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

Finansiering från Wellcome Trust är vänligt erkänt (licensnummer 085245/Z/08/Z). Nottingham nanoteknik och nanovetenskap Centre vänligt erkänd för att ge tillgång till Raman-systemet och för East Midlands Development Agency för finansieringen av denna utrustning.

<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>

Vi har inget att lämna ut.

Polymer microarrays har framgångsrikt använts för upptäckten av nya material genom screening hundratals nya polymeren i en biologisk analys och identifiering träff material som senare kan skalas upp till användbara enheter. I detta fall kan ytkarakterisering beskrivna användas efter den biologiska analysen och uteslutande på träff material att studera dessa material mer i detalj. Denna strategi kan vara av intresse om HTSC inte tillgänglig för experimentalist använder detta tillvägagångssätt. Men att till fullo utnyttja polymera microarrays att studera biologiskt-materiella interaktioner hela utbud av hundratals material bör analyseras innan biologiska analyser med HTSC metoder, som sedan kan användas för att följa de allmänna struktur-funktion trender. Kontakttryckning bygger på metallstift glider upp och ned fritt inom stifthållaren. Stift och stift hållare renlighet är av största vikt är att säkerställa pUTSKRIFT sker framgångsrikt och bör noggrant genomföras. Innan en utskrift kör lämplig rörelse av tappen inuti stifthållaren kan testas genom att utföra en torrkörning, utan närvarande monomerer. Rengöring steget bör fortsätta tills stiftet rörelsen uppnås reproducerbart. Betydande man bör gå in i utformningen av monomerblandningen. För att lätt framställa ett kombinatoriskt bibliotek av polymerer, är hundratals sampolymerer bildas genom att blanda några monomerer vid olika förhållanden. Vanligtvis producerar vi 576 medlemsländer bibliotek eftersom detta utgör en 24 x 24 matris, som är lämplig för geometri en glasskiva. För att framställa ett kombinatoriskt bibliotek som utforskar den mest kombinatoriska utrymmet den enklaste metoden är att blanda 24 monomerer parvisa vid förhållandet 2:1. Alternativt införandet av sammansättning gradienter inom arrayen är användbara för att möjliggöra iakttagelser av trender, som ger optimala monomerkompositioner att determined. Som ett exempel på detta 22 monomerer kan användas som den första komponenten i en sam-monomerblandning som sekventiellt späds med 1 av 6 andra komponenter. Om 5 utspädningar används, till exempel blandning av de första och andra komponenterna i förhållanden av 90:10, 75:25, 50:50, 25:75 och 10:90, skulle detta resultera i 488 unika sampolymer lösningar. Att få den totala upp till 576, replikerar av homopolymerer av de monomerer som används kan införas, vilket ofta är en viktig referens prov. 576 monomer lösningar bör fördelas i 2 384 brunnar. För programmering av roboten är det lättare att ha två identiska plattor i termer av placeringen av monomererna, vilket bör monomerlösningar delas jämnt mellan de två plattorna. En betydande mängd tid kan sparas i utarbetandet av källan plattorna genom användning av flerkanaliga pipetter, och utformningen av källplattor bör bestämmas för att utnyttja användningen av flerkanaliga pipetter. &lt;/ P&gt; För att uppnå automatiserad HTSC av uppsättningarna avistapositionen måste lyckas i linje med karakterisering apparaten. Typiskt stigningen hos en akrylat array är 500-1000 pm och polymeren fläckdiameter är 300 um. De flesta XY steg har en upplösning under 10 pm, så det finns tillräcklig tolerans för ytkarakterisering apparaten att tillförlitligt tillgång till array positionerna när rätt dimensioner har matats in till provet positionering programvara. Begränsningen av automatiserad positionering är i själva verket exakt utskrift av arrayen. För att säkerställa korrekt utskrift är det viktigt att förhindra rörelse av substratet på tryckeriet antingen genom vakuumsugning eller klämmor våren tillsammans med lämplig diabild mått (observera att både USA och EU-standard bildstorlek finns). ToF-SIMS är en extremt yta känslig teknik som kommer att följa föroreningar på prov. Sålunda måste översta försiktighet iakttasatt undvika kontakt med ytan. Proven bör endast hanteras, men ytan av intresse inte i kontakt med, med rena handskar (företrädesvis polyeten) och med nyligen rengjorda pincetter. Vi tvättar typiskt med kloroform och hexan. Prov lagring före mätningarna görs bäst i ett prov hållare som håller glasen isär, till exempel 5 hållaren eller 20 hållare. Uppsättningarna är utformade specifikt för att vara kompatibelt med många biologiska analysformat och avläsning, dvs, är det använda substratet en objektglas idealisk för fluorescens skannrar och ljusmikroskop. Detta innebär att formatet lämpar sig väl att utforska många material-biologiska interaktioner. Dessutom tillåter formatet hundratals material som skall screenas parallellt. Detta gör att många fler material som skall undersökas än konventionella metoder så att varje nytt material kemi screenas individuellt. Den ökade utrymmet för biologisk-materiella interaktioner kans för att klarlägga mekanismerna av biologiska ytinteraktioner, samt att finna det optimala materialet för en given tillämpning.

