Name: polymer microarrays for high throughput discovery of biomaterials
Uploaded: 2012-01-25T13:00:00
Duration: 13 min 37 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Polymer Microarrays for High Throughput Discovery of Biomaterials at JoVE.com

Financiering van de Wellcome Trust is vriendelijk erkend (licentienummer 085245/Z/08/Z). Nottingham Nanotechnologie en nanowetenschap Centre is vriendelijk bedankt voor het geven van toegang tot het Raman systeem en voor de East Midlands Development Agency voor de financiering van deze apparatuur.

<ol>
	<li>Hook, A. L., Anderson, D. G., Langer, R., Williams, P., Davies, M. C., Alexander, M. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High+throughput+methods+applied+in+biomaterial+development+and+discovery.">High throughput methods applied in biomaterial development and discovery.</a> Biomaterials. 31, 187-198 (2010).</li><li>Anderson, D. G., Levenberg, S., Langer, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanoliter-scale+synthesis+of+arrayed+biomaterials+and+application+to+human+embryonic+stem+cells.">Nanoliter-scale synthesis of arrayed biomaterials and application to human embryonic stem cells.</a> Nature Biotechnology. 22, 863-866 (2004).</li><li>Mei, Y., Saha, K., Bogatyrev, S. R., Yang, J., Hook, A. L., Kalcioglu, Z. I., Cho, S. W., Mitalipova, M., Pyzocha, N., Rojas, F., Van Vliet, K. J., Davies, M. C., Alexander, M. R., Langer, R., Jaenisch, R., Anderson, D. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Combinatorial+development+of+biomaterials+for+clonal+growth+of+human+pluripotent+stem+cells.">Combinatorial development of biomaterials for clonal growth of human pluripotent stem cells.</a> Nature Materials. 9, 768-778 (2010).</li><li>Pernagallo, S., Wu, M., Gallagher, M. P., Bradley, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Colonising+new+frontiers-microarrays+reveal+biofilm+modulating+polymers.">Colonising new frontiers-microarrays reveal biofilm modulating polymers.</a> Journal of Materials Chemistry. 21, 96-101 (2011).</li><li>Yang, J., Mei, Y., Hook, A. L., Taylor, M., Urquhart, A. J., Bogatyrev, S. R., Langer, R., Anderson, D. G., Davies, M. C., Alexander, M. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Polymer+surface+functionalities+that+control+human+embryoid+body+cell+adhesion+revealed+by+high+throughput+surface+characterization+of+combinatorial+material+microarrays.">Polymer surface functionalities that control human embryoid body cell adhesion revealed by high throughput surface characterization of combinatorial material microarrays.</a> Biomaterials. 31, 8827-8838 (2010).</li><li>Urquhart, A. J., Anderson, D. G., Taylor, M., Alexander, M. R., Langer, R., Davies, M. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High+throughput+surface+characterisation+of+a+combinatorial+material+library.">High throughput surface characterisation of a combinatorial material library.</a> Advanced Materials. 19, 2486-2491 (2007).</li><li>Taylor, M., Urquhart, A. J., Zelzer, M., Davies, M. C., Alexander, M. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Picoliter+water+contact+angle+measurement+on+polymers.">Picoliter water contact angle measurement on polymers.</a> Langmuir. 23, 6875-6878 (2007).</li><li>Urquhart, A. J., Taylor, M., Anderson, D. G., Langer, R., Davies, M. C., Alexander, M. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=TOF-SIMS+analysis+of+a+576+micropatterned+copolymer+array+to+reveal+surface+moieties+that+control+wettability.">TOF-SIMS analysis of a 576 micropatterned copolymer array to reveal surface moieties that control wettability.</a> Analytical Chemistry. 80, 135-142 (2008).</li><li>Hook, A. L., Yang, J., Chen, X., Roberts, C. J., Mei, Y., Anderson, D. G., Langer, R., Alexander, M. R., Davies, M. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Acrylate+polymers+with+hydro-responsive+topography.">Acrylate polymers with hydro-responsive topography.</a> Soft Matter. 7, 7194-9197 (2011).</li><li>Pernagallo, S., Unciti-Broceta, A., Diaz-Mochon, J. J., Bradley, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Deciphering+cellular+morphology+and+biocompatibility+using+polymer+microarrays.">Deciphering cellular morphology and biocompatibility using polymer microarrays.</a> Biomedical Materials. 3, (2008).</li></ol>

We hebben niets te onthullen.

