Name: polymer microarrays for high throughput discovery of biomaterials
Uploaded: 2012-01-25T13:00:00
Duration: 13 min 37 s
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वेलकम ट्रस्ट से अनुदान कृपया (अनुदान संख्या 085245/Z/08/Z) स्वीकार किया है. नॉटिंघम नैनो और नेनौसाइंस केंद्र कृपया इस उपकरण के वित्तपोषण के लिए रमन प्रणाली तक पहुँच देने के लिए और ईस्ट मिडलैंड्स विकास एजेंसी के लिए स्वीकार किया है.

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	<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>

हम खुलासा करने के लिए कुछ भी नहीं है.

पॉलिमर प्रोटीन सफलतापूर्वक किया गया है एक जैविक परख में उपन्यास बहुलक स्क्रीनिंग सैकड़ों द्वारा नई सामग्री की खोज के लिए प्रयोग किया जाता है और &#39;हिट&#39; सामग्री है कि बाद में उपयोगी उपकरणों के लिए बढ़ाया जा सकता है की पहचान. इस मामले में, सतह लक्षण वर्णन वर्णित जैविक परख बाद नियोजित हो सकता है और विशेष रूप से &#39;हिट&#39; सामग्री पर और अधिक विस्तार में उन लोगों के लिए अध्ययन सामग्री. इस रणनीति के ब्याज की हो अगर HTSC प्रयोगवादी इस दृष्टिकोण को रोजगार के लिए उपलब्ध नहीं है, हो सकता है. हालांकि, पूरी तरह से बहुलक प्रोटीन का उपयोग करने के लिए जैविक सामग्री बातचीत सामग्री के सैकड़ों के पूरे सरणी पहले जैविक assays HTSC के तरीके, जो बाद में सामान्य संरचना समारोह के रुझान का पालन करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है का उपयोग करने के लिए विश्लेषण किया जाना चाहिए अध्ययन. संपर्क मुद्रण धातु फिसलने और पिन धारक भीतर नीचे आज़ादी पिन पर निर्भर करता है. पिन और पिन धारक सफाई सर्वोपरि पी सुनिश्चित करना हैrinting सफलतापूर्वक होता है और कड़ाई से किया जाना चाहिए. एक मुद्रण शुरू पिन धारक के भीतर पिन की उचित आंदोलन चलाने से पहले एक सूखी चलाने प्रदर्शन करके परीक्षण किया जा सकता है,, कोई वर्तमान monomers के साथ. सफाई कदम जारी रखना चाहिए जब तक पिन आंदोलन reproducibly हासिल की है. Monomer मिश्रण के डिजाइन में काफी सोचा जाना चाहिए. आदेश में आसानी से पॉलिमर के एक मिश्रित पुस्तकालय का निर्माण करने के लिए, copolymers के सैकड़ों विभिन्न अनुपात में कुछ monomers मिश्रण से बनते हैं. आमतौर पर हम 576 सदस्य पुस्तकालयों का उत्पादन के रूप में यह 24 x 24 सरणी, जो एक गिलास स्लाइड की ज्यामिति के लिए उपयुक्त है रूपों. आदेश में एक मिश्रित पुस्तकालय है कि सबसे मिश्रित अंतरिक्ष आसान तरीका एक 2:1 के अनुपात में 24 जोड़ो में monomers मिश्रण है की पड़ताल का उत्पादन करने के लिए. वैकल्पिक रूप से, सरणी के भीतर compositional gradients का समावेश प्रवृत्तियों की टिप्पणियों, जो इष्टतम monomer रचनाओं होने के लिए अनुमति देता है सक्षम करने के लिए उपयोगी होते हैंetermined. इस 22 monomers के एक उदाहरण के रूप में कि sequentially 1 6 2 घटकों के साथ पतला है एक मिश्रण सह monomer में 1 घटक के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है. यदि 5 dilutions उपयोग किया जाता है, उदाहरण के लिए, 90:10, 75:25, 50:50, 25:75 और 10:90 के अनुपात में पहले और दूसरे घटकों के मिश्रण, इस 488 अद्वितीय copolymer समाधान में नतीजा होगा. 576 के लिए कुल लाने के लिए, पेश किया जा सकता इस्तेमाल किया monomers, जो अक्सर एक महत्वपूर्ण संदर्भ नमूना है homopolymers replicates. 576 monomer समाधान 2 384 अच्छी तरह प्लेटें में समाप्त किया जाना चाहिए. रोबोट प्रोग्रामिंग के लिए यह आसान है monomers की स्थिति के संदर्भ में दो समान प्लेटें है, इस प्रकार, monomer समाधान दो प्लेटों के बीच समान रूप से अलग हो जाना चाहिए. समय का एक महत्वपूर्ण राशि के स्रोत प्लेटों की तैयारी में multichannel pipettes के उपयोग के द्वारा बचाया जा सकता है, और स्रोत प्लेटों के डिजाइन के क्रम में multichannel pipettes के उपयोग का फायदा उठाने के लिए निर्धारित किया जाना चाहिए. &lt;/ P&gt; जगह arrays के स्वचालित HTSC हासिल स्थिति सफलतापूर्वक लक्षण वर्णन के उपकरण के साथ गठबंधन किया जाना चाहिए. आमतौर पर एक acrylate सरणी के पिच 500-1000 सुक्ष्ममापी और बहुलक हाजिर व्यास 300 सुक्ष्ममापी है. अधिकांश XY चरणों 10 सुक्ष्ममापी नीचे एक संकल्प है, वहाँ इस तरह सतह लक्षण वर्णन करने के लिए मज़बूती से सरणी पदों का उपयोग एक बार सही आयामों नमूना पोजीशनिंग सॉफ्टवेयर के लिए इनपुट किया गया है तंत्र के लिए पर्याप्त सहिष्णुता है. स्वचालित स्थिति के लिए सीमा वास्तव में सरणी के सही मुद्रण है. सटीक मुद्रण सुनिश्चित यह मुद्रण मंच पर सब्सट्रेट के आंदोलन को रोकने के लिए महत्वपूर्ण है या तो वैक्यूम चूषण या वसंत clamps उपयुक्त स्लाइड आयाम (कृपया ध्यान दें कि दोनों एक अमेरिका और यूरोपीय संघ के मानक स्लाइड आकार मौजूद हैं) के साथ मिलकर प्रयोग. TOF-एस एक अत्यंत सतह संवेदनशील तकनीक है कि नमूनों पर किसी भी संक्रमण का निरीक्षण करेंगे. इस प्रकार, अत्यंत ध्यान रखा जाना चाहिएसतह के साथ संपर्क से बचने के लिए. केवल नमूने, संभाला जाना चाहिए, लेकिन ब्याज की सतह स्वच्छ दस्ताने (अधिमानतः polyethylene) के साथ और हौसले से साफ चिमटी के साथ संपर्क नहीं है, के साथ. हम आम तौर पर क्लोरोफॉर्म और hexane के साथ धो लो. नमूना मापन के लिए पहले भंडारण सबसे अच्छा है कि स्लाइड को अलग रखे एक नमूना धारक में किया जाता है, उदाहरण के लिए 5 स्लाइड धारक या 20 स्लाइड धारक. उपयोग किया सब्सट्रेट arrays कई जैविक परख स्वरूपों और readouts के साथ संगत हो सकता है, वह यह है कि विशेष रूप से डिजाइन कर रहे हैं, एक खुर्दबीन स्लाइड आदर्श प्रतिदीप्ति स्कैनर और प्रकाश माइक्रोस्कोप के लिए अनुकूल है. इसका मतलब यह है कि प्रारूप अच्छी तरह से कई सामग्री जैविक बातचीत की खोज करने के लिए अनुकूल है. इसके अलावा, स्वरूप सामग्री के सैकड़ों समानांतर में जांच करने के लिए अनुमति देता है. यह कई और अधिक सामग्री है जिससे प्रत्येक नई सामग्री रसायन शास्त्र व्यक्तिगत रूप से जांच की है पारंपरिक तरीकों की तुलना में जांच करने के लिए अनुमति देता है. जैविक सामग्री बातचीत के लिए वृद्धि की गुंजाइश अनुमति देते हैंजैविक सतह बातचीत, के रूप में के रूप में अच्छी तरह से किसी दिए गए आवेदन के लिए इष्टतम सामग्री खोजने के तंत्र की व्याख्या के लिए है.

