Name: use of a high-throughput in vitro microfluidic system to develop oral multi-species biofilms
Uploaded: 2014-12-01T15:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Use of a High-throughput In Vitro Microfluidic System to Develop Oral Multi-species Biofilms at JoVE.com

De auteurs danken William Nance (Universiteit van Michigan) voor hulp bij het formuleren van de biofilm groei protocollen en John Battista (Fluxion, San Francisco, CA) voor advies met betrekking tot technologische kwesties met betrekking tot de Bioflux systeem. Dit werk werd ondersteund door de National Institutes of Health (NIH: R21DE018820 om AHR) en de Universiteit van Michigan start-up fondsen om AHR

Het speeksel collectie protocol hierin beschreven werd beoordeeld door de Universiteit van Michigan Institutional Review Board for Human Onderwerp Research. OPMERKING: Met betrekking tot de institutionele reviews voor menselijke subject werk van dit type, moet vooraf afspraken en machtigingen worden vergaard uit de gastinstelling. In het bijzonder, afhankelijk van de instelling, IRB of ethiek goedkeuring zou moeten worden gezocht en goedgekeurd voordat het speeksel collectie van menselijke vrijwilligers kunnen ga...

<ol>
	<li>Stoodley, P., Sauer, K., Davies, D. G., Costerton, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biofilms+as+complex+differentiated+communities.">Biofilms as complex differentiated communities.</a> Annual review of microbiology. 56, 187-209 (2002).</li><li>Wimpenny, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microbial+metropolis.">Microbial metropolis.</a> Advances in microbial physiology. 56, 29-84 (2009).</li><li>Jakubovics, N. S., Kolenbrander, P. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+road+to+ruin:+the+formation+of+disease-associated+oral+biofilms.">The road to ruin: the formation of disease-associated oral biofilms.</a> Oral diseases. 16 (8), 729-739 (2010).</li><li>Mah, T. F., O'Toole, G. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanisms+of+biofilm+resistance+to+antimicrobial+agents.">Mechanisms of biofilm resistance to antimicrobial agents.</a> Trends in microbiology. 9 (1), 34-39 (2001).</li><li>Cate, J. M., Zaura, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+numerous+microbial+species+in+oral+biofilms:+how+could+antibacterial+therapy+be+effective.">The numerous microbial species in oral biofilms: how could antibacterial therapy be effective.</a> Advances in dental research. 24 (2), 108-111 (2012).</li><li>Gilbert, P., Maira-Litran, T., McBain, A. J., Rickard, A. H., Whyte, F. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+physiology+and+collective+recalcitrance+of+microbial+biofilm+communities.">The physiology and collective recalcitrance of microbial biofilm communities.</a> Advances in microbial physiology. 46, 202-256 (2002).</li><li>Anon, <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Centers for Disease Control and Prevention (CDC): Oral health: Preventing cavities, gum disease, tooth loss, and oral cancers. , (2011).</li><li>Smith, H., Smith, H., Taylor, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Microbial behavior, 'in vivo' and 'in vitro. , 1-29 (1964).</li><li>Haffajee, A. D., Socransky, S. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Introduction+to+microbial+aspects+of+periodontal+biofilm+communities,+development+and+treatment.">Introduction to microbial aspects of periodontal biofilm communities, development and treatment.</a> Periodontology. 42, 7-12 (2000).</li><li>McBain, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chapter+4:+In+vitro+biofilm+models:+an+overview.">Chapter 4: In vitro biofilm models: an overview.</a> Advances in applied microbiology. 69, 99-132 (2009).</li><li>Baehni, P. C., Takeuchi, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Anti-plaque+agents+in+the+prevention+of+biofilm-associated+oral+diseases.">Anti-plaque agents in the prevention of biofilm-associated oral diseases.</a> Oral diseases. 9 Suppl 1, 23-29 (2003).</li><li>Graves, D. T., Kang, J., Andriankaja, O., Wada, K., Rossa, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Animal+models+to+study+host-bacteria+interactions+involved+in+periodontitis.">Animal models to study host-bacteria interactions involved in periodontitis.</a> Frontiers of oral biology. 15, 117-132 (2012).