid and sensitive quantification of various analytes. This single-use system allows for the electrochemical readout of on-chip-immobilized enzyme-linked assays by means of the stop-flow technique.

Kuru zar elektrokimyasal mikrosıvısal Biyoalgılayıcı fotorezist tabanlı Platform: Cihaz imalat, On-chip tahlil hazırlama ve sistemin çalışması

In recent years, biomarker diagnostics became an indispensable tool for the diagnosis of human disease, especially for the point-of-care diagnostics. An ...

Perfusable Vascular Network with a Tissue Model in a Microfluidic Device

A spheroid (a multicellular aggregate) is regarded as a good model of living tissues in the human body. Despite the significant advancement in the spheroid cultures, a perfusable vascular network in the spheroids remains a critical challenge for long-term culture required to maintain and develop their functions, such as protein expressions and morphogenesis. The protocol presents a novel method to integrate a perfusable vascular network within the spheroid in a microfluidic device. To induce a perfusable vascular network in the spheroid, angiogenic sprouts connected to microchannels were guided to the spheroid by utilizing angiogenic factors from human lung fibroblasts cultured in the spheroid. The angiogenic sprouts reached the spheroid, merged with the endothelial cells co-cultured in the spheroid, and formed a continuous vascular network. The vascular network could perfuse the interior of the spheroid without any leakage. The constructed vascular network may be further used as a route for supply of nutrients and removal of waste products, mimicking blood circulation in vivo. The method provides a new platform in spheroid culture toward better recapitulation of living tissues.

The protocol describes how to engineer a perfusable vascular network in a spheroid. The spheroid's surrounding microenvironment is devised to induce angiogenesis and connect the spheroid to the microchannels in a microfluidic device. The method allows the perfusion of the spheroid, which is a long-awaited technique in three-dimensional cultures.

Perfusable vasküler ağ özellikli bir doku içinde bir mikrosıvısal aygıt

A spheroid (a multicellular aggregate) is regarded as a good model of living tissues in the human body. Despite the significant advancement in the ...

Generation of Dynamical Environmental Conditions using a High-Throughput Microfluidic Device

Mimicking in vivo environmental conditions is crucial for in vitro studies on complex life machinery. However, current techniques targeting live cells and organs are either highly expensive, like robotics, or lack nanoliter volume and millisecond time accuracy in liquid manipulation. We herein present the design and fabrication of a microfluidic system, which consists of 1,500 culture units, an array of enhanced peristaltic pumps and an on-site mixing modulus. To demonstrate the capacities of the microfluidic device, neural stem cell (NSC) spheres are maintained in the proposed system. We observed that when the NSC sphere is exposed to CXCL in day 1 and EGF in day 2, the round-shaped conformation is well maintained. Variation in the input order of 6 drugs causes morphological changes to the NSC sphere and the expression level representative marker for NSC stemness (i.e., Hes5 and Dcx). These results indicate that dynamic and complex environmental conditions have great effects on NSC differentiation and self-renewal, and the proposed microfluidic device is a suitable platform for high throughput studies on the complex life machinery.

We present a microfluidic system for high throughput studies on complex life machinery, which consists of 1500 culture units, an array of enhanced peristaltic pumps and an on-site mixing modulus. The microfluidic chip allows for the analysis of the highly complex and dynamic micro-environmental conditions in vivo.

Yüksek Verimli Mikroakışkan Cihaz Kullanarak Dinamik ÇevreSel Koşulların Üretilmesi

Mimicking in vivo environmental conditions is crucial for in vitro studies on complex life machinery. However, current techniques targeting live cells and ...

Kombinatoryal Plug Üretimi için Mikroakışkan Bir Cihazın Kurulumu

Bilayer Microfluidic Device for Combinatorial Plug Production

Droplet microfluidics is a versatile tool that allows the execution of a large number of reactions in chemically distinct nanoliter compartments. Such systems have been used to encapsulate a variety of biochemical reactions - from incubation of single cells to implementation of PCR reactions, from genomics to chemical synthesis. Coupling the microfluidic channels with regulatory valves allows control over their opening and closing, thereby enabling the rapid production of large-scale combinatorial libraries consisting of a population of droplets with unique compositions. In this paper, protocols for the fabrication and operation of a pressure-driven, PDMS-based bilayer microfluidic device that can be utilized to generate combinatorial libraries of water-in-oil emulsions called plugs are presented. By incorporating software programs and microfluidic hardware, the flow of desired fluids in the device can be controlled and manipulated to generate combinatorial plug libraries and to control the composition and quantity of constituent plug populations. These protocols will expedite the process of generating combinatorial screens, particularly to study drug response in cells from cancer patient biopsies.

Yazar Spotlight: Hesaplamalı ve Deneysel Yaklaşımları Hassas Onkolojiye Entegre Etme

The fabrication of a polydimethylsiloxane (PDMS)-based bilayer device for the production of combinatorial libraries in water-in-oil emulsions (plugs) is presented here. The necessary hardware and software required to automate plug production are detailed in the protocol, and the production of a quantitative library of fluorescent plugs is also demonstrated.

Kombinatoryal Fiş Üretimi için İki Katmanlı Mikroakışkan Cihaz

Droplet microfluidics is a versatile tool that allows the execution of a large number of reactions in chemically distinct nanoliter compartments. Such ...