<table border="1"><tbody><tr><td> अभिकर्मक / उपकरण के नाम </td><td> कंपनी </td><td> सूचीपत्र / मॉडल संख्या </td></tr><tr><td> Epoxy स्लाइड्स </td><td> Genetix </td><td> K2652 </td></tr><tr><td> प्रिंटर संपर्क </td><td> Biodot </td><td> XYZ3060 प्लेटफार्म </td></tr><tr><td> धातु पिन </td><td> Arrayit </td><td> 946MP6B </td></tr><tr><td> TOF-एस साधन </td><td> आयन TOF </td><td></td></tr><tr><td> XPS साधन </td><td> Kratos </td><td></td></tr><tr><td> WCA तंत्र </td><td> Krüss </td><td> 100 डीएसए </td></tr><tr><td> AFM </td><td> Bruker </td><td> आयाम चिह्न </td></tr><tr><td> RPMI 1640 सेल संस्कृति मीडिया </td><td> सिग्मा 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

The discovery of novel biomaterials that are optimized for a specific biological application is readily achieved using polymer microarrays, which allows a combinatorial library of materials to be screened in a parallel, high throughput format1. Herein is described the formation and characterization of a polymer microarray using an on-chip photopolymerization technique 2. This involves mixing monomers at varied ratios to produce a library of monomer solutions, transferring the solution to a glass slide format using a robotic printing device and curing with UV irradiation. This format is readily amenable to many biological assays, including stem cell attachment and proliferation, cell sorting and low bacterial adhesion, allowing the ready identification of 'hit' materials that fulfill a specific biological criterion3-5. Furthermore, the use of high throughput surface characterization (HTSC) allows the biological performance to be correlated with physio-chemical properties, hence elucidating the biological-material interaction6. HTSC makes use of water contact angle (WCA) measurements, atomic force microscopy (AFM), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and time-of-flight secondary ion mass spectrometry (ToF-SIMS). In particular, ToF-SIMS provides a chemically rich analysis of the sample that can be used to correlate the cell response with a molecular moiety. In some cases, the biological performance can be predicted from the ToF-SIMS spectra, demonstrating the chemical dependence of a biological-material interaction, and informing the development of hit materials5,3.

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Polymer Microarrays for High Throughput Discovery of Biomaterials

एक बहुलक माइक्रोएरे के गठन का वर्णन एक photopolymerization पर चिप तकनीक का उपयोग. उच्च throughput सतह लक्षण वर्णन परमाणु शक्ति माइक्रोस्कोपी, पानी संपर्क कोण माप, एक्स - रे Photoelectron स्पेक्ट्रोस्कोपी और उड़ान माध्यमिक आयन मास स्पेक्ट्रोमेट्री और एक सेल लगाव परख के समय का उपयोग भी वर्णित है.

बायोमैटिरियल्स उच्च Throughput डिस्कवरी के लिए पॉलिमर माइक्रोएरे

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

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