</li><li>Chun, J., Kim, K. Y., Lee, J. H., Choi, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+analysis+of+oral+microbial+communities+of+wild-type+and+toll-like+receptor+2-deficient+mice+using+a+454+GS+FLX+Titanium+pyrosequencer.">The analysis of oral microbial communities of wild-type and toll-like receptor 2-deficient mice using a 454 GS FLX Titanium pyrosequencer.</a> BMC microbiology. 10, 101 (2010).</li><li>Diaz, P. I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Molecular+characterization+of+subject-specific+oral+microflora+during+initial+colonization+of+enamel.">Molecular characterization of subject-specific oral microflora during initial colonization of enamel.</a> Applied and environmental microbiology. 72 (4), 2837-2848 (2006).</li><li>Auschill, T. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+two+antimicrobial+agents+on+early+in+situ+biofilm+formation.">Effect of two antimicrobial agents on early in situ biofilm formation.</a> Journal of clinical periodontology. 32 (2), 147-152 (2005).</li><li>Coenye, T., Nelis, H. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vitro+and+in+vivo+model+systems+to+study+microbial+biofilm+formation.">In vitro and in vivo model systems to study microbial biofilm formation.</a> Journal of microbiological. 83 (2), 89-105 (2010).</li><li>Donlan, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Role+of+biofilms+in+antimicrobial+resistance.">Role of biofilms in antimicrobial resistance.</a> ASAIO journal. 46 (6), 47-52 (2000).</li><li>Wimpenny, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+validity+of+models.">The validity of models.</a> Advances in dental research. 11 (1), 150-159 (1997).</li><li>Umland, T. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vivo-validated+essential+genes+identified+in+Acinetobacter+baumannii+by+using+human+ascites+overlap+poorly+with+essential+genes+detected+on+laboratory+media.">In vivo-validated essential genes identified in Acinetobacter baumannii by using human ascites overlap poorly with essential genes detected on laboratory media.</a> 3 (4), (2012).</li><li>Nance, W. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+high-throughput+microfluidic+dental+plaque+biofilm+system+to+visualize+and+quantify+the+effect+of+antimicrobials.">A high-throughput microfluidic dental plaque biofilm system to visualize and quantify the effect of antimicrobials.</a> The Journal of antimicrobial chemotherapy. 68 (11), 2550-2560 (2013).</li><li>Werner, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stratified+growth+in+Pseudomonas+aeruginosa+biofilms.">Stratified growth in Pseudomonas aeruginosa biofilms.</a> Applied and environmental microbiology. 70 (10), 6188-6196 (2004).</li><li>Rueden, C. T., Eliceiri, K. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Visualization+approaches+for+multidimensional+biological+image+data.">Visualization approaches for multidimensional biological image data.</a> BioTechniques. 43 (1 Suppl), 33-36 (2007).</li><li>Collins, T. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=ImageJ+for+microscopy.">ImageJ for microscopy.</a> BioTechniques. 43, 25-30 (2007).</li><li>Rao, D., Arvanitidou, E., Du-Thumm, L., Rickard, A. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Efficacy+of+an+alcohol-free+CPC-containing+mouthwash+against+oral+multispecies+biofilms.">Efficacy of an alcohol-free CPC-containing mouthwash against oral multispecies biofilms.</a> The Journal of clinical dentistry. 22 (6), 187-194 (2011).</li><li>Rusconi, R., Garren, M., Stocker, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microfluidics+expanding+the+frontiers+of+microbial+ecology.">Microfluidics expanding the frontiers of microbial ecology.</a> Annual review of biophysics. 43, 65-91 (2014).</li><li>Kim, J., Park, H. D., Chung, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microfluidic+approaches+to+bacterial+biofilm+formation.">Microfluidic approaches to bacterial biofilm formation.</a> Molecules. 17 (8), 9818-9834 (2012).</li><li>Mosier, A. P., Cady, N. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Analysis+of+bacterial+surface+interactions+using+microfluidic+systems.">Analysis of bacterial surface interactions using microfluidic systems.</a> Science progress. 94 (4), 431-450 (2011).</li><li>Foster, J. S., Kolenbrander, P. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+of+a+multispecies+oral+bacterial+community+in+a+saliva-conditioned+flow+cell.">Development of a multispecies oral bacterial community in a saliva-conditioned flow cell.</a> Applied and environmental microbiology. 