Polymer microarrays zijn met succes gebruikt voor de ontdekking van nieuwe materialen door screening honderden nieuwe polymeer in een biologische proef en het identificeren treffer materialen die later kunnen worden opgeschaald om nuttige inrichtingen. In dit geval kan de beschreven oppervlaktekarakterisering worden toegepast na de biologische assay en uitsluitend de &quot;hit&quot; materialen die materialen verder te bestuderen. Deze strategie kan van belang zijn als HTSC is niet beschikbaar voor de experimentator gebruik deze aanpak. Echter, om volledig gebruik polymeer microarrays te bestuderen biologisch-materiaal interacties de volledige reeks honderden materialen worden geanalyseerd voor biologische assays met HTSC methoden, die vervolgens kunnen worden gebruikt om algemene structuur-functie trends observeren. Contact afdrukken is de metalen pin schuiven op en neer vrij binnen de penhouder. Pin en penhouder netheid van het grootste belang is ervoor te zorgen pFDRUKKEN optreedt succes en strikt moeten worden ondernomen. Voor het begin van een drukkerij de juiste beweging van de pen te voeren binnen de penhouder kan worden getest door het uitvoeren van een test, zonder monomeren aanwezig zijn. Het reinigen moet worden voortgezet totdat de pen beweging wordt reproduceerbaar bereikt. Nagedacht moet gaan in het ontwerp van het monomeermengsel. Om eenvoudig een combinatoriële bibliotheek van polymeren te produceren, zijn honderden copolymeren gevormd door mengen van een paar monomeren in verschillende verhoudingen. Typisch produceren wij 576 lid bibliotheken vormt dit een 24 x 24 matrix, die geschikt is voor de geometrie van een glasplaatje. Om een ​​combinatoriële bibliotheek die de meeste combinatorische ruimte de eenvoudigste methode is het mengen van 24 monomeren paarsgewijs in een 2:1 verhouding verkent produceren. Ook de opname van samenstelling gradiënten binnen de matrix zijn bruikbaar voor waarvan de waarnemingen van trends, waardoor optimale monomeersamenstellingen om determined. Als voorbeeld van deze 22 monomeren worden gebruikt als de eerste component in een co-monomeer mengsel dat sequentieel wordt verdund met 1 of 6 tweede componenten. Als 5 verdunningen worden gebruikt, bijvoorbeeld de eerste en tweede componenten bij verhoudingen van 90:10, 75:25, 50:50, 25:75 en 10:90 mengen, zou dit resulteren in 488 unieke copolymeeroplossingen. De totale brengen tot 576, replicaten van de homopolymeren van de gebruikte monomeren worden ingebracht, die vaak een belangrijke referentiemonster. 576 monomeer oplossingen moeten worden afgegeven in 2 384 wells platen. Programmeren van de robot is het makkelijker om twee identieke platen in termen van de positie van de monomeren, waardoor het monomeer oplossing wordt gelijkmatig verdeeld tussen de twee platen. Een aanzienlijke hoeveelheid tijd kan worden opgeslagen in de bereiding van de bron platen met behulp van multichannel pipetten en het ontwerp van bron platen moeten worden vastgesteld om het gebruik van multichannel pipetten benutten. &lt;/ P&gt; Om geautomatiseerde HTSC van de arrays te bereiken de contante positie moet succesvol worden afgestemd op de karakterisering apparaat. Typisch de toonhoogte van een acrylaat matrix is ​​500-1000 pm en het polymeer spot diameter 300 pm. De meeste XY fasen een resolutie van minder dan 10 micrometer, zodat er voldoende tolerantie voor het oppervlaktekarakterisering inrichting betrouwbaar toegang tot de arrayposities zodra de juiste afmetingen zijn ingevoerd om het monster positionering software. De beperkte automatische positionering in feite de nauwkeurige afdrukken van de array. Om nauwkeurige afdrukken waarborgen is het belangrijk om beweging van het substraat te voorkomen op de drukfase ofwel met afzuiging of veerklemmen met passende afmetingen slide (Merk op dat zowel de Amerikaanse en Europese standaard diaformaat bestaan). ToF-SIMS is een bijzonder oppervlak gevoelige techniek die elke vorm van verontreiniging van monsters zal nemen. Zo moet grootste zorg wordenom contact met het oppervlak. Monsters mag alleen worden gebruikt, maar het oppervlak plaats geen contact met met schone handschoenen (bij voorkeur polyethyleen) en vers gereinigd pincet. We meestal wassen met chloroform en hexaan. Monsteropslag voor metingen het best in een monsterhouder de dia gescheiden houdt, bijvoorbeeld de 5 houder of 20 houder. De arrays zijn speciaal ontworpen om compatibel met veel biologische assay formats en uitlezingen, namelijk het gebruikte substraat een microscoopglaasje ideaal voor fluorescentie scanners en lichtmicroscopen. Dit betekent dat het formaat is zeer geschikt voor het verkennen van veel materiaal-biologische interacties. Bovendien kunnen het formaat honderden materialen worden gescreend in parallel. Hierdoor kunnen veel meer materialen worden gescreend dan conventionele methoden waarbij elke nieuwe materiaalchemie individueel wordt afgeschermd. De toegenomen ruimte voor biologisch-materiaal interacties mogelijks voor de opheldering van de mechanismen van biologische oppervlakte interacties, en om de optimale materiaal voor een bepaalde toepassing.

