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

Forfatterne takker William Nance (University of Michigan) for å få hjelp i utforming av biofilm vekst protokoller og John Battista (Flyteteksturer, San Francisco, California) for å få råd om teknologiske problemstillinger knyttet til Bioflux system. Dette arbeidet ble støttet av National Institutes of Health (NIH: R21DE018820 til AHR) og University of Michigan oppstart midler til AHR

Spytt samling protokollen beskrevet her ble anmeldt av University of Michigan Institutional Review Board for human person Research. MERK: Med hensyn til institusjonelle anmeldelser for menneske arbeid av denne typen, bør tidligere ordninger og tillatelser være fått fra vertsinstitusjonen. Spesielt avhengig av institusjonen, kan IRB eller etikk godkjenning må søkes og godkjennes før spytt samling fra frivillige kan fortsette. Som et hjelpemiddel til å forberede en søknad, kan en nyttig NIH algoritme / kart...

<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>

Dette metoder papiret fremhever de grunnleggende trinnene som kreves for å installere og kjøre en microfluidic system på en måte å gi rom for utvikling av muntlige flerbestands biofilmer avledet fra sammenslått humant spytt og dyrket i filter-sterilisert 25% samlet menneskelig spytt. Tilnærminger for å karakterisere biofilm er gitt, men det bør bli husket at disse beskrives tilnærminger er modifiserbare og flere teknologier som, for eksempel, kan flekker eller etiketter bli innført. Som en sak av et eksempel,...