70 (7), 4340-4348 (2004).</li><li>Cuadra-Saenz, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Autoinducer-2+influences+interactions+amongst+pioneer+colonizing+streptococci+in+oral+biofilms.">Autoinducer-2 influences interactions amongst pioneer colonizing streptococci in oral biofilms.</a> Microbiology. 158 (7), 1783-1795 (2012).</li><li>Rickard, A. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Autoinducer+2:+a+concentration-dependent+signal+for+mutualistic+bacterial+biofilm+growth).">Autoinducer 2: a concentration-dependent signal for mutualistic bacterial biofilm growth).</a> Molecular microbiology. 60 (6), 1446-1456 (2006).</li><li>Corbin, A., Pitts, B., Parker, A., Stewart, P. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Antimicrobial+penetration+and+efficacy+in+an+in+vitro+oral+biofilm+model.">Antimicrobial penetration and efficacy in an in vitro oral biofilm model.</a> Antimicrobial agents and chemotherapy. 55 (7), 3338-3344 (2011).</li><li>Diggle, M. A., Clarke, S. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pyrosequencing:+sequence+typing+at+the+speed+of+light.">Pyrosequencing: sequence typing at the speed of light.</a> Molecular biotechnology. 28 (2), 129-137 (2004).</li><li>Hiyari, S., Bennett, K. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dental+diagnostics:+molecular+analysis+of+oral+biofilms.">Dental diagnostics: molecular analysis of oral biofilms.</a> Journal of dental hygiene : JDH / American Dental Hygienists' Association. 85 (4), 256-263 (2011).</li><li>Filoche, S., Wong, L., Sissons, C. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Oral+biofilms:+emerging+concepts+in+microbial+ecology.">Oral biofilms: emerging concepts in microbial ecology.</a> Journal of dental research. 89 (1), 8-18 (2010).</li><li>Xu, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microbial+ecology+in+the+age+of+genomics+and+metagenomics:+concepts,+tools,+and+recent+advances.">Microbial ecology in the age of genomics and metagenomics: concepts, tools, and recent advances.</a> Molecular ecology. 15 (7), 1713-1731 (2006).</li><li>Rogers, G. B., Carroll, M. P., Bruce, K. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Studying+bacterial+infections+through+culture-independent+approaches.">Studying bacterial infections through culture-independent approaches.</a> Journal of medical microbiology. 58 (11), 1401-1418 (2009).</li><li>Socransky, S. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+microbiota+of+the+gingival+crevice+area+of+man.+I.+Total+microscopic+and+viable+counts+and+counts+of+specific+organisms.">The microbiota of the gingival crevice area of man. I. Total microscopic and viable counts and counts of specific organisms.</a> Archives of oral biology. 8, 275-280 (1963).</li><li>Heydorn, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantification+of+biofilm+structures+by+the+novel+computer+program+COMSTAT.">Quantification of biofilm structures by the novel computer program COMSTAT.</a> Microbiology. 146 (10), 2395-2407 (2000).</li><li>Nobbs, A. H., Lamont, R. J., Jenkinson, H. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Streptococcus+adherence+and+colonization.+Microbiology+and+molecular+biology+reviews).">Streptococcus adherence and colonization. Microbiology and molecular biology reviews).</a> MMBR. 73 (3), 407-450 (2009).</li><li>Hope, C. K., Clements, D., Wilson, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Determining+the+spatial+distribution+of+viable+and+nonviable+bacteria+in+hydrated+microcosm+dental+plaques+by+viability+profiling.">Determining the spatial distribution of viable and nonviable bacteria in hydrated microcosm dental plaques by viability profiling.</a> Journal of applied microbiology. 93 (3), 448-455 (2002).</li><li>Adams, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+of+a+laboratory+model+to+assess+the+removal+of+biofilm+from+interproximal+spaces+by+powered+tooth+brushing.">Development of a laboratory model to assess the removal of biofilm from interproximal spaces by powered tooth brushing.</a> American journal of dentistry Spec No 12B-17B. 15, 12-17 (2002).</li><li>Ledder, R. G., McBain, A. J. <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+comparison+of+dentifrice+formulations+in+three+distinct+oral+microbiotas.">An in vitro comparison of dentifrice formulations in three distinct oral microbiotas.</a> Archives of oral biology. 57 (2), 139-147 (2012).</li></ol>