<table border="1"><tbody><tr><td> Namn på reagens / utrustning </td><td> Företag </td><td> Katalog / Modellnummer </td></tr><tr><td> Epoxy bilder </td><td> Genetix </td><td> K2652 </td></tr><tr><td> Kontakta skrivare </td><td> Biodot </td><td> XYZ3060 Plattform </td></tr><tr><td> Metallstift </td><td> ArrayIt </td><td> 946MP6B </td></tr><tr><td> ToF-SIMS instrumentet </td><td> ION-TOF </td><td></td></tr><tr><td> XPS instrumentet </td><td> Kratos </td><td></td></tr><tr><td> WCA apparat </td><td> Kruss </td><td> DSA 100 </td></tr><tr><td> AFM </td><td> Bruker </td><td> Dimension Ikon </td></tr><tr><td> RPMI-1640 cellodlingsmedia </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

Blandning är en enhet operation som kombinerar två eller flera komponenter till en homogen blandning. Detta arbete innefattar blandning av två viskösa vätskeströmmar med en in-line statisk bländare. Biandaren är en split-och-rekombinera konstruktion som använder skjuvning och töj flöde för att öka gränsytan kontakt mellan komponenterna. En prototyp delad och-rekombinera (SAR) bländare konstruerades genom att rikta en serie av tunna laserskurna Poly (metylmetakrylat) (PMMA)-plattor som hålls på plats i ett PVC-rör. Blandning i denna anordning illustreras i fotografiet i fig.. 1. Rött färgämne tillsattes till en del av testvätskan och användas som den mindre komponenten som blandas in i större (ofärgade) komponenten. Vid inloppet hos biandaren, är den injicerade skiktet av spårämne vätska delas i två skikt när den strömmar genom blandningssektionen. På varje efterföljande blandningssektion, är antalet horisontella skikt dupliceras. Ytterst är det enda ström av färg likformigt throughout tvärsnittet av anordningen. Med hjälp av en icke-Newtonsk testvätska av 0,2% Carbopol och en dopad spårämne vätska med liknande sammansättning, blandning i enheten visualiseras med magnetisk resonanstomografi (MRT). MRT är en mycket kraftfull experimentell sond molekylär kemiska och fysikaliska miljö samt exempel struktur på längdskalor från mikron till centimeter. Denna känslighet har resulterat i en bred tillämpning av dessa tekniker för att karakterisera fysiska, kemiska och / eller biologiska egenskaper hos material, från människa till livsmedel till porösa medier 1, 2. Den utrustning och förhållanden som används här är lämpliga för avbildning av vätskor som innehåller avsevärda mängder av NMR mobil 1 H såsom vanligt vatten och organiska vätskor, inklusive oljor. Traditionellt MRT har utnyttjat super ledande magneter som inte är lämpliga för industriella miljöer och inte bärbar inom ett laboratorium (Fig. 2). Senaste framstegen iN magnet teknologin har gjort det möjligt att bygga stora volymer industriellt kompatibla magneter lämpliga för flöden avbildningsprocessen. Här ger MRT rumsligt upplösta komponenter koncentrationer vid olika axiella lägen under blandningsprocessen. Denna arbetsdokument realtid blandning av högviskösa vätskor genom distributiv blandning med en ansökan till personliga hygienprodukter.

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

En beskrivning av bildandet av en polymer med användning av microarray en on-chip fotopolymerisation tekniken. Den höga genomströmning ytkarakterisering användning atomkraftsmikroskopi, vattenkontaktvinklar mätningar vinkel, röntgen fotoelektronspektroskopi och flygtid sekundär jonmasspektrometri och en cellvidhäftning analys beskrivs också.

Polymer Microarrays för hög genomströmning Upptäckt av Biomaterial

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) för hög genomströmning antimykotikum 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

Kombinatorisk syntes av och hög kapacitet Protein Release från Polymer Film och bibliotek nanopartiklar

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

Utvärdering av biomaterial för urinblåsan Augmentation använda Cystometriska Analyser i olika gnagarmodeller

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

Utvärdering av polymera Gene Delivery nanopartiklar genom nanopartikel Tracking Analys och hög kapacitet flödescytometri

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

En Full Skin Defect modell för att utvärdera Vaskularisering av biomaterial<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

En kopplad Experiment-Finita Element Modeling metod för att bedöma hög töjningshastighet mekaniska svar av mjuka biomaterial

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

Använda Tomoauto: Ett protokoll för hög kapacitet Automatiserad Cryo-elektron 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

En mikroflödessystem plattform för hög genomströmning Single-cell isolering och kultur

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

Hög genomströmning identifiering av bakterier Repellent Polymers för medicintekniska produkter

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 för injicerbara regenerativ terapi och hög genomströmning drogkontroll

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