<html> Biofilmer er arkitektonisk komplekse samfunn av bakterier som aggregeres på overflater 1. Disse samfunnene typisk inneholde mange arter som samhandler med hverandre innenfor biofilm to. Muntlige biofilmer, den mest visuelt iøynefallende være plakk, er et vedvarende problem hos mennesker og deres ukontrollerte utviklingsresultater i generering av taksonomisk diverse flerartssamfunn tre. Komponent bakterier av disse ulike samfunnene kan være opptil 1000 ganger mer motstandsdyktig mot antibiotika enn sine frittflytende (planktoniske) kolleger 4-6. Unnlatelse av å behandle disse muntlige biofilmsamfunn, noe som kan føre til karies og periodontal sykdom, har resultert i en betydelig offentlig helsebelastning: over 500 millioner besøk til tannlegen kontoret per år i USA, og en ca $ 108 000 000 000 for å behandle eller forebygge periodontal sykdom og tannråte 7. innhold &quot;&gt;&quot; Mens mange mikrobiologer argumentere studere mikrobiell oppførsel under naturlige forhold, noen av dem gjøre det. Dette er fordi deres moral for å overvinne vanskelighetene er stadig tappet av den attraktive enkel å jobbe med laboratoriekulturer. &quot;-Smith 8. I dag, er oral biofilm forskning utført ved hjelp av en rekke in vivo og in vitro tilnærminger, hver med sine egne fordeler og ulemper 9,10. In vitro nærmer ofte bruker modellbiofilmsystemer som er relativt enkelt å sette opp, men kan mangle klinisk / virkelige verden relevans 10,11. In vivo tilnærminger vanligvis stole på dyremodellsystemer som kan gjengi visse aspekter ved den menneskelige muntlig miljø, men igjen lider av begrensninger på grunn av forskjeller i anatomi, fysiologi, mikrobiologi og immunologi mellom dyr og mennesker 12, 13. Det bør bemerkes at orale biofilmerkan også utvikles på emaljerte overflater holdt i en stent i munn av frivillige mennesker, men denne tilnærmingen er i dag relativt kostbart og arbeidskrevende 14,15. Til syvende og sist, er nye midler eller teknologier for å forbedre munnpleie testet på mennesker under kontrollerte kliniske studier forhold 11. I dag er en ofte brukt modus operandi for å identifisere og evaluere nye orale helsetjenester agenter for å først utføre laboratoriestudier for å skjelne potensiell effekt, og deretter utføre dyreforsøk og &quot;feltforsøk&quot; som ansetter leger for å vurdere effekten av teknologien 9, 16,17. Dessverre, laboratoriestudier har en tendens til å stole på modellsystemer som opptar en stor plass, er teknologisk utfordrende å bruke, og inneholder ofte forenklet samfunn av ett eller høyst noen få arter å utlede potensiell virkelige verden betyr 10,18. Gitt at dental plakk biofilmer inneholde flere arter og form i en komplex flyter spytt miljøet, utvikle biofilm som inneholder ett eller noen få arter i kunstige medier vil neppe kunne gi lokalsamfunn som oppfører seg på en lignende måte som de i et realistisk scenario 10,19. For å adressere tid, kostnader, krav til opplæring, og de ​​fattige representant natur laboratorium modellbiofilmsystemer i forhold til den virkelige verden miljø, vi har nylig utviklet en høy gjennomstrømming og miljø germane biofilm system 20 (figur 1). Systemet tilbyr bruk av mobilfrie pooled menneskelig spytt (CFS) som medium og ubehandlet sammenslått humant bakteriecellen holdig spytt (CCS) som inokulum. Unikt, kombinerer systemet også microfluidic teknologi, et konfokal laser scanning mikroskop, og kulturuavhengig bakteriell mangfold analyse-teknologi. Således er modellsystemet miljømessig germane (ved hjelp av spytt som inokulum til å vokse multiarts biofilmer ved 37 ° C i filter-sterilisert strømmerspytt) og den muntlige biofilmer inneholde arter (inkludert Streptococcus, Neisseria, Veillonella og Porphyromonas arter) i hopetall er representative for de som finnes i tidlig supragingival plakett 20. Når de vurderer at dette arbeidet beskriver bruk av den nyutviklede modellsystemet, må spesiell oppmerksomhet gis til sammenslåing av et konfokal laser scanning mikroskop (CLSM) MicroFluidics, og kulturuavhengig mangfold analyseteknologier. Unionen av disse teknologiene ved vår forskningsgruppe var tilsiktet og ikke bare legger en høy gjennomstrømming evne til den nyutviklede modellsystemet, men tillater også spørsmål som skal stilles som ikke kunne være lett adressert før med andre systemer. For det første har CLSM distinkte fordeler i forhold til tradisjonell mikroskopi som gjør det mulig for tredimensjonal analyse av biofilmer. Ofte lite verdsatt, dette er ekstremt viktig som biofilm er heterogene viddh hensyn på artssammensetning og romlig posisjon, så vel som de fysiologiske betingelser som pålegges på forskjellige romlige steder i biofilmen 6,21. I konsert med tredimensjonal gjengivelse programvare og programvare for bildeanalyse, biofilm arkitektur, romlige relasjoner mellom komponent arter, og omfanget av antimikrobiell drap kan analyseres 22-24. Slike evner er ikke mulig å bruke standard overført lys eller epifluorescence mikroskopi. Deretter har MicroFluidics fått særlig oppmerksomhet innen mikrobiologi som gjør det mulig å studere biofilmer under nøye kontrollerte betingelser (strømning, temperatur, pH, etc.) og krever bare små volumer av væske 25-27. Som et utgangspunkt for sammenligning, vokser en oral biofilm i humant spytt i en strømningscelle modell system (et system som uten tvil betraktes som bærebjelken modell for mange orale biofilm studier) i 20 timer ved en tilsvarende strømningshastighet og skjærkraft som det som ble oppnåddi et mikrofluidsystem krever minst 200 ml, i motsetning til 800 ul i mikrofluid enheten 28-31. Dermed gjør en mikrofluid modell biofilm system studiet av kvantitet begrenset materiale under definerte forhold. Endelig har Pyrosekvensering teknologi blitt optimalisert i det siste tiåret til å kreve bare små mengder av materialet for å utføre en analyse fellesskap og er tilstrekkelig allsidig til å kontrollere dybden av sekvensering for å oppnå identiteten til og med sjeldne biofilm arter. Bruk av denne teknologien, som bakteriell tag-kodet FLX amplicon Pyrosekvensering (bTEFAP), har gjort det mulig for relevante spørsmål om økologi av biofilm tas opp 32,33. Slike spørsmål yret vanskeligheter i det siste når Pyrosekvensering var ikke tilgjengelig på grunn av tid og kostnader som kreves for å skape plasmid biblioteker og de ​​komplekse teknologiske og analytiske trinnene som kreves for å utlede data 33,34. Selvfølgelig en stor fordel med kulturuavhengig apgangsmåter, slik som Pyrosekvensering, som er den bakterielle arter som ikke kan dyrkes i isolasjon i konvensjonell laboratoriemedier (dvs. levedyktige, men ikke dyrkbare arter) kan dyrkes og identifisert i modellsystemet og deres relative overflod i fellesskap kvantifisert 35, 36 . For å legge perspektiv, så tidlig som i 1963 anslått sen Sigmund Socransky at ca. 50% av bakteriene i materialet isolert fra human oral gingival sprekken ikke kan dyrkes ved hjelp av laboratorievekstbetingelser 37. Målet med denne fremgangsmåter papir er å beskrive tilnærming for å utvikle orale multiarts biofilmer i en kommersielt tilgjengelig mikrofluid (Bioflux) system i henhold til: (i) betingelser er representative for den menneskelige munnhulen og (ii) med en art sammensetning og mengde at kan sammenlignes med supragingival plaque. Videre bruker både freeware og kommersiell programvare, merker vi hvordan grunnleggende biofilmarkitektur tiltak kan være avledet fra CLSM data, med fokus på metoder for å kvantifisere biofilm biomasse, råhet, og levedyktighet (basert på Levende / Døde farging). Endelig er de trinnene som kreves for å høste biofilm materiale for mangfold analyse av bTEFAP beskrevet.

<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

Det er få høy gjennomstrømming in vitro-systemer som letter utviklingen av flerbestands biofilmer som inneholder mange arter som vanligvis oppdages innenfor in vivo muntlige biofilm. Videre er et system som bruker naturlig menneskelig spytt som næringskilde, i stedet for kunstige medier, særlig ønskelig for å støtte uttrykket av cellulære og biofilmspesifikke egenskaper som etterligner in vivo lokalsamfunn. Vi beskriver en fremgangsmåte for utvikling av multi-art orale biofilmer som er sammenlignbare med hensyn til sammensetning art, å supragingival dental plakk, under betingelser som ligner på den menneskelige munnhulen. Konkret vil dette metoder artikkelen beskriver hvordan en kommersielt tilgjengelig microfluidic system kan tilpasses til rette for utvikling av flerbestands muntlige biofilmer avledet fra og vokst innenfor samlet spytt. Videre kan en beskrivelse av hvordan systemet brukes i forbindelse med en confocal laser scanning mikroskop for å generere 3D-biofilm rekonstruksjoner for arkitektoniske og levedyktighet analyser vil bli presentert. Gitt den brede mangfold av mikroorganismer som vokser innenfor biofilmer i microfluidic system (inkludert Streptococcus, Neisseria, Veillonella, Gemella, og Porphyromonas), vil en protokoll også bli presentert som beskriver hvordan du høste biofilmceller for ytterligere subkultur eller DNA-ekstraksjon og analyse. Grensene til både microfluidic biofilm system og dagens state-of-the-art dataanalyser vil bli behandlet. Til syvende og sist, er det for seg at denne artikkelen vil gi en baseline teknikk som vil forbedre studie av oral biofilm og hjelp i utviklingen av flere teknologier som kan integreres med microfluidic plattform.

3D-gjengivelse av Biofilm Representative resultater er vist i figur 3. Et nyttig verktøy i IMARIS programvare er muligheten til å undersøke hver bit av det oppsamlede biofilm stabelen, og for å kombinere dem for å skape tredimensjonale rekonstruksjoner. I tillegg kan kunstige skyggeeffekter tilsettes for å hjelpe visuelt tolke tredimensjonale strukturer. De gjengitte biofilmer kan tiltes i alle retninger med forskjellige forstørrelser å utfo...

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

Målet med denne fremgangsmåter papir er å beskrive bruken av et mikrofluidsystem for utvikling av multi-arter biofilmer som inneholder arter vanligvis identifisert i human supragingival dental plakk. Metoder for å beskrive biofilm arkitektur, biofilm levedyktighet, og en tilnærming til å høste biofilm for kulturavhengig eller kulturuavhengig analyser er uthevet.

Bruk av en High-throughput<em&gt; In Vitro</em&gt; Mikrofluid System for å utvikle muntlige Multi-arter Biofilm

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

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 Protein Expression Generator Ved hjelp av en Microfluidic 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

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

Systematisk analyse av<em&gt; In Vitro</em&gt; Cell Rolling Ved hjelp av en multi-brønn Plate 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

Dyrking av pattedyrceller med en enkelt-bruk Pneumatisk Bioreaktor System

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

Øyeirritasjonstest (EIT) for fareidentifikasjon for Eye irriterende kjemikalier som bruker Rekonstruert Menneskelig Hornhinnen lignende Epithelial (RHCE) Tissue Modell

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

En mikrofluid plattform for High-throughput encellede Isolering og 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 ...

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

Optimalisere bruk av en flytende håndtering Robot å gjennomføre en høy gjennomstrømming frem kjemiske genetikk skjermen av 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

Bruk av høy gjennomstrømming automatisert Microbioreactor System for produksjon av modellen IgG1 i CHO celler

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

Høy-gjennomstrømning identifikasjon av motstand mot Pseudomonas syringae pv. Tomat i tomat ved hjelp av frøplanteflomanalyse

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