Deze methoden paper belicht de fundamentele stappen die nodig zijn om te installeren en uitvoeren van een microfluïdische systeem op een manier te zorgen voor de ontwikkeling van mondelinge multi-species biofilms afgeleid van gepoolde humane speeksel en gekweekt in een filter gesteriliseerde 25% gepoold menselijk speeksel. Benaderingen van de biofilm kenmerken worden gegeven, maar het moet niet vergeten dat deze beschreven benaderingen aanpasbaar en aanvullende technologieën zoals, bijvoorbeeld, kunnen vlekken of labe...

<html> Biofilms zijn architectonisch complex gemeenschappen van bacteriën die worden geaggregeerd op oppervlakken 1. Deze gemeenschappen bevatten doorgaans talrijke soorten die interageren met elkaar binnen de biofilm 2. Orale biofilms, de meest visueel opvallende zijn tandplaque, een aanhoudend probleem bij mensen en ongecontroleerd ontwikkeling resulteert in het genereren van taxonomisch diverse multispeciesvisserij gemeenschappen 3. De component bacteriën van deze verschillende gemeenschappen kan tot 1.000 keer meer resistent tegen antibiotica dan hun vrij zwevende (planktonische) tegenhangers 4-6. Het negeren van deze orale biofilm gemeenschappen, die cariës en parodontale aandoeningen kan veroorzaken te behandelen, heeft geresulteerd in een aanzienlijke last voor de volksgezondheid: meer dan 500 miljoen bezoeken aan de tandarts kantoor per jaar in de VS, en een ongeveer $ 108.000.000.000 te behandelen of parodontale voorkomen ziekte en cariës 7. content &quot;&gt;&quot; Terwijl veel microbiologen pleiten microbiële gedrag onder natuurlijke omstandigheden, op een paar van hen doen. Dit komt omdat hun moraal voor het overwinnen van de moeilijkheden wordt voortdurend ondermijnd door het aantrekkelijke gemak van het werken met het laboratorium culturen. &quot;-Smith 8. Op dit moment wordt orale biofilm onderzoek uitgevoerd met behulp van een verscheidenheid van in vivo en in vitro benaderingen, elk met hun eigen voor- en nadelen 9,10. In vitro benadert vaak gebruik van model biofilm systemen die relatief eenvoudig op te zetten, maar kan klinische missen / real-world relevantie 10,11. In vivo technieken vertrouwen typisch op diermodellen dat bepaalde aspecten van het humane orale milieu reproduceren, maar ook last van beperkingen door verschillen in anatomie, fysiologie, microbiologie en immunologie tussen mens en dier 12, 13. Opgemerkt moet worden dat orale biofilmskan ook worden ontwikkeld op glazuuroppervlakken gehouden in een stent binnen de monden van menselijke vrijwilligers, maar deze benadering is nog relatief duur en arbeidsintensief 14,15. Uiteindelijk roman agenten of technologieën om mondzorg te verbeteren, worden getest bij mensen onder gecontroleerde klinische studie omstandigheden 11. Momenteel vaak gebruikte werkwijze voor het identificeren en evalueren van nieuwe orale gezondheidszorg agentia eerst uitgevoerd laboratoriumonderzoek potentiële werkzaamheid onderscheiden, en dierstudies en &quot;veldproeven&quot; die clinici gebruiken om het succes van de techniek 9 evalueren voeren, 16,17. Helaas laboratoriumstudies neiging te vertrouwen op modelsystemen dat een groot voetafdruk delen en technologisch moeilijk te gebruiken, en bevatten vaak vereenvoudigde gemeenschappen een of hoogstens enkele soort mogelijke echte betekenis 10,18 ontlenen. Gezien het feit dat tandplaque biofilms bevatten meerdere soorten en vorm in een complex stromen speeksel milieu, ontwikkelen biofilms die bevatten of enkele species in kunstmatige media waarschijnlijk gemeenschappen die zich gedragen op een soortgelijke wijze als die in een real-world scenario 10,19 genereren. Om de tijd, kosten, opleidingseisen, en de arme representatieve karakter van het laboratorium model biofilm systemen vergeleken met de echte wereld milieu aan te pakken, recent ontwikkelde wij een hoge doorvoer en milieuvriendelijk germane biofilm systeem 20 (figuur 1). Het systeem bovendien gebruik van celvrije gepoolde humaan speeksel (CFS) als medium en onbehandelde gepoolde humane bacteriële cellen speeksel (CCS) als inoculum. Uniek is dat het systeem combineert ook microfluïdische technologie, een confocale laser scanning microscoop, en de cultuur-onafhankelijke bacteriële diversiteit analyse technologie. Dus