<table border="1"><tbody><tr><td> Naam van het reagens / apparatuur </td><td> Vennootschap </td><td> Catalogus / Modelnummer </td></tr><tr><td> Epoxy dia&#39;s </td><td> Genetix </td><td> K2652 </td></tr><tr><td> Contact printer </td><td> Biodot </td><td> XYZ3060 Platform </td></tr><tr><td> Metalen pen </td><td> Arrayit </td><td> 946MP6B </td></tr><tr><td> ToF-SIMS instrument </td><td> ION-TOF </td><td></td></tr><tr><td> XPS instrument </td><td> Kratos </td><td></td></tr><tr><td> WCA apparatuur </td><td> Krüss </td><td> DSA 100 </td></tr><tr><td> AFM </td><td> Bruker </td><td> Dimension Icoon </td></tr><tr><td> RPMI-1640 kweekmedium </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> R0883 </td></tr><tr><td> SYTO17 </td><td> Invitrogen </td><td> S-7579 </td></tr></tbody></table>

polymer microarrays for high throughput discovery of biomaterials

Mengen is een eenheid bewerking die twee of meer componenten samengevoegd tot een homogeen mengsel. Dit werk omvat het mengen van twee viskeuze vloeistof stromen met een in-lijn statische mixer. De mixer is een split-en recombineren-ontwerp dat afschuiving en uitbreidende stroming dienst toenemen het grensvlakcontact tussen de componenten. Een prototype split-and-recombineren (SAR) mixer werd geconstrueerd door het uitlijnen van een reeks dunne laser gesneden Poly (methylmethacrylaat) (PMMA) platen in plaats die in een PVC pijp. Mengen in deze inrichting wordt geïllustreerd in de foto in Fig. 1. Rode kleurstof toegevoegd aan een deel van de testvloeistof en gebruikt als de kleine component te mengen in de major (ongeverfde) component. Bij de inlaat van de mixer wordt de geïnjecteerde laag tracer vloeistof gesplitst in twee lagen terwijl het door de mengsectie. Elk volgend mengsectie wordt het aantal horizontale lagen gedupliceerd. Uiteindelijk wordt de enkele stroom van kleurstof gelijkmatig gedispergeerd throughout de dwarsdoorsnede van de inrichting. Een niet-Newtonse testvloeistof van 0,2% Carbopol en gedoteerde tracer vloeistof van vergelijkbare samenstelling, mengen in het apparaat gevisualiseerd met behulp van magnetische resonantie beeldvorming (MRI). MRI is een zeer krachtige experimentele sonde van moleculaire chemische en fysische milieu en steekproef structuur op de lengteschalen van microns tot centimeters. Deze gevoeligheid heeft geresulteerd in brede toepassing van deze technieken fysische, chemische en / of biologische eigenschappen van materialen, variërend van mensen aan levensmiddelen poreuze media 1, 2 karakteriseren. De apparatuur en omstandigheden die hier geschikt zijn voor imaging vloeistoffen die aanzienlijke hoeveelheden NMR mobiele 1H zoals gewoon water en organische vloeistoffen zoals oliën. Traditioneel MRI heeft gebruikt supergeleidende magneten die niet geschikt zijn voor industriële omgevingen en niet draagbaar binnen een laboratorium (afb. 2). Recente ontwikkelingen in magneet technologie hebben toegestaan ​​de bouw van een groot volume industrieel compatibel magneten geschikt voor beeldvorming processtromen. Hier MRI geeft ruimtelijk opgeloste component concentraties op verschillende axiale plaatsen tijdens het mengproces. Dit werk documenten real-time het mengen van hoog viskeuze vloeistoffen via distributieve menging met een aanvraag om producten voor persoonlijke verzorging.