het modelsysteem is milieuvriendelijk germaan (met speeksel als inoculum multi-species biofilms groeien 37 ° C in steriel gefiltreerd stromendespeeksel) en de orale biofilms bevatten soorten (waaronder Streptococcus, Neisseria, Veillonella en Porphyromonas soorten) in abundanties vertegenwoordiger van die gevonden in de vroege supragingivale plaque 20. Wanneer men bedenkt dat dit werk beschrijft het gebruik van de nieuw ontwikkelde model systeem, moet bijzondere aandacht worden besteed aan de samensmelting van een confocale laser scanning microscoop (CLSM) microfluidics, en de cultuur-onafhankelijke diversiteit analyse technologieën. De vereniging van deze technologieën door onze onderzoeksgroep was opzettelijk en voegt niet alleen een high-throughput mogelijkheid om de nieuw ontwikkelde model systeem, maar maakt het ook mogelijk vragen te stellen die niet gemakkelijk kan worden aangepakt voordat met andere systemen. Allereerst CLSM heeft duidelijke voordelen boven traditionele microscopie het zorgt voor de driedimensionale analyse van biofilms. Vaak unappreciated, dit is zeer belangrijk biofilms heterogeen with betrekking tot soorten en ruimtelijke positie en de fysiologische omstandigheden opgelegd op verschillende ruimtelijke locaties binnen de biofilm 6,21. In overleg met de drie-dimensionale rendering software en software voor beeldanalyse, de biofilm architectuur, ruimtelijke relaties tussen component soorten, en de omvang van antimicrobiële doden kan worden geanalyseerd 22-24. Dergelijke vaardigheden zijn niet mogelijk met behulp van standaard uitgezonden licht of epifluorescentiemicroscopie. Vervolgens heeft microfluïdische aandacht vergaard op het gebied van microbiologie omdat dit aan de studie van biofilms onder zorgvuldig gecontroleerde omstandigheden (stroomsnelheid, temperatuur, pH, etc.) en slechts kleine hoeveelheden vloeistof 25-27 vereist. Als een punt van vergelijking, groeit een orale biofilm in het menselijk speeksel binnen een stroom cel modelsysteem (een systeem dat aantoonbaar wordt beschouwd als de steunpilaar model voor veel orale biofilm studies) voor 20 uur bij een vergelijkbaar debiet en afschuiving als dat bereiktin een microfluïdische systeem vereist ten minste 200 ml, in tegenstelling tot 800 gl in de microfluïdische inrichting 28-31. Zo, een microfluïdische model biofilm systeem maakt het mogelijk de studie van de hoeveelheid beperkt materiaal onder bepaalde omstandigheden. Tenslotte is Pyrosequencing technologie geoptimaliseerd in de afgelopen tien jaar slechts geringe hoeveelheden materiaal nodig om een ​​gemeenschapsanalyse voeren en voldoende veelzijdig diepte sequencing besturen om de identiteit van zelfs zeldzame soorten biofilm verkrijgen. Het gebruik van deze technologie, zoals bacteriële-tag gecodeerd FLX amplicon pyrosequencing (bTEFAP), heeft het mogelijk gemaakt voor de pertinente vragen over de ecologie van biofilms worden aangepakt 32,33. Dergelijke vragen doordrongen problemen in het verleden als Pyrosequencing niet beschikbaar vanwege de tijd en kosten om plasmide bibliotheken en complexe technologische en analytische stappen die nodig zijn om gegevens 33,34 afleiden maken. Natuurlijk, een groot voordeel met cultuur-onafhankelijke apderingen, zoals pyrosequencing, is dat de bacteriële soorten die niet kunnen worden gekweekt afzonderlijk in conventionele laboratoriummedia (dwz levensvatbare maar niet kweekbare soorten) kunnen worden gekweekt en geïdentificeerd in het modelsysteem en hun relatieve abundantie in de gemeenschap gekwantificeerde 35, 36 . Perspectief, al 1963 toe, wijlen Sigmund Socransky geschat dat ongeveer 50% van de bacteriën in geïsoleerde delen van de humane orale gingivale spleet niet kunnen worden gekweekt met behulp van laboratorium groeiomstandigheden 37. Het doel van deze methoden paper is om de aanpak te beschrijven om mondelinge multi-species biofilms in een commercieel verkrijgbaar microfluïdisch (Bioflux) systeem onder te ontwikkelen: (i) de voorwaarden vertegenwoordiger van de menselijke mondholte en (ii) met een soortensamenstelling en overvloed die is vergelijkbaar met subgingivale plaque. Bovendien, met behulp van zowel freeware en commerciële software, we benadrukken hoe basic biofilmarchitectuur maatregelen kan worden afgeleid uit CLSM gegevens, met een focus op de aanpak van biofilm biomassa, ruwheid, en de levensvatbaarheid te kwantificeren (op basis van Levend / Dead vlekken). Tot slot, de stappen die nodig zijn om biofilm materiaal voor diversiteit analyse oogsten door bTEFAP worden beschreven.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="951">
	<tbody>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:525px;">SUPPLIES AND EQUIPMENT</td>
			<td style="width:224px;">AVAILABLE FROM COMPANY</td>
			<td style="width:203px;">CATALOG NUMBER</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;"></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Falcon 50mL Conical Centrifuge Tubes</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>14-432-22</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Falcon 15mL Conical Centrifuge Tubes</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>14-959-49D</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Dithiothreitol (White Crystals or Powder/Electrophoresis), Fisher BioReagents</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>BP172-5</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Sorval ultracentrifuge&#160; (SS-34 compatible)</td>
			<td>Thermoscientific</td>
			<td>Unit-dependent</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Thermo Scientific SS-34 Rotor&#160;</td>
			<td>Thermoscientific</td>
			<td>28-020</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Thermo Scientific Type 1 Reagent Grade Deionized Water</td>
			<td>Thermo&#160; Scientific Inc</td>
			<td>23-290-065</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Nalgene Rapid-Flow Filter Units and Bottle Top Filters, PES Membrane, Sterile.</td>
			<td>VWR</td>
			<td>73520-986&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Glycerol</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific Inc</td>
			<td>NC0542269</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">BioFlux microfluidic system</td>
			<td>Fluxion</td>
			<td>Bioflux 200 system</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Bioflux 24-channel plate</td>
			<td>Fluxion</td>
			<td>910-0004</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">PBS (Gibco)</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific Inc</td>
			<td>10010023</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">LIVE/DEAD stain (Invitrogen)&#160;</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td>L7012</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Confocal Laser Scanning Microscope</td>
			<td>Lecia</td>
			<td>SPE or eqivalent system</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Epifluorescence Microscope</td>
			<td>Multiple choices</td>
			<td>Multiple choices</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Pyrosequencing facilities</td>
			<td>Multiple choices</td>
			<td>Multiple choices</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Decon SaniHol 70 Ethanol Solution</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>04-355-122</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">&#160;Ultra Low Temperature Freezer -80&#176;C</td>
			<td>Multiple choices</td>
			<td>Multiple choices</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Tips (20, 200, and 1000uL)</td>
			<td>Multiple choices</td>
			<td>Multiple choices</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Single Channel Variable Volume Pipettors (20, 200, 1000uL)</td>
			<td>Multiple choices</td>
			<td>Multiple choices</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;"></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">SOFTWARE</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;"></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Bioflux dedicated software</td>
			<td>Bioflux</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Imaris</td>
			<td>Bitplane</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Leica SPE</td>
			<td>Leica</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">ImageJ</td>
			<td>Freeware (http://imagej.nih.gov/ij/)</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">COMSTAT/COMSTAT 2</td>
			<td colspan="2">Freeware (http://www.comstat.dk/)</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

use of a high-throughput in vitro microfluidic system to develop oral multi-species biofilms

Er zijn weinig high-throughput in vitro systemen die de ontwikkeling van multi-species biofilms die talrijke soorten gewoonlijk binnen in vivo orale biofilms gedetecteerd bevatten vergemakkelijken. Bovendien is een systeem dat natuurlijk humaan speeksel gebruikt als voedingsbron in plaats van kunstmatige media, bijzonder gewenst om de expressie van cellulaire en biofilm specifieke eigenschappen die de in vivo nabootsen gemeenschappen ondersteunen. We beschrijven een werkwijze voor de ontwikkeling van multi-species orale biofilms die vergelijkbaar zijn wat betreft samenstelling species, tandplak supragingivale, onder omstandigheden vergelijkbaar met de menselijke mondholte. Concreet zal dit werkwijzen artikel wordt beschreven hoe een in de handel verkrijgbaar microfluïdische systeem kan worden aangepast aan de ontwikkeling van multi-species orale biofilms ontleend vergemakkelijken en gekweekt in samengevoegd speeksel. Bovendien kan een beschrijving van het systeem in combinatie met een confocal laser scanning microscoop 3-D reconstructies biofilm voor architecturale en levensvatbaarheid analyses genereren gepresenteerd. Gezien de grote diversiteit van micro-organismen die groeien binnen biofilms in de microfluïdische systeem (met inbegrip van Streptococcus, Neisseria, Veillonella, Gemella, en Porphyromonas), zal een protocol worden gepresenteerd die beschrijven hoe de biofilm cellen te oogsten voor verdere subcultuur of DNA-extractie en analyse. De grenzen van zowel de microfluïdische biofilm systeem en de huidige state-of-the-art data analyses zullen worden aangepakt. Uiteindelijk wordt voorzien dat dit artikel een basislijn techniek die de studie van orale biofilms verbeteren en helpen bij de ontwikkeling van aanvullende technologieën die kunnen worden geïntegreerd met de microfluïdische platform ontstaat.