Watch this Scientific Journal Video about Polymer Microarrays for High Throughput Discovery of Biomaterials at JoVE.com

Polymer Microarrays for High Throughput Discovery of Biomaterials

Een beschrijving van de vorming van een polymeer met een microarray on-chip fotopolymerisatie techniek. De high throughput oppervlaktekarakterisering behulp van atomic force microscopy, water contacthoekmetingen, X-ray foto-elektron spectroscopie en vluchttijden secundaire ionen massaspectrometrie en celhechting assay wordt ook beschreven.

Polymeer Microarrays voor High Throughput Ontdekking van biomaterialen

The discovery of novel biomaterials that are optimized for a specific biological application is readily achieved using polymer microarrays, which allows a ...

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Candida albicans Biofilm Chip (CaBChip) for High-throughput Antifungal Drug Screening

Candida albicans Biofilm Chip CaBChip for High-throughput Antifungal Drug Screening

Candida albicans Biofilm Chip (Ca BChip) voor high-throughput antimycoticum Screening

Candida  albicans remains the main etiological agent of candidiasis, which  currently represents the fourth most common nosocomial bloodstream infection ...

Combinatorial Synthesis of and High-throughput Protein Release from Polymer Film and Nanoparticle Libraries

Combinatoriële Synthese van en high-throughput eiwit Op de markt van Polymer Film en Nanodeeltje bibliotheken

Polyanhydrides are a class of biomaterials with excellent biocompatibility and drug delivery capabilities. While they have been studied extensively with ...

Evaluation of Biomaterials for Bladder Augmentation using Cystometric Analyses in Various Rodent Models

Evaluatie van biomaterialen voor Blaas Vergroting van het gebruik Cystometrische analyses in verschillende diermodellen

Renal function and continence of urine are critically dependent on the proper function of the urinary bladder, which stores urine at low pressure and ...

Evaluation of Polymeric Gene Delivery Nanoparticles by Nanoparticle Tracking Analysis and High-throughput Flow Cytometry

Evaluatie van polymere Gene Delivery Nanodeeltjes door Nanodeeltje Tracking Analyse en High-throughput Flow cytometrie

Non-viral gene delivery using polymeric nanoparticles has emerged as an attractive approach for gene therapy to treat genetic diseases1 and as a ...

A Full Skin Defect Model to Evaluate Vascularization of Biomaterials In Vivo

A Full Skin Defect Model to Evaluate Vascularization of Biomaterials In Vivo

Een Full Skin Defect model te evalueren Vascularisatie Biomaterialen<em&gt; In Vivo</em

Insufficient vascularization is considered to be one of the main factors limiting the clinical success of tissue-engineered constructs. In order to ...

A Coupled Experiment-finite Element Modeling Methodology for Assessing High Strain Rate Mechanical Response of Soft Biomaterials

Een combinatie Experiment-eindige elementen modellering Methodologie voor het beoordelen van Hoge Strain Rate mechanische respons van Soft Biomaterialen

This study offers a combined experimental and finite element (FE) simulation approach for examining the mechanical behavior of soft biomaterials (e.g. ...

Using Tomoauto: A Protocol for High-throughput Automated Cryo-electron Tomography

Met behulp van Tomoauto: Een protocol voor High-throughput Automated Cryo-electron tomography

Cryo-electron tomography (Cryo-ET) is a powerful three-dimensional (3-D) imaging technique for visualizing macromolecular complexes in their native ...

A Microfluidic Platform for High-throughput Single-cell Isolation and Culture

Een microfluïdische platform voor High-throughput Single-cell Isolatie en Cultuur

Studying the heterogeneity of single cells is crucial for many biological questions, but is technically difficult. Thus, there is a need for a simple, yet ...

High-throughput Identification of Bacteria Repellent Polymers for Medical Devices

High-throughput Identificatie van bacteriën Repellent Polymers for Medical Devices

Medical devices are often associated with hospital-acquired infections, which place enormous strain on patients and the healthcare system as well as ...

3D Microtissues for Injectable Regenerative Therapy and High-throughput Drug Screening

3D Microtissues voor injecteerbare regeneratieve therapie en High-throughput Drug Screening

To upgrade traditional 2D cell culture to 3D cell culture, we have integrated microfabrication with cryogelation technology to produce macroporous ...