3D-rendering van biofilms Representatieve resultaten zijn getoond in figuur 3. Een nuttig instrument IMARIS software is de mogelijkheid om elk segment van de verzamelde biofilm stack onderzoeken en combineren driedimensionale reconstructies gemaakt. Bovendien kunnen kunstmatige schaduweffecten worden toegevoegd om visueel te interpreteren driedimensionale structuren. Het gesmolten biofilms kunnen gericht worden in elke richting met verschillende ver...

Watch this Scientific Journal Video about Use of a High-throughput In Vitro Microfluidic System to Develop Oral Multi-species Biofilms at JoVE.com

Use of a High-throughput In Vitro Microfluidic System to Develop Oral Multi-species Biofilms

Het doel van deze methoden papier is het gebruik van een microfluïdische systeem te beschrijven voor de ontwikkeling van multi-species biofilms dat soort gewoonlijk geïdentificeerd in humaan supragingivale tandplaque bevatten. Methoden om biofilm architectuur, biofilm levensvatbaarheid, en een aanpak om te oogsten biofilm voor cultuur-afhankelijke of cultuur-onafhankelijke analyses zijn gemarkeerd beschrijven.

Toepassing van een High-throughput<em&gt; In Vitro</em&gt; Microfluïdische System op mondelinge Multi-species biofilms Ontwikkel

There are few high-throughput in vitro systems which facilitate the development of multi-species biofilms that contain numerous species commonly detected ...

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Use of a High-throughput In Vitro Microfluidic System to Develop Oral Multi-species Biofilms

Microfluidic Device for Recreating a Tumor Microenvironment in Vitro

Microfluidic Device for Recreating a Tumor Microenvironment in Vitro

Microfluïdische apparaat voor het herstellen van een tumor micro-omgeving<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 ...

High-throughput Protein Expression Generator Using a Microfluidic Platform

High-throughput eiwit expressie Generator Met behulp van een Microfluïdische Platform

Rapidly increasing fields, such as systems biology, require the development and implementation of new technologies, enabling high-throughput and ...

High Throughput Microfluidic Rapid and Low Cost Prototyping Packaging Methods

High Throughput Microfluidic Rapid en Low Cost Prototyping Verpakking

In this work, 3 different packaging and assembly techniques are presented. They can be classified into two categories: one-time use and reusable packaging ...

Systematic Analysis of In Vitro Cell Rolling Using a Multi-well Plate Microfluidic System

Systematic Analysis of In Vitro Cell Rolling Using a Multi-well Plate Microfluidic System

Systematische analyse van<em&gt; In Vitro</em&gt; Cel Rolling Met behulp van een multi-well plaat Microfluidic System

A major challenge for cell-based therapy is the inability to systemically target a large quantity of viable cells with high efficiency to tissues of ...

Cultivation of Mammalian Cells Using a Single-use Pneumatic Bioreactor System

Teelt van zoogdiercellen met behulp van een Single-use Pneumatische bioreactorsysteem

Recent advances in mammalian, insect, and stem cell cultivation and scale-up have created tremendous opportunities for new therapeutics and personalized ...

Eye Irritation Test (EIT) for Hazard Identification of Eye Irritating Chemicals using Reconstructed Human Cornea-like Epithelial (RhCE) Tissue Model

Eye Irritation Test EIT for Hazard Identification of Eye Irritating Chemicals using Reconstructed Human Cornea-like Epithelial RhCE Tissue Model

Test op oogirritatie (EIT) voor Risico oog irriterende stoffen met gereconstrueerde humane Cornea-achtige Epithelial (RHCE) Tissue Model

To comply with the Seventh Amendment to the EU Cosmetics Directive and EU REACH legislation, validated non-animal alternative methods for reliable and ...

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 ...

Optimizing the Use of a Liquid Handling Robot to Conduct a High Throughput Forward Chemical Genetics Screen of Arabidopsis thaliana

Optimizing the Use of a Liquid Handling Robot to Conduct a High Throughput Forward Chemical Genetics Screen of Arabidopsis thaliana

Optimaliseren van het gebruik van een Liquid Handling Robot uit te voeren van een hoge doorvoersnelheid vooruit chemische genetica scherm van Arabidopsis thaliana

Chemical genetics is increasingly being employed to decode traits in plants that may be recalcitrant to traditional genetics due to gene redundancy or ...

Use of High-Throughput Automated Microbioreactor System for Production of Model IgG1 in CHO Cells

Gebruik van High-Throughput geautomatiseerd Microbioreactor-systeem voor de productie van Model IgG1 in CHO cellen

Automated microscale bioreactors (15 mL) can be a useful tool for cell culture engineers. They facilitate the simultaneous execution of a wide variety of ...

High-Throughput Identification of Resistance to Pseudomonas syringae pv. Tomato in Tomato using Seedling Flood Assay

High-Throughput Identification of Resistance to Pseudomonas syringae pv. Tomato in Tomato using Seedling Flood Assay

High-Throughput Identificatie van resistentie tegen Pseudomonas syringae pv. Tomaat in Tomaat met seedling Flood Assay

Tomato is an agronomically important crop that can be infected by Pseudomonas syringae, a Gram-negative bacterium, resulting in bacterial